1OO u.rd.dêa - komíiâ

Copfrulo 3A isomerio espociq,

InfroduçõoA isomeria espacial é aquela em que os compostos apresentam amesma fórmula estru-

tural plana e soment€ podem ser distinguidos atÍavés das fórmulas €struturaìs espaciais.

DMsõoA isomeria espacial é dividida em:

. isomeria geométrica ou isomeria cis-trans;

. isomeria óptica.

lsomo-Íio gsom6lïlcc!i

Consideremos a seguinte fórmula estrutural plana:

H-C:C-Hl lcl cl

Na prática, verifica-s€ que existem doìs composlos diferentes com essa mesma fórmulaestruturalplana: umcompostoapresentaPF : -80'CePE : 60'Ceooutro PF = -50o Ce PE = 48oC.

Como explkar esse fato?A expÌicação édada considerando que esses átomos podem dispor-se no espaço de düas

maneiras diferentes, sem, no entanto, mudar as Ìigações entre eÌes; ou s€ja, em cada carbo-no ligam-se um hidrogênio e um cloro.

Veja:

. pimeiQ Íórmuls:

Note que, em relação ao plano qu€ contém os dois carbonos dadupla, os hidrogênios eo. cloros esrão em lados oposros,

cl -\ \Hi . .Y

Cou ll

,t'-,-\

H/'" ClH

F

caphulo 3 a isomefia espacÌar 101

. segúnda fórmula:

H ÍI

Note que, agora, em relaçâo ao plano que contém os dois carbonos da dupla, os hidro-gênios e os cloros estão do mesmo Ìado.

Espacialmerte, a pÍimeiÍa fórmula é diferente da segunda. Então, ficou convenciona-do que a primeira representa um composto indicado por l/dr,t (latim: do outro lado; ou se-ja, apÍesenta ligantes iguais em lados opostos ao pÌano que contém os carbonos da dupla) ea segunda representa oütro composto, agoÍa indicado por crìr (latim: deste ìado; ou seja,apresenta ligantes iguais do mesmo lado do plano que contém os €arbonos da dupla).

Logo:

H \ '.clic :c\ ouCÌ H

CI -H-c/ +

H/' \ct

/H: "1. oo

cl \ / -HC'

CCIl

. \H"-aci /

1isômerÕs geometlcos

Maq como sober se üma Íóímula esttututul plana rcpresenta ou nõo isômetos geomé-

Para responder a essa pergunÌa, você precisa se leml.{aÍ do ptincípio de ìsomeria geo

"OcoÍrem isômeros geométricos quando a fórmula estruturaÌ plana apresen|a doìs carbonos ligados por dupla ligação e qüando, paú cada um desses caÌboros, aparecem doÌr /Ígantes diferentes entïe si, ou então quando a cadeia carbônica é cíclico e em pelo m€nosdoís carbo os do ciclo aparecem, para cada um deles, dois ligantes dikrcnles entre si"

102 unidadê a - bomê 6

ER2I

b) H3C-C=C-NH,I

CH3 H

compostos Ìcis ê trâns), pois obedece ao princípio de

c

c

c

c

isÕmèros 9êométri6os

ttr.

t

H CH"

H CH3

)H7 Cl

H,N H

cIc.

HgC CHT

t

Ìsômeros geomâÍicos

I

ffi Exercíclos /esotu dosVeriíicar sê câd8 umâ das

a) H3C-C:C CH3t lHH

a) Esta íôrmula representa doisisomeria geomética:

b) Esta fóÍmula não rcpresenta dois compostos {cis e Íâns}, pois não obÊdsc€ ao princlpio de isomed€ geomét ca:

NH,

ctlc

HgC CHS

Estas ióÌmulas são isuais, pois, snando â pri-meta de 140", obremos á segunda. Enrão,elas represeôtam um úni6o compGto, poissão Íôrmulas sobreponÍveis.

ER3) Vêificâr sê â fólmulâ âbâixo rcprcsentã compostos difsr€ntes (isômeros geométicos):

cH,H3c

-_ ̂ / \^__H

x- ' - " \ct

Estã Íórmulâ reprcsenta doiscompostos {cÌs eÍans), pois obedeceâo p ncÍpiodeisome

H CH"

H3C H

\l- i tt* -üs ,.- Ì..ks

é- H 'cr lcHs cl

abâixo r€presenta compostos difsrêntes {isÕmeros

Os ligôntes desÌe carbonosãodi fer€ntê6rH+CH3.

Os lisántes deste carbonosàodi ierentesrH+CH3.

Os lisantes destè carbonosãodi feÌentesrH+NH2,

Os ligant€s deste cãúonosão isuais: CH3 = CH3.

csphuro 3 ÂÈome âèspâciâr 1O3

ER4l Verificar se a fólmula âbaixo rcpõsenta os isômeros cis e ú€ns:

H"C-c=c cZ| | -ot.tHCI

Rosolução:A fólmulâ dâda coÍesponde aoé isômeros cis e tEns, pois obêdece ao pincípio dã iso-

H.C' C:C C4| | -ottHCI

éciilo 2 tkchnn 2 i6co

H CH3

* tc/

+

ca tcr ' "-oH

HIC H' aa,

c^

- ott

isôm€ros geohérricoslem relêção aos igãntês mais simples: H e cl)

a)Cl-C:C CHr

HOH

c) Cl- c: c cHr

H NH,

a) H C:C-Cll lHH

b) HrC-C:C Cl

HH

HrC - CHIÌ

b)B'-C-C-Ht lHCI

,,.ta)H-C - c-Br

l lcì H

HI

HrC-C CÌc) l l

H,C C - CH3ìCHr

l

ffi ExeÍcícios de oprendizogem WXA9) Dâdas âs fónìld, verifiqüe se elar repÍe$nlam ì!ôÌnems s@métricos. En següida, dê o nome dos hôrneros. câso

cJH.c- c:c-c//o-H

HH

EAl0) Indique os isôneÌos geonétricos, caso existd, coÌrEspondentu às stgu;tes íómulas:

,obtH,C-C:C-C'/

I I -HBiH

[Â11) Coistrua ar fóÍnulâ! e dê o none dos isôndos cis e tlars, caso existan. conesDondentes às fónnulas abaixo:

rAllì venhque e o !. 4-drcloo-dclostuo se ohdobm eÌ i.òmoo. geomerd,or.

EDll oescobn 0s isÕmems de lómuls CjH4Br, que aprcssúam tomaia geomèÍìca.

'I 04 u.idad.a - rsom€Ía

ffiEFI )

EF2) VêrÌíiquê se os compostos são ou não isômêros. Em caso afimativo, jndique o tipo ds

aì prop8nofl e metoxi-etano d) propanal s ciclopropanonê

e) H3C C=C-cH3,HH

f) H3C C=CHHI

OH

. \. ,-,,'"_a) H3c- lQ.=c-c-cH3

_)p. ',t . H,OH] GI

a) l, 1 -dicloro-propeno- 1b) l, 2-diidroxi-êtsnoc) 2-cloro'buteno-2

ê H3C-C-CH3ICH:

ÇH:

.\ c".t í ì l\2

HrC - CH,t l

HrC CH2

H.C-C=CH,-ì

OH

H,C --C _ CH3

g) H3C C Cl4- e Hrc-C=cH,HI

OHa^t{ç

H,c c ë-cz- H, | - t'rl"OH

I H . ,€LoH sLL-

ê H.c-c -E-r ' -o- H, | -ot tNHz

CHz'/ ' \ / ' 'b t Hzc-c_

-ct

b) ácido butanóicoeácido metilpropanóico e) metil n propilamina e dietilsminâc) butanonâ e butanol-2

EF3l D6das as Íómulas, vedfique se ocore ou não isomeria geoméúica:

EF4) Oual{is) dos compostos âbsixô sê dêsdobrâ{Í$ êm isôm€ros gêométricos?d) 1, 2-dibromo-ciclopropanoe) 1, 3'dimetil-ciclobutanof ) 1 -cloÍo-2'metil-ciclopentano

Ì

Exercícios de fkoçõo MClâssiíiqu€ os seguintes isômeós planos:

ã) H3C-C-C-C CH3H, IH2

CHs

bl H3C-C\^. , e H

c) HsC-C C CH3Hz Hz

CHs

e H3C-C C C CH3H. H. l

cHs

- -o cn"

lsomsÍio ôplico

O eirudo da isomeria ópricâ requer. inicialmenle. que \ oce conheça o< conceiros de /l]i

côpíiuo3 - a Èô-*ia espâciâ 105

Oìhando a luz dè lìe.te, sepudéssemos enxerear as vibrações, veÌiamôs algo co

2:) Luz polarizada:

Quando os planos de vibração das ondas €létrica e magnética sAo fixos, a luz recebe oaome de luz polaizada.

Mas, coúo polarizâr a luz natural?

natutul e luz polatìzada.1?) Luz atünll

A Ìuz é um agente físico capaz deexcrlaÍ nossa retma,

Em Física, estudamos que a fu?natursl, ou seja, aqueìa que provémdìÍetamente da fonte luminosa (o SoÌ,uma lâmpada etc.) sem sofreÌ, previa-mente, reflexão ou refração é forma-da por ondâs el€tromagnéticas de talmodo que as ondas eìétricas vibramnum plano e as magnéticas vjbramnum outro plano, perpendicuÌaÍ aopÌìmeiÍo.

No entanto, à medida que a luznatural caminha, os dois planos de vi-bração das ondas elétrica e magnéti-ca giram em torno do eixo de propagação, de modo que, se imagìnaÍmosum corte transveÍsal no ponto Á e re-presentarmos cada vibração por umvetor, obteremos a chanTada repre-sentação de Fresnell.

Assim, a luz natural se caracteri-za poÍ apresentar vibrações em todasas direções possíveis em toÍno do eixode pÍopagação, de modo que ocoÍÍeuma simetria em torno desse eixo.

Em 1669, EÍasmo Bdrtolino verificou que una vaÍiedade especjal etransparente de carbonaio d€ cálcio,encontrada íâs montanhas de Roe-Íbrd, na lsìândja, quando convenjen-tem€nte taÌhada, apÍesenta um fenô-meno conhecido como dupla rcÍruÇãoov birretinsêncìa, oü seja, permite apassagem de dois raios refratados pa-ra cada raio incidente,

Desse modo, essa variedade decarbonato d€ câlcio, conh€cida comoespato-de-islândia, nos fornece umaduplâ imagem do objeto,poìs peÍmitea emergência de doh raios, chamadosruio o inifio e ruio extrao ináio.

1O6 uniaaaoa - tgoma'ra

O fenômeno da dupla rcfração não é privilégio do espato-de-ìsÌândia (calcitai cârbonâ.to de calcio cÍistaÌizado em Íomboedros); ela ocorre também com o c/irtdl de rccha, èom oüdro comum submetido a uma flexão, com a terebintina sujeita a um camDo elétdco etc.Fntretanto. a nhidez do lenómeno é melhor no espâto.

Nos dois raios emergentes do espato, as ondas vibram em planos fixos; poÍt:rnto, a alu_pÌa Íefração é um fenômeno de polaÍização, e os dois raios (ordinário e extÍaordinárioìconstituem uma luz poìarizada (os raios enão polaÍizados em planos perpendicÌrlaret.

A dupla refração foÍnece uma luz polaÍizada que nos dá uma dupla imagem devido àemeÍgêlcia alos dois raios, Mas essa dupla imagem significa ver as coisas em dobro. o oueobviamente nos traz cerLos inconvenienLes, Assim. na prárica procuramos eliminar um des_ses raios.

Como eliminar um dos ruios?Na prática, pÍepaÍamos por c/È

ra8€m um prisma do cristal espâto-de-islândia. A seguir, cortamos o pris,ma s€gundo um plano diagonal e co-lamos as duas partes com uma resi-ìa especial, denominâda bólsamo-do-car?adó. Essâ resina provoca uma re-flexâo total do raio oÍdinfuio, que é,depoìs, absorvido por uma piniuranegra das faces laterais. Ao contrá-rio, o raio extraordinário atravessa o€risúaÌ e emerge paÍalelamente ao Íaioincidente. Esse raio encontÍa-se, en-tão, completamente polarizado.

Os dois pÍismas de espato-de-is-lândia, colados com báÌsamo-do-ca-nadá, constituem um sistema polari-zadoí denominado pfismq de Nico[.

Agora, preste bastante atenção:Determinados meios tÍansparentes

ção de uma Ìuz poladzada. Veja:

eroarcdÈislãndiatvíf,rrat /-----7

luz Poh zadã-------:-- '/ > srEordiná o

. ,8

possuem a pÍopriedade de desviaÍ o plano de vibra-

,-'.v14..-.-:

. Esse fenômeno chama-sa polaizaçAo rctuíóiat, e os meios que o provocam são deno-minados merbs opticamente atiyos (ou meios que possrefi podet rotatófio, ou, ainda.meios que possuem dÍiyídade ópticò.

. . .Algunsmeiosrémapropriedadedeprovocarroraçáodoplanodaluzpola' i tadapataadiÍei ta e outros, para a esquerda.Então:

. materiaìs que desviam o plano da luz polarizada para a direita recebem o nori|e de dextro-gíros (dexter = diÍeita\:

. materiais que d€sviam o plano da luz polarizada para a esquerda recebem o nome de /e_rogiros (lrerw = esquerda).

caphlro 3 A isomeía espâciat 107

mlotoion

lo I "'**t'

Materiais que desviam o plano da luz polarizada d€ um mesmo ângulo mas em.rertdoropo.rlos íecebem o nome de antípodas ópticos, ot\ pal de mantìonorfos (endl,tior = opos-to; morÍos = formal.

Assim, ficou comprovado qtre ^

atí\)idade óptíca está intimamente ligaala à assmet ia,pois o quaÌtzo fundido (liquefeito) ou em solução (dissolvido) perde a sua atividade óotica.

Fm 1815. Aiol de.cobriu que dererminadas subslânc;as. tais como o açúcar. aoiesenram ari \ idade oprica ranto na forma cr i . rat ina como l iqueÍei l . r , ou em .oluçáo. tr .o nol teuu uconcluir que tâis substâncias apresentam a d,çsr'metú.t nas píóp:iias motéculas, pois estas nãosão destruídas na fusão ou na dissolução. Essa assimetÍia ë ct'amada de asìimet a mole_

Em l8l l, Dominique F. J.,4rago verificou que oquartzo possui atividade ôptica.

Mais tarde, ilarl descobriu que €xistiam duasespécies d€ quartzo sob o ponto de vista cdstalográfi,co, as qúais difeÍiam quanto à posição de duas face-tas, ObseÍvou, ainda, que esses cristais não possuiamsimeLria. ma5 que um era a imagem perfeir a do oúLro,

Assim, cristais desse tipo passaÌam a ser chama-

Hauy não havia relacionado a atividade ópticacom a forma dos cÍistais. Porém, em 1820. Ileócielclemonstrou que as duas espécies de quaÍtzo giram oplano da Ìuz polarizada de um m€smo ângulo, masem sentidos opostos, isto é, um para a direita e o ou-rro para a esquerda.

Pastew, em 1848, arÌalisando o processo de fer,mentação da uva, descobriu uma variedâde d€ tarla-rato de sódio e amônio que não apresenta atividadeóptica. Entretanto, essa vad€dade, examìnâoa ao ml-croscópio, revelou ser constituida por dois tipos decdstais assimétricos € opostos entre si.

PacientemeÍte, Pasúeur isolou esses dois ripos decristais e dissolveu os separadamente em água, ob,tendo soluçôes opticâmenle ativas, serìdo uma dar-rrogir1 e aout.a levogiro, A !ariedade que náo apre-senta atividade óptica, e que é constituida pelos doistipos de cristais, Ìeceber o nome de racêmica (race-mas = hibrido). Veja:

espelho.N

COONa l ì \ NaOOCt ì l

H-C oH | | HO C-Ht l

H -c-oH I I Ho ( Hl l l

cooNH. l r 2 H4NOOCLv

dexírogira levogira,i ,,

anlípodas ópricos

(1822.18S5ì.

Nõcid0 em oôle, n0Jua {tíançaì, ìniciouseus eslud6 emAÌbois e Besant0n, tENlÈÍndose paÍâ ã hcoh Nomal SupeÍioÍ em1843.

ConlÍibuiu decisivammte paia a 0úmicae a C srâlogtalia. Em 18{8, a0 studar aspÍopÍiedãds ópticâs d0 ácido tanáÍico, ús0rv0! que os distais dss ácidoapÍesentaum lacalas lhEmiedros) Fmelhanles ò d0qua Ì0 opticãmnte ativo. Pasteur obleveem hbúaríio dois lip6 de cíÉlâÈ do ácìdolaÍlàrlco, com Íaces hemiédÌicas Íêhciomdas mlÍe ! mmo um objelo e sa imagem

Pãsleur passou a éstudaÍ 0s agentes pa100ênicos mirmscópÌrN, cutminando 00m ãdêsrobeÍla devãcinas, em especialâ ãntiÍábica, 0 qE lhe pemitiu fundaÍ, em 1888, ofamos0 Insliluto Pasteur, hoje um impo an

1O8 unidôdo 4 rsome,ia

O tartarato de sódio e amônio dextrogiÍo, o tartarato de sódio e amônio levogiío e otartarato de sódio e amônio úcêÍÍúco são substâncias diferentes, mâs que apr€sentam amesma fóÍmula molecular. Sâo, portaÌrto, isômeros,

Como essas substâncias têm difeÍentes comportamentos em reÌaçâo à Ìuz, rccebem onome de isômercs ópíicos.

concluìndo, podemos estabelecer o princípio dâ isomeria óptica, ou seja, o plano deyibruçAo da luz polarizada só é passível de soírcr rctação quando aÍruwsss slgo assimétrico.

Como descobfir, na pná|rca, uma sübstância opticamente ativa?Para reconlìecer se um mateÍiaÌ é opticamente ativo, e também saber se é dextíogbo or,

levogiro, utiüzâmos nm dtsposiilvo chamado polarímetrc.O polaÍlmetro consta essencial-

mente de um tubo cilindrico, no inte-rior do qual sao adaptados dois pris-mas de Nicol, dispostos de tal manei-ra que o primeirc polârizaal\z Q)ola-.izírdo.) e o segundo permite a passa-gem dessa luz (analisadorr. O mÀLe-rial a ser analisado é posto entÍe osdois prismas. Se esse materiaÌ é opti-camente ativo, eÌe desüa a luz polaÍi-zada; com isso, ela não passa peloanalisador e, conseqüentemente, nãôa p€rcabemos saindo do tubo. Então,giramos o anaüsadoÍ para a dìÍeìta,até peÍcebeÍmos a passagem da luz.Se isso ocoller, é poÍque o mateÍial édexírogiro. Enl.retanto, se giÍando oanalisador para a diÍeita não percebe-mos a prìJsagem da luz, é porque odesvio da luz não ocorre nesse senti-do; então, giramos o ânalisador parâa €squerda, até percebermos a luz.Quando isso oco[e, o material é /e-

t

Quando ocorrem os isômercs ópticoszComo vimos, a atividade óptica está Ìigada à assimetÍia.As sìrbstâncias opticamente aúvas aprcsentam dois tipos de assim€iria:

l;) Assimetia c|ktalinaiNeste caso, a atiúdade óptica só existe quando a substância €stá na forma cristalinâ.

No estado liquefeito ou quando dissolvida, a substância perde a atividade, pois o retículocÍistalino é destruido e, conseqüentemente, deixâ de existiÍ a assimetria. E o que ocoÍÍ€com o qualtzo.

29\ Assimetria moleculariNeste caso, a atiüdade óptica existe estando a substância em qualquer condiçâo -:. cÍis-

talizada, liquefeita ou dissolvida -, pois aassimetria está na própria molécüla, eesta não édestruida com a liquefação ou a dissolução.

EstudaÍemos apenas a atividad€ óptica provocada pela assimetria molecular, nos seguin-tes casos: compottos com caúono assimétüco, compostos alênícos e compostos cíclicos.

capítulo 3 A isomâÍia espãciât 109

19\ Compostos con carbono assimetrico:Vejamos, inìciaÌmente, o que se entende por carbono assìmetrico, e como se verifica se

a molécula é ou nâo assimétrica.Consideremos o m€tano (CH.) e vamos fazer sua Íepresentaçâo espacial utilizando o

Uma molécula é assimétrica desde quenào apre'enre plano de.ìmetria, isto ê, uínpìano que divida a molécula em dua\ paÌre.,raj5 que uma Íuncione como objero e a oL-rra como a re\pecri !a í ' imagem

" consideian

do o plano como um espelho.

Observe:--'-- 1| |neiurpldnode meri" . poi a. drã. p"r e. do

__. . - - t e raed'o n ncionam .omo obrero e i rdsen'

" a:'':-"-:,: o..g:: .

Então, a molécula do metâno não é assimêtÌi-ca; Ìoao, o metano não apresenta atividade óptica.

Vamos consideraí, agoÍa, a moÌécula do ácido 2-hidroxi-pÌopanóìco (ácido lático):

H ' :a: . - -lô

Hìc-c--c<I oH H,COH

cooH

Podemos observar que,qualquer que seja o plano que"corta" o tetraedro, nunca asduas partes serão "objeto" e"imagem", pois os ligantes dosvértices do tetÌaedro são dife-

Enlão, a molécula do ácido 2-hidÍoxi-propa-nóico é assiméirica; logo, esse ácido apresenta at;vidad€ óptica.

Observe que o cdràoro Ìepresentado peÌo tetraedro acima apresenta os q,ratrc ligantesdìfercntes. Pofto'nto, molécÌrlas que apÍesentam carbono nessa condìção são assimétricas eesse carbono recebe o noíne de caÍbono assimétfico.

i

110 uniaaae+ umeria

Todo composto que apÍesenta caÍbono âssimétrico em sua moÌécula é um comDosioopl icamenre ar i !o. I ogo, o àcido làLico è opricamenre al ivo.

,lË'rl$ Exercícrbs reso/yldos WïlìERs) VeriÍicãr se o ácido 2-hidroxi-propsnóico apresentâ isomeria óDtica.

Como a fófmulâ estruturãlplana indicãs prcsença de câóono assìmétrico, oácido 2-hidroxi-propanójco é opticã

ldcida ktì.o)

Ve ficou-se, na pfátìcã, que quando há um carbono assamétrico ocorrêm trêscompostosisômeros (isômero6 ópticos) rcprcsentados pela mesma íórmula esúuturst ptana. Ess€s

. composto que desvia o plano da luz polarìzadâ dê um ângulo d parc a direitâ, denomi

. composto que desvia o plano da luz polarizâdâ de um ângulo d psrc a osquêds, deno-

. composto qu€ não desvia o plano da luz polaÍzãdâ, denominado /acémlbo. Este composto é constituído por uma mistuÌa equimolâr dos outros dois.

A repres€ntação desses compostos é a seguinte:

H -4-= cühono I

| .- ^

| âssmêÌrco I, . ̂ : ' ^4"- Ì -ottOH

OH

,,N/t \l1\

^ l . l ic \' \ ^/:-í l \ ^..

"o-" \2"" 'HO

écido 12 hidtui opaoóiq

HaC

- ott

capÍtulô 3 A lsomêÍiâ âspacial 111

Obserue que as fórmulas "objeto" e "imas€m" são diferentes (não são superponív€is).Então, elas Íepfesentam realmentedois compostos distintos. Esses dois compostos, qu€desviam o planoda luz polatizada, são isôneros ativos e constituem ânípodês ópticos. Oìsômero Écêmico, que não desviâ o plano da luz polatizâdâ, êum ìsômerc ìnativo e nãopossui reprcsent€ção porquê é folmádo por umâ mìsturâ dos dois isômeros âtivos.

Conclusão:Com a fólmula acima. temos úês isômeros óoticos:

í âc'do d lático)I i l ; ; ; ì i ; ; l ânrípodâs ópt icos. ou pâr de enânr iomorÍos ( isomeros atNos)

( ácido dl-lático (ísômero ìnãtivo)

Então, se existê un calbono assímético, ocot.em tês ísômercs ópticost dexttoglto ldl,levosìro ( l ) e íãcèmico (dr) .

ER6l VeriÍicar se o ácido 3 cloro-2 hidroxi butanodióico âpresentâ isomeía óotica.

HO-'

ÌII

i

HH

ct oH

IcIcl

"- o"

- ott

- ott

o:\ c

no'

uo/ -

Note que existem dois carbonos assiméÍicosdifefentes (os carbonos 2 e 3); então, o com'posto é opticam€nte ativo.

Veiíicou-sê que, quândo existem dois carbonos assimétricos dÌfercntes, ocoÍem sêisisômêrcs ópticos, sendo quatÍo ativos e dois inativos.A repr€sentação desses isômeros é â seguinte:

HO'- IOH

HO OH

antÍpodas ópticos ou enantiomoíos

112 uniaaaec tso-e,ia

.-oHHO-'

HO' 'c

- ott

antÍpodes óplicos ou enêntiomorlos

Então, os isômeros ópticos do ácido 3 cloro-2 hidroxi butênodióico são:

Í âcido d, -3-c loro- 2- h 'dfoxi-butanodiôico r arvo' ì - -^, , - - - - , , ,| ácido 1, 3 cloro 2 hidroxi butanodióico {ativor I

snrrpooas opTrcos

I ácidodi I I -3-c lorc-2-hidroxi-butãnodíóico {Écèmicor inat ivo)

| ácidod-3-cloro-2-hidroxi-butsnodióico Íât ivor)Ì ácido r;-3-clofo-2-hidroÌi-butanodióico iativo) J anÌrpooas opÌrcos

l- ácido d,r,-3 cloro 2 hidroxi butanodióico (racèmico: inativo)

Lembre-se, então, dê que se exisÌem doís caÌbonos assímétícos difeÍentes, ocoïem seisisônercs óptícos.

EB7ì Dêtêminar o número de isômeros ópticos coÍespondêntes à fórmuta ptana:

â4

HHI I

H3C C C CH3l lOH OH

HH

H3C C C- CHì

OH OH

butanodíol-2, 3

ObseNe que os carbonos 2 e 3 são assimét cos iguais,pois os quâtro l;gantes do carbono 2 são iguãis aos qua-tfo ligantes do cârbono 3.

HHÌc-c

IoHo

CHa

f

este earoono tamoem prJoããìË-ãiviq delum álsllú __

caprturo 3 a€me âespêciar 113

H:C

I

,.ì

I

d tN

I Notë que esÌa estrutura não prcvoca des II vio, pois há uma comp€nsação internâ |J (+a a = o). Ë uma estruturâ simétricá' I

ponanto, não possui o ãntÍpoda corê6pon- Idènt6. Âecebe, por isso, Ò nomède isôme

| ío n6o. IEntão, os isômeros ópticos são:

l.ilflij$í;3ì an,ípodasópticosd.l-butanodiol-2, 3 {isÕmerc inâtivo)mêso-butanodiol 2, 3 lisôm€ro inativo)

HzClOH

HH

t1OH OH OH

â_,,,,________ântÍpodas ôPticos

Lembre sê d€ que se exisÌem dois caúonos assínéticos iguaís, ocoÍrcm guat.o ísôme

ERa) Vêdficar quantos isômeros ôpticos existem com € ftumula pbna abaixol

HHHHt l l l

t l l lOH OH OH OH

obserue que os caóonos 2, 3, 4 e 5 são ãs-simétricos diÍerentês.

, onde n = nú mero de carbonos assiméÍicosdiferentes.

HH

OH OH

c<:

Conhecêndo o númerode cãóonos assiméÍicos difercntes, podemos sabero núm€ío deisômeros ópticos ãÍavés das fômulãs de Le Bel e Van't Hoff:

iiiit;iiéiijiàãÉitii

Entáo, p8ra o nosso exerclcro, t€mos:f "=a{ númê'o de isomeros ãt ivos - 2 ' = 2" - 16Lnúmero de isòmeÌos inâtivos - 2r- 24 - 23 A

A€sim, temos dêzosseis isômêrosatÌvos eoito isômeros inâtivos, num totâlde 24 isôme

-

ffi FxercÍcr'os de oprcnd^agem Wffiffif,Â13) Verifiqüe i€ ar noìecuÌar são âsinérdca!:

HH

f,ÂIl) Quais dor iegui.tes conposros são optcdmte alivos?,) 2-âmino-pmpanalb) 2-metil-pÌoi'anoc) ác'do 2-Ííeril,butanóìco

D{15) lndique o! câÌbons alsiÍnétricos das ÍÌoÌécübs: ì

ogf lt l

a) HC -/C lC - cH,l l

NHI H

bÍ H,c

. f,Âló) V{ilique k ar fómulas elrruÍmis pìaías reDEsolm coÍrposros que possuen isoneíâ óptica. Em ca6o a6ma1ivo,' reDtrnR o( R"DecüLo{ rómso6.

E^17ì vsifique * a! fónnula" srÍuruBi" ptanâ! repffimum .omposLo, qm tr dsdobÉm en tômco. óor.co.. Im ,tro\ anrÌnauvo, de o número de noneros óDricos anvor e inaÜvol:

OH OHl l , ,o

a) H,C-C C-C--' l l i -uOHH H

EÀlt) CoNtÌua ar fómülar $pebi!

cl clt l

4 HrC -C _C CHIt ÌHTI

BIBr

f,Á19) De$ubn o núnero de iúmems óptjcos alivos e idaüvos @rapordentes às iómulâs planâs:

9Ì ï ï f fH BTHHHcì

o " , . - . - l - . - . " , ""o-1- l l - . - . " n" l . - l l - l "1,, 1, I I I | | | | | | ioH oH oH oH oH oH oH o 0H ótr ós.óu on òs

114 Unidodo a - r"o-e,iã

Ia)Hrc-ç-cH3

HN

H

,t rt,c - ILc""' l ' -n

cl

Ib) Hrc c -cH3

Icl ,l

HI

b)Hrc-c_ütrIOH

ï , " . , i tc) H,c-c-c-cH, XH,c-c-cl

oH oH

HHl - , ,o,,

",. ï . l

o, dr Hrc - c c_ cHr

NHr oH -

ï ï ,c)HrC-c-c-CHl

t lHH

dos isônúos ópticos mÍespondml$ à s.guinls fómulas pleas:

OH OHôr l

br - \ \c-c-c,cz"

uo' | \oHHH

H H(Ë\r t " rc--.(\ c -

ÍÀOH OHíIOB

Hì

c)H CIOH

'@Í-i-'<:"HH Li

câpiruro 3 Â úoh6,È ê"p"ôi"r 115

2? ) Compostos alênicosl

O composto propadieno rec€be o nome usual de alero.Veja:

H-c' :c ' :c ' u

prcpadieno (aleno)

Os compostos de vados do aleno e que apresentam ligantes diferentes nos carbonos1 e3 possuem assimetria molecuÌaÍ e, conseqüentemente, sào opticamente âiÌvos,

IH

IH

a.- ._nlnl 'zx

b-/ -y

(a+b € x+y)

Para você peÍceber a assimetria moÌeculaÍ, basta 1àz€Ì a construção espacial:

Note qu€:. a dupÌa do carbono 1 está no plano hori-

zonlal e os seus ligantes (a e b) estão noplano vertical;

. a dupla do caÍbono 3 está no plano verticale os seus Ìigantes (x e y) eÍão ro plano ho-

iïifidlïì Exercíclo resolvidoEBgì Veificar se a fórmula estruturãl plana abaixo se desdobrã êm isômeros ópticos:

H C=C:C cH3

ct H

Esta Íórmula coÍesponde ao composto derivãdo do aleno em que os ligantes dos caòo-nos 1 e 3 são diferentes. Podsnto, trata'se de uma molécula assiméÍid e, âssim,desdobfa-se em isômeos ópticos. obserye:

' ' . \^ . . . / - ' ' '

c t / ' - \H

Logo, com a tórmula estrutural plana dada, existêm très compostos isÔmeros ópticos:

d ' ] -c loro butadieno 1. 2: l -1 c loro-butadieno 1, 2 i d l ' ' l c loro butadieno 1, 2

iiiii, Exercício de oprcndizogern lïitÌ:ìlililijiltjjijijtl'r,jijiiiÍiiïiiiìijllj:Ïti.ii'it:tlj.ijii?f,Am) Veüque $ ar fóúuÌas esiruturâtu plmd abaixo se desdobÉr eD isônqos óllìcos:

a) HrC-C:C:C-CHr

HH

3 ;, Composíos cíclicos:Os compostos cu.jas moléculas são corÍiruidas por cadeia cíclìca qv ap(esenra, em pe_

Io menos cloìs carbonos, liqantes diferentes são aptjcamente ativos, pois tais moléculas iaoassimétricas.

u'"'o

,,"a\"1, (a+b e x+y)

v

iiiliÌ FxercÍclos /eso/yldos iitÍiitil:iitjiilliiili,iili:iii:jjiÍi;ti{litiílilitiìil;ii::ir;ïi;iiiitiiìíi:iEAlOì Verificaí sê o cloro cÌctopropano é opticâmente ativo.

cH,n,c--\c cr

I

cl0tucìcl09topâna

Considerc os Íês carbonos da cadeia cíctica no mesmo ptsno e os dois Ìigantes de cadacarbono colocâdos um acimâ e outro abaixo desse ptano:

Êssa molécula não é assimétrica, pois apresenta pta

Este é um plano de simetria, poi. ""

a,u" p",t"" rr""ì."Ã icomo "objeto" e " imagem'em rêiaçãÕ ao pano.

Então o cloro-ciclopropano não é opticamente ativo,porque â sua moiécula é siméÍica.

1 16 u.dadê a - r3o-*"

b) H1c- C:c:c-CHj c) cÌ-c=c=C-Hr t t lcHr H cl H

câpnuro 3 - a isômera espac at 117

ERr 1) DescobrÌ o número de isômeros espâciais correspondêntes à fómula esÍutulãl Pla.a:

"4"'" '

. . 1 \^-Hn2L - L\c l

"ta"'/ \ , -H

H"C-C- -c l

1. 2 dictatoniclotnün|c' l,2 dìcltucilqTqpatuíBE

Note qu€ o 1, 2 dicloro-ciclopropano cis apresentã molécula simétíicâ; portanto, não éopticamente ativo. Entretanto, o l, 2-dicloÍo-ciclopropano t€ns possuimolécula assiméúica e. Doltânto. d€sdobra se em isômeÍos ópticos. Observe:

Esta estÍutuE cíclica obedece ao princípio da isomeria geoméÍica. Então, existem dois isômeros gêométicos:

cl' ' cl , / \c ------:-:- c

Ict H

1, 2 ìklmcilolopanúÍÌans I

cl

I zÌ . . Icc

IHCI

1 , 2 dichtrcicla\ÌoPahthBn

Logo, existem quatÍo isômeros espaciais:

1, 2-dicloro ciclopropano'cist, 2'dicloÌo ciclopropãnoìrans d

zctlals Hcl

, ,É\ :

4x:17Èl?

Ic

'1, 2-dìcloro ciclopropano-trans I1, 2-dicÌoÍo ciclopropano"trans dI

OHI

t t ,Ç-Ç-Hd)l

HìC C_ HIcl

clI

H _C CH?. ) Ì l

HrC-C-E

á

cìHI

W Exercícios de aprcndizogem ffiffi{il!íffiËX,Azl) Ddemine o núnero de isôneÌos coÍftspordenl$ à6 fónnulas plaÌd:

/c\- cHra) H'C C-CHl

IH

H,C C-Hb) l l

H,C-C Hlcl

118 uni&ds a | . .msh

E{22) Vsifique quãl{is) dos ieguiites compoíos é($o) optÌcanenle arivo(s):a)l-bÌono-2-cloro-cicÌopopano 41,3-djcloro{ictoburdob)l,dibÌono-3-nelilìcloburâno d)l{10rc,2-netil-ciclobutano

Iì423) yedfiqüe $ as $suint€s molécul$ são a$ineftcâs:

cÌ

H -C.

cla)1,, ' l \ l

c'_L_\c

f,424) Descuka os isôrnems espeiais do:a) l-bÌono-2doÍo{iclopÌopa.ob) l, 2-diidoxj{iclobulano

cì

hìï - - . ' \

\ H'c- H \ i

cl

,c-c4H . / t H / l

) . / H t . / H

HcHr

IH

IH

I -cloro-2-neÌiì{icloburanoI aloÌo I'nelil,ciclobulâno

c)d)

clI

a) Cl -C HIcl

c-c cH3H, I

NHz

i1Ìl,$i$ Exercíclos de fixoçõo ifiHüilffiüì!!'ifi$itll&f,m,r*i{$Ììì*4sjRt$.,ffijfillrì$ÈlriitËEFs) Deteírnine quantos isômeros ocorem quando na fórmutâ esÍuturat ptans:

a) existe um carbono assimétricob) existêm dois carbonos assiméÍicos iguaìscl existem dois carbonos assimétricos diferontes

EF6) Calcule o númêro de isômeros ópticos ãtivos e inãtivos quando ns fómuta estruturat ptâ_nâ s€ reconhecsm:a) cinco cãóonos sssimótricos dÍfercnresb) oito cârbonos ãssimétricos diferentes

EFTI Analise as fórmulas êstruturais ptanâs e verifÌque se ocoÍê isome a óptica:

OHI

b) Cl -C H c) H3C -

CH"

EFSI Descubra os isômeros espaciais que ocoÍem pa€ o:a) 1 , 2-diamino-cictop.opãno c) 1,2 dìamino-cìctobutanob) l, 3-diamino-ciclobutãno

EDzl Você sbs que. paE de6c0b mN o númemde isômeÍ0s ópricDs DoÍrsspondenles a uma estíüturâ oue a0Esita caÍbonos âssimídds dilerem$, úiham0s as Íómutasl

í r _ n: d, isõmms àtuosr-- 2', e \ - 2' 0nde: L n: de isómdN inardos

(n - n: de ráÍbonos dssimér'iros

0escubÍâ uma maneiE de obter sss tómutâs.

capítuto 3 -a somêÌia êspâciât 119

Separação das misturas racêmicasPara separar uma mistuÍa mcêmica, podemos utilizar os seguintes métodos:

l?) Método mec1nico:Esse método foi utilizado por Pasteur.para sepa-

rar os enantiomorfos do tartaraio dupÌo de sódio eamônio racêmico.

Evidentemente, o método mecârico aplica-se so'mente para sólidos, sendo necessário que os enantro-morfos se cristalizem de tal modo que os cristais dodextrogiro e os do levogiro sejam difeÍentes e de ta-manho apreciáveÌ, para que possam ser "catados"com o auxilio de uma pinça e uma lente.

Assim, vemos que o método mecânico è traba-lhoso e moroso; por isso, não é úais utilizado.

2?\ Método biolósìco:Este método é aplicáv€ltanto pârasólidos como paraÌiquidos. O racêmico é submetido

à ação de um microrganismo €specifico, ouseja, um mjcrorganismo que ataca, de inicio,ap€nas um dos enantiomoÍfos, destÍuindo-o. A ação do microrganismo é acompanhadaatravés de um poÌarjmetro: no ìnicio, a luz polarizada nâo sofre desvio; poíém, à medidaque o micÍorganismo destróiüm dos enantiomorfos, a luz começa aser desviada até atingirum valoÍ máximo, o que indica que aqueÌe enantiomorfo âtâcâdo ioi totalmente destruido.Nesse instante, é adicionado um antìsséptico, paraeliminar o microrganismo, evitando, as-sim, o seu ataque ao outro enantiomorfo.

O método biológico apresenta o inconveniente de perdermos um enântiomorfo; entretanto, ele é muito utiÌizado.

39, Método químicol

EÍ€ método é o mais impoÍtante e consiste no tÌatamento do racêmico com uma subs-tância oiticamente ativa, que Íeage com os enantiomorfos produzindo compostos optica-mente ativos mas não mais enantiomorfos, Tais compostos são chamados de diastercobô-/aeros e, conseqüentemente, possuem todas as propriedades fisicas diferentes. Assim, po-dem ser separados por fusão fracionada, cristalização fracionada etc. Desses compostos,obt€mos os resp€ctivos enantiomoÌfos atrâvés de reações adequadas.

É-{e;Fr,itl.ii: r i+tlitas-'FÌÊq (EÍ€s conpostôs (diastereonônerot sâoseparados por crnÌaliãção íìacionada e. asesuir, tratados con ácido cloridrico.

dlacraro de I es1Íjqujnina + Hcl - clor€ro de I estriquinina . !ïÈÈÉê.-tËÈ.Íl

r-

l-lacrato de I estriquinina + Hcl * clor€to de I'estriquinina + i$t-Ë:6* .4t

120 Unidâdêa rsomeria

ffi ExercÍcios complementarcs Wry1) (USJT-SP) O vsnõno de traças á Íórmula estrltural abãixolPárâdiclorobenzeno tem

cl

tÕ!."2

Ìc l

Ouantos isômeros plãnos de pos'çáo êxisrem nessa subsrância?

bt 2.

2ì (FOC-SPì As a m inâs podem ser obtidãs rôo rica mente pêtâ subsritu içáo de

Dãdasasaminâs H3C-C-N C CH3 e H3C C C-N-CH3,

3) (FEl-SP) Os composros arométicos são obtidos indusrriãtmente á partir do atcâtfão da hutha ou dopêtróleo. A exemplo, os xitenos são isôheros de?

CH:

'tLl lY

CH:

CHr-C CH,-C-CHr éisómorado:

CHg H

c) n heptâno.

5) (FE|-SP) Com a fórmulâ holeoutar CaHs podemos enconirar isômeros do ripo:

d) geoméÍico e compensãçáoe) optico e g€ométrico.

6) (Vunesp SPI ApÍesenÌa isomefia gêométrica:

6) 1,2-dÌmetilbenzêno,

É2 1H2

pod€mos afirmâr que sáo isômeros de:

5.

um ou mais hidrogênios por

cH.. cHg

o""@*"

CH3 CH"

4) (UnifoÊCElAsubstáncia

cJ Posição e gëoméÍico,

cápitulo 3-A isômeriâ êspã.ial 121

HH

7l {FÌúJ sP)aren' larêninã fÀ ç-ç- cooH e um oos ãmi loa. idos essenciàis nà roÍmacão

lv- l I-!/ H \H,

depÍolêínas. Nâ molécul. dasubíâncìa, o nú nêro dê câ rbonos assimétricos é:

a) 1, b l 2. d) 4. e) 6,

' cooH

al (vunêsp-SP)O ácido láticot€m ãÍórmula H-C - OH.

CN:

a) Explique, êm termos estÌutuÌãis, por que se podem idêntificardois isômerosdôstã substânciab) Como são denom inado\ os 'sóreros do ãcido lélico'

9) (Celet-PR) o composto 3-cloÍo 2 butanolpossuina suâestrutura:

aì apenas um carbono assimétrico.b) dois carbonôs âssiméÍicos direrentes.c) dois carbónos assinéÍicos iguais,

ÍO) {Vu nèsÈ SP) ObseNe aslãbêlas:

a) Associe cadã composto ao respectivotipo de ìsomeriab) Êscreva as Íórmulas estruturais e dè os nomes dos respect'vos isômeros

d) três carbônos assimétricôs.e) não ãpresenta carbono âssiméÍico,

isomeriâ de função noqualdois isômeros coexistem

d) étêÍ metilico e álcool etílico,e) diêtiìaminâ e metilpropilaminô.

11) (Univâl i SC)Íautomêriá é um cãso pa.t icularde

Aôltern" l ivã quecontem o pãt que e!enpl Í icã o

ã) étêí etiÌico e éter melilpropilico.b) ciclob!tanoê mërilciclobutôno.c) propanona e 2 pÍopenol,

b) 2-mêtilpëntano,c) 3-metilpentano,

13) (U niloFCE) Dãs Íórmulas abaixo, â que represenra

121 IUFOP ÌúG) ConsideÌê os nomes dos isômêros esÍuturais delórmula moleculãrCôHr' De acordo com

as rêsÍãs dá ìupac, o isômero que permite o uso do preÍiro iso é:d) 2,3-dÌmetilbutâno:e) 2,2-dimetilbutano.

doìs compôsÌos opticãmente alivos é:

a) CH3 C-Cl

OH

b) cHr: c- c l

OH

H

c) cH2: C-cl

Idr cH, c cl

cl

e)CH3-C ClIcl

122 Unidade4 rsomãriá

141 (UniÍâp) Uma das substâncias abaixo aprêsenta, simultaneamente, isomêria óptica e cis,trsns,

gH, cHs oHt t l

a) CH2: CH CH-CH3 d) CH3 C:CH-CH CH3

OH

bì CH3 CH : CH CH2 . e) CH2 - CH CH, CH3

OHI

c) CH3 CH : CH CH - CH3

15) (UFOP MG)Considêrê as estrutuÌas Ae B:

l-"" N '' -

l l -\-z\-/

O fenômeno descfito por estas esrrururas é de:

16) (UniÍap) Obsêtuândo-se os compôsros

qH, cH. c9, cH, cr2r t t Ì

çH çH ç cH. cH cHz

CH2 CH CH'l lCH. CH:

'aì /Br íc) {0,

podemos âiirmârquê:

l) {A) apresentá isómeria de cadeiá com (C).ll) (B) apresentâ dois Ìsômercs seométficos,lll) (A) apresentã isomeria dê posição com {A).lV) (C) apresentâ isomeria de posição com (D).

dì ápenãs t , l te tVb) apenâsr, r le lv e) apenss t , I e t .c) ápênas l l , l l leIV

17) (Vunesp'SP)Para dois h idrocarbonetos isôneros, defórmutâ motecularCaHô, escreva:a) asÍófmulasesrruturais;b) os nomos onciais.

la) {Vunesp-SP} Considers o com posto 3,4-dÌmetit 3 hèxêno,a) Ouetipo de isomeriá ocorre nessecomposto?b) E&reva âslórmutasestrutu16is dos isômeros do item ântèdor, identiíÌcândo-os.