ISOMERIA ÓPTICA

É muito comum em química orgânica o fato de uma mesma fórmula molecular...

C4H8

CH3 – CH = CH – CH3but-2-eno

CH2 = C – CH3|

CH3metilpropeno

CH2 = CH – CH2 – CH3but-1-eno

ciclobutano

CH3metilciclopropano

...admitir várias fórmulas estruturais diferentes.

Esse fenômeno é chamado de ISOMERIA!

Já estudamos a chamada isomeria plana:

OH

O

etanol

metoximetano

Isômeros funcionais

butano metilpropano

Isômeros de cadeia

but-1-eno but-2-eno

Isômeros de posiçãoLembre-se de que o mais importante éidentificar o número de estruturas diferentes que uma fórmula admite!

Também foi vista a isomeria geométrica:

Pode ser chamada de cis-trans!

H H

O

OHOH

O

H

H

O

OH

O

OH

Ác. cis-butenodióico

(ác. maleico)

Ác. trans-butenodióico

(ác. fumárico)

Somente o ác. maleico sofre desidratação.

Para estudarmos a isomeria óptica precisaremos de alguns conceitos:

A luz não-polarizada...

... vibra em diversos planos.

Espato da Islândia (cristal de CaCO3)

Bálsamo do Canadá (resina)

Prisma de Nicol(polarizador)

Luz plano-polarizada

Vibra em um só plano.

LUZ POLARIZADA

ATIVIDADE ÓPTICA

Algumas substâncias têm a capacidade de desviar o plano de vibração da luz polarizada:

CONVENÇÃO:para a direita (+): dextrógira.para a esquerda (-): levógira.

polarizadorpolarizador analisador

substância testada

dextrógira

inativa

levógira

As substâncias opticamente ativas apresentam, no mínimo, duas formas: uma dextrorrotatória (dextrógira) e outra levorrotatória (levógira). São substâncias diferentes com a mesma fórmula molecular sendo, portanto, isômeros.

(-)-2-metilbutan-1-ol

OH

(+)-2-metilbutan-1-ol

OH

Desvio da luz polarizada (solução de 1,0 g/cm3 em tubo de 10 cm) + 5,90°- 5,90°

Densidade (20°C) 0,816 g/cm30,816 g/cm3

C5H12O

Solubilidade 3,6 g/100 g de H2O3,6 g/100 g de H2O

Ponto de Ebulição 129°C129°C

ASSIMETRIA MOLECULAR

Objetos que podem ser divididos em duas metades iguais...

...são simétricos.

Quando isso não é possível...

...dizemos que há assimetria!

Substâncias que têm atividade óptica são assimétricas!

CARBONO ASSIMÉTRICO (C*) ou QUIRAL

A condição mais comum para que uma molécula orgânica seja assimétrica é a presença de pelo menos um átomo de carbono quiral.

do grego: cheiral, mão.

C*

HO

H

CH3 C OH

O

ác. 2-hidróxipropanóico(ác. láctico)

Possui os quatro ligantes diferentes entre si.

Conforme vimos, o ácido láctico deve se apresentar em duas formas: uma dextrógira e outra levógira.

OO O

HH H

H

HH

OOO

HHH

H

HH* *

Se essa forma é a levógira... ...essa outra é a dextrógira!

As formas (não superponíveis) são denominadas enantiomorfas ou, simplesmente, enanciômeros.

Observe que as duas formas são como um objeto e sua imagem num espelho plano!

HOH

O

OH HOH

O

OH

Uma outra visualização...

Essa ligação está“entrando” no plano do slide.

Essa ligação está“saindo” do plano do slide.

**

C*C*

CH3

H3C

OHHO

HH

C

O

OHC

O

HO

Ou, ainda...

Objeto Imagem

Você lembra que as propriedades dos isômeros não são todas iguais?

O ácido láctico levógiro éproduzido pelos lactobacilos...

...responsáveis pelo azedamento do leite e seus derivados.

Enquanto o isômero dextrógiro...

...é produzido pelos músculos em trabalho anaeróbio.

As propriedades fisiológicas dos enanciômerossão diferentes!

Misturando enanciômerosem partes iguais...

levógiro dextrógiro

Obtemos uma mistura que não tem atividade óptica e é chamada de mistura racêmica!

Luz polarizada

Para calcular o número de isômeros admitidos por uma molécula orgânica...

C*

C*C*

...e só contar quantos carbonos quirais o composto apresenta...

... e aplicar a fórmula de Van´t Hoff:

I = 2n

Em que “n”:

Por exemplo:

Como são três carbonos quirais: I = 23 = 8

Número de isômeros ópticos ativos. São 4 pares de enanciômeros, ou seja, 4 dextrógiros e 4 levógiros.

CC

C

CO O H

B r

O H

C l

CH 3

H

H

H**

*

O número de misturas racêmicas é sempre a metade do número de isômeros ópticos, pois é preciso um parde enanciômeros para formar uma mistura!

Nos casos em que hádois carbonos quiraisiguais na molécula... O H

O H

H

HO

OHO

O H* *

...não se aplica a fórmula de Van´t Hoff !

ác. 2,3-di-hidroxibutanóico(ác. tartárico)

1 isômero dextrógiro.1 isômero levógiro.1 isômero mesógiro.

inativo