ISOMERIA Química XANDÃO

ISOMERIA Isomeria é o fenômeno em que compostos orgânicos têm a mesma fórmula molecular, sendo diferentes.

Etimologicamente, significa ISOMERIA Etimologicamente, significa partes iguais. ISO, igual MEROS, partes

ISOMERIA Os compostos (modelos ao lado) são diferentes. As propriedades físicas não são iguais.

Mas as substâncias têm a mesma fórmula molecular ISOMERIA Mas as substâncias têm a mesma fórmula molecular (C4H10O). São, portanto, ISÔMEROS.

ISOMERIA

ISOMERIA PLANA É aquela que ocorre quando a diferença entre os isômeros pode ser explicada observando-se apenas as fórmulas estruturais planas.

DE CADEIA Também chamada isomeria de núcleo, é aquela em que os isômeros têm cadeias ou núcleos diferentes.

DE POSIÇÃO É aquela que ocorre quando os isômeros têm a mesma cadeia carbônica, mas diferem na posição de ligantes ou de ligações duplas ou triplas.

DE FUNÇÃO Também chamada isomeria funcional, é aquela que ocorre quando os isômeros pertencem a funções químicas diferentes.

DE FUNÇÃO Outros exemplos...

É chamada particularmente TAUTOMERIA. DE FUNÇÃO Existe um caso particular de isomeria de função em que os dois isômeros ficam em equilíbrio dinâmico. É chamada particularmente TAUTOMERIA.

Os casos mais comuns de tautomeria ocorrem entre: Aldeído e enol; Cetona e enol.

Exemplo de tautomeria envolvendo aldeído e enol.

Exemplo de tautomeria envolvendo cetona e enol.

METAMERIA Também chamada de isomeria de compensação, é aquela em que os isômeros diferem pela posição de um heteroátomo na cadeia.

METAMERIA Outros exemplos ...

ISOMERIA ESPACIAL É aquela que pode ser explicada por meio de estruturas (fórmulas) espaciais. É também chamada ESTERIOISOMERIA.

ISOMERIA GEOMÉTRICA Também chamada isomeria CIS-TRANS. Os compostos têm a mesma fórmula estrutural plana, mas há que se considerar átomos ligantes espacialmente. Veja exemplos que seguem.

ISOMERIA GEOMÉTRICA Modelos para o composto ClCH=CHCl carbono hidrogênio cloro

ISOMERIA GEOMÉTRICA Com base nos modelos apresentados, repare que: No primeiro caso, os dois átomos de cloro estão no mesmo lado do plano que divide a molécula. Essa figura é chamada forma cis. (cis = mesmo lado)

ISOMERIA GEOMÉTRICA No segundo caso, os dois átomos de cloro estão em lados opostos do plano que divide a molécula. Essa figura é chamada trans. (trans = através)

ISOMERIA GEOMÉTRICA Se são diferentes, como ficam os nomes dos compostos, respectivamente? Cis-1,2-dicloro-eteno Trans-1,2-dicloro-eteno

ISOMERIA GEOMÉTRICA É condição para existir isomeria cis-trans, a existência de dupla ligação e que apresentam a estrutura: R1 R3 C = C R2 R4 R1 diferente de R2 e R3 diferente de R4 e podendo R1(ou R2) ser igual ou diferente de R3 e R4.

ISOMERIA GEOMÉTRICA Existe, ainda, isomeria em compostos cíclicos. Conforme ramificações “acima” ou “abaixo’ do plano que divide a molécula, teremos isomeria cis ou trans.

ISOMERIA GEOMÉTRICA Modelos para o composto 1,2-cloro-ciclopropano Carbono hidrogênio cloro

ISOMERIA GEOMÉTRICA No primeiro modelo, os átomos de cloro estão do mesmo lado do plano do anel: é a forma cis. No segundo modelo, um átomo de cloro está acima e outro abaixo do plano do anel: é a forma trans.

ISOMERIA GEOMÉTRICA Como ficam os nomes dos compostos, respectivamente? Cis-1,2-dicloro-ciclopropano Trans-1,2-dicloro-ciclopropano

ISOMERIA GEOMÉTRICA A isomeria cis-trans está presente nos óleos vegetais, os chamados poliinsaturados devido às ligações duplas presentes nas moléculas.

ISOMERIA GEOMÉTRICA

ISOMERIA GEOMÉTRICA Quando margarinas são produzidas, visando à obtenção de consistência sólida, o acréscimo de hidrogênios (hidrogenação) satura as moléculas favorecendo o aumento de colesterol e triglicérides no sangue.

ISOMERIA ÓPTICA Para tentar compreender porque ocorre isomeria óptica, façamos, inicialmente algumas comparações visíveis de assimetria, visto ser tal conceito determinante nesse caso.

Repare a imagem especular. ISOMERIA ÓPTICA Assimetria das mãos. Repare a imagem especular.

ISOMERIA ÓPTICA Não é possível superpor a mão direita sobre a esquerda. Elas são diferentes, ou melhor, assimétricas.

ISOMERIA ÓPTICA Esse tipo de assimetria é dito quiral, palavra que vem do grego CHEIR, que significa mão.

Aqui, como nas mãos, há assimetria ou “quiralidade”. ISOMERIA ÓPTICA Perceba que a tentativa de sobrepor as moléculas de ácido lático, a fim de obter compostos iguais é frustrada. Aqui, como nas mãos, há assimetria ou “quiralidade”.

Isso que dizer que existem dois tipos de ácido lático? ISOMERIA ÓPTICA Isso que dizer que existem dois tipos de ácido lático?

ISOMERIA ÓPTICA A resposta é sim. Por exemplo, existe um tipo de ácido lático que é produzido no leite e outro, nos músculos, quando temos cãibras.

ISOMERIA ÓPTICA Os ácidos láticos apresentados têm isomeria óptica. Por que isomeria ”óptica”?

ISOMERIA ÓPTICA Tudo começou com Louis Pasteur estudando propriedades ópticas relacionadas às formas de cristais de sais de amônio de tártaro presentes no vinho.

ISOMERIA ÓPTICA Munido de uma pinça, uma lupa e muita paciência, Pasteur separou os cristais do sal de amônio, submetendo-os a um feixe de luz polarizada, num aparelho chamado polarímetro.

ISOMERIA ÓPTICA Perceba que os cristais tem formas assimétricas. Pasteur observou o comportamento das soluções de ambos ao polarímetro.

Substância opticamente ativa Dextrógiro, (d) ou (+) - desvia o plano de luz para a direita.

Glossário: Levógiro, (l) ou (- ): desvia o plano de luz para a esquerda.

ISOMERIA ÓPTICA Diz-se que as amostras de sais de tártaro testadas por Pasteur são opticamente ativas, pois desviam a luz polarizada, para a direita ou para a esquerda.

ISOMERIA ÓPTICA Lembrando que Pasteur separou os sais em dois grupos, qual o comportamento frente à luz polarizada?

ISOMERIA ÓPTICA A amostra que desviou a luz para a direita chama-se dextrógira (+) e para a esquerda, levógira (-).

ISOMERIA ÓPTICA A mistura de ambas não desvia a luz e Pasteur chamou-as mistura racêmica.

ISOMERIA ÓPTICA Em 1815, Biot descobriu que muitas outras substâncias (açúcar, cânfora,...) tinham esse comportamento: atividade óptica.

ISOMERIA ÓPTICA Hoje se sabe que tal comportamento é devido a carbono ligado a quatro grupos diferentes entre si: carbono assimétrico ou quiral.

ISOMERIA ÓPTICA Voltando ao ácido lático. H C CH3 C* COOH OH Exemplo de quiralidade e conseqüente ATIVIDADE ÓPTICA. Repare que o carbono central é assimétrico. Está ligado a quatro grupos diferentes.

ISOMERIA ÓPTICA Atenção! Uma mesma molécula pode apresentar mais de um carbono assimétrico, o que multiplica a quantidade de isômeros ópticos para uma mesma fórmula molecular.

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ISOMERIA ÓPTICA Como ficam os nomes dos isômeros do ácido lático? Com desvio para a direita: ácido-2-hidróxipropanóico (+) Com desvio para a esquerda: ácido-2-hidroxipropanóico (-)

ISOMERIA ÓPTICA Concluindo Para conhecer o comportamento químico de uma substância, muitas vezes, bastam suas fórmulas moleculares ou estruturais planas.

ISOMERIA ÓPTICA Concluindo Há, porém, moléculas especiais que originam isômeros. Esses podem apresentar, além de comportamentos químicos diferentes, comportamentos fisiológicos inesperados.

ISOMERIA ÓPTICA Concluindo É o caso, por exemplo, do medicamento “talidomida” usado para enjôos na gravidez.

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ISOMERIA ÓPTICA Porque não foram realizados testes suficientes em relação a um dos isômeros, muitas crianças cujas as mães utilizaram-no nasceram sem dedos das mãos ou pés.

ISOMERIA ÓPTICA Hoje em dia são exigidos testes mais rigorosos antes de um medicamento novo ser lançado no mercado.

CARNITINA L-carnitina, como um suplemento dietético esportivo, geralmente é comercializada na forma líquida, ou em cápsulas e tabletes. A mais comum delas é o sal tartrato de carnitina. A carnitina aparece em duas formas químicas: L-carnitina e D-carnitina, que diferem na sua estrutura espacial (Lavorotatoria ou Dextrorotatoria). Porém, como conseqüência desta diferença, a D-carnitina tem um efeito tóxico, dado que é capaz de esvaziar os níveis de L-carnitina. Além disso, a forma D não possui nenhum dos efeitos benéficos da forma L (o corpo só sintetiza a forma L). assim, nunca tome D-carnitina.

CORPOS COM l-CARNITINA

CORPOS COM d-CARNITINA

EXERCITANDO (ITA – SP) Qual das substâncias a seguir pode ter isômeros ópticos, ou seja, contém carbono assimétrico? A) Flúor-cloro-bromo-metano B) 1,2-dicloro-eteno C) Metilpropano D) Dimetilpropano E) Normalbutano

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