isomeria cis-trans e Óptica
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QuímicaQuímica
Isomeria EspacialOs isômeros espaciais possuem a mesma fórmula molecular e também a mesma fórmula estrutural plana, diferenciando apenas nas fórmulas estruturais espaciais.Os isômeros espaciais podem ser divididos em geométricos e ópticos.
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Iguais fórmulas moleculares
Iguais fórmulas estruturais planas
Diferentes fórmulas espaciais
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Os isômeros são compostos que possuem a distribuição espacial diferente. Este tipo de isomeria espacial, ocorre, caso existam ligações duplas ou cadeia fechada ou ainda, os ligantes estejam ligados à carbonos diferentes.Os isômeros podem ser classificados como cis(Z) ou trans(E).
Isomeria geométrica
(cis-trans ou Z-E)
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Não ocorre isomeria espacial geométrica devido a possibilidade de rotação entre os carbonos.
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C = CC = C
Compostos etilênicos
- A ligação pi entre os carbonos impede a rotação entre eles.
- A ligação dupla divide o espaço em dois planos, um acima da ligação pi e outra abaixo.
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Compostos Ciclânicos
Os átomos de C dos ciclos não giram completamente ao redor de suas ligações.
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cis(Z) - do mesmo lado, juntos, no mesmo lado do plano de simetria.
trans(E) - em lados opostos do plano de simetria.
Tipos de Isomeria Geométrica
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C = CC = CCHCH33
CHCH33
HH
HHC = CC = C
CHCH33CHCH33
HH HH
HHCHCH33
HH HH HH CHCH33
CHCH33CHCH33
Isomeria Geométrica (Cis –Trans)Condições de existência:Condições de existência:1)1) Cadeias abertas com ligação dupla;Cadeias abertas com ligação dupla;2)2) Radicais Radicais no mesmo carbono e = entre carbonos; no mesmo carbono e = entre carbonos;
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Isomeria Geométrica (Cis –Trans) Condições de existência:Condições de existência:1)1) Cadeias abertas com ligação dupla entre carbonos Cadeias abertas com ligação dupla entre carbonos
ou cadeias cíclicas;ou cadeias cíclicas;2)2) Radicais Radicais no mesmo carbono e = entre carbonos; no mesmo carbono e = entre carbonos;3)3) Radicais Radicais nos carbonos da dupla. nos carbonos da dupla.
C - CC - C
OOOO
HH HH
C - CC - C
OO
OO
HH
HH
Mesmo composto
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CIS (próximo a): os radicais iguais, ou de maiores Z, estão do mesmo lado do semi-plano.
TRANS (através de): os radicais iguais, ou de maiores, Z estão em semi-planos opostos.
Em geral, a forma TRANS é mais estável.
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C = CC = CCHCH33
CHCH33
HH
HHC = CC = C
CHCH33CHCH33
HH HH
Cis Trans
HHCHCH33
HH HH HH CHCH33
CHCH33CHCH33
Isomeria Geométrica (Cis –Trans)Condições de existência:Condições de existência:1)1) Cadeias abertas com ligação dupla;Cadeias abertas com ligação dupla;2)2) Radicais Radicais no mesmo carbono e = entre carbonos; no mesmo carbono e = entre carbonos;
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Cis Trans
CHCH33 CHCH33
HH HHCHCH22
C CC CHH HH
CHCH33CHCH33
HH
CHCH33 HH
CHCH33
CHCH22
C CC CHH CHCH33
HHCHCH33
Isomeria Geométrica (Cis –Trans)Condições de existência:Condições de existência:1)1) Cadeias cíclicas;Cadeias cíclicas;2)2) Radicais Radicais no mesmo carbono e = entre carbonos; no mesmo carbono e = entre carbonos;
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Os isômeros cis e trans possuem propriedades físicas diferentes, tais como, PF, PE e densidade.
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IsômerosIsômerosÓPTICOSÓPTICOS
DiasteroisômerosDiasteroisômeros
EnantiômerosEnantiômeros
ClassificaçãoClassificação
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ISOMERIA ÓPTICA
Estuda o comportamento das substâncias quando submetidas a um feixe de luz polarizada, que pode ser obtida a partir da luz natural (não-polarizada).
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Polarização da Luz
Luz NaturalLuz NaturalPolarizadorPolarizador
Luz PolarizadaLuz Polarizada
A luz polarizada é obtida fazendo-se passar um feixe de luz natural por dispositivos chamados de polarizadores. Um dos mais comuns é o prisma de Nicol.
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Substância opticamente inativa (SOI): não desvia o plano de vibração da luz polarizada.
Substância opticamente ativa (SOA): desvia o plano de vibração da luz polarizada.
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Substância opticamente ativa
Dextrógiro, (d) ou (+) - desvia o plano de luz para a direita.
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Isomeria Óptica
HOOC- C - CHHOOC- C - CH33
OHOH
HH
CHCH33- C - COOH- C - COOH
OHOH
HH
Enantiômeros , enantiomorfos ou antípodas
Ác. (+) d-Láctico Ác. (-) l -Láctico
Luz polarizada
Luz polarizada
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Uma mistura formada por partes iguais Uma mistura formada por partes iguais dos antípodas d e l (mistura equimolar) não dos antípodas d e l (mistura equimolar) não desvia o plano da luz polarizada e é chamada de desvia o plano da luz polarizada e é chamada de mistura racêmicamistura racêmica..
Mistura racêmica
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Está ligada à assimetria molecular.
Toda substância que apresenta carbono quiral ou assimétrico é opticamente ativa.
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São aqueles cuja única diferença está no comportamento diante da luz polarizada.
Isômeros ópticos
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Algumas substâncias, sólidas ou líquidas, possuem a capacidade de produzir um desvio no plano da luz polarizada. São chamadas substâncias opticamente ativas.
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Quando uma substância opticamente ativa é atravessada pela luz polarizada, ocorre uma rotação no plano de vibração, que é então passado por um analisador, que faz a leitura do ângulo de rotação (desvio do plano).
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Uma lâmpada incandescente emite uma luz que é constituída de ondas eletromagnéticas, que se propagam com vibrações em infinitos planos, formando, teoricamente, um movimento espiralado. Esse movimento é resultado da composição das diversas vibrações em vários planos. Se "filtrarmos" essas vibrações de modo que se tenha vibração em apenas um plano, teremos a chamada luz polarizada.
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Luz não polarizadaÉ um conjunto de ondas eletromagnéticas que vibram em vários planos, perpendiculares á direção de propagação do feixe luminoso.
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Luz polarizada
É um conjunto de ondas eletromagnéticas que vibram em um único plano, denominado plano de polarização.
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Os dispositivos capazes de "filtrar" os planos de propagação da luz são denominados polarizadores. Existem muitas maneiras de polarizar a luz. Uma delas é utilizar o prisma de Nicol - um cristal transparente de CaCO3 denominado espato da Islândia, que possui a propriedade de produzir a dupla refração da luz.
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Para cada raio incidente saem dois raios refratados. Esses dois raios refratados são polarizados, porém, em planos diferentes. Para obter a luz em um único plano de vibração é preciso eliminar um desses raios. Para isso o prisma é cortado segundo um plano diagonal e em seguida as partes cortadas são coladas com uma resina transparente denominada bálsamo do Canadá. Essa resina é mais refringente que o cristal; um dos raios atinge o bálsamo com um ângulo de incidência maior que o ângulo limite e, consequentemente, é refletido. Somente um dos raios é capaz de atravessar o prisma. Temos então a luz polarizada:
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Investigando imagens em um espelho.
Simetria
A imagem de uma esfera no espelho é igual a própria esfera.
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Se fizermos com que a luz polarizada atravesse um frasco contendo uma substância cujas moléculas sejam assimétricas, verifica-se experimentalmente que o plano de vibração da luz polarizada sofre um desvio.
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Caso a não desvia luz polarizada
Caso b desvia luz polarizada para direita ( dextrógira)
Caso c desvia luz polarizada para esquerda (levógira)
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Carbono assimétrico é um átomo de carbono saturado (hibridação sp3), que apresenta quatro radicais diferentes ligados a ele. Com essa estrutura, a molécula não apresenta nenhum plano de simetria e sua imagem especular terá estrutura não coincidente.
C*
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Carbono quiral
Carbono Quiral (C*) ou assimétrico: está ligado a quatro radicais diferentes.
CHCH33- C - COOH- C - COOH
OHOH
HH
CHCH33 **
OHOH
HH
COOHCOOH
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Quando esse desvio é para a direita (no sentido horário) dizemos que a substância é dextrógira (representada pela letra d ou pelo sinal +).
Quando o desvio é para a esquerda (no sentido anti-horário) dizemos que a substância é levógira (representada pela letra l ou pelo sinal -).
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Dois isômeros opticamente ativos d e l que apresentam o mesmo ângulo de desvio,só que em sentidos opostos e são imagens especulares um do outro.
Antípodas ópticos ou enantimorfos
d= + 400 e l = - 400 d= + 400 e l = - 400
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MISTURA RACÊMICA
l + d l + d
resulta numa mistura ópticamente inativa, conhecida também por isômero racêmico (dl o r).
resulta numa mistura ópticamente inativa, conhecida também por isômero racêmico (dl o r).
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São isômeros ópticos que desviam a luz polarizada em ângulos diferentes e não são imagens especulares um do outro
Os pares abaixo são considerados diastereoisômeros:
d = +400 e d = +200
l = -400 e l = -200
d= + 400 e l = -200
d = +200 e l = -400
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O Isômero destrógiro do LSD causa alucinações enquanto que o isômero levógiro não produz nenhum efeito.
Professora Cláudia Bacchi
O LSD é extraído de uma flor conhecida como Mornig Glory
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Medicamento usado no final da década de 1950 prescrito como tranquilizante para gestantes.
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Knowles, Noyori e Sharpless em 2001. Criaram métodos de obter um produto puro
epecífico, eliminando a versão quiral indesejada.
Professora Cláudia Bacchi
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Betabloqueadores (tratamento de problemas cardíacos)
antibióticos adoçantes e flavolizantes artificiais inseticidas
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2n = ISÔMEROS ATIVOS
2n-1 = ISÔMEROS INATIVOS
n = número de C*
CÁLCULO DOS ISÔMEROS ÓPTICOS
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Possui 1 C*
2n = 21 = 2 isômeros ativos
2n-1 = 21-1 = 20 = 1 isômero inativo(mistura racêmica)
1dextrógiro
1 levógiro
Total 3 isômeros
n = número de c* diferentes
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HOOC – C – C - COOH
OH OH
H H
Possui 2 C * iguais
2n = 22 = 4 isômeros ativos ( 2 d e 2 l)
2n-1 = 22-1 = 21 = 2 isômero inativos
Total 7 isômeros1 isômero MESO
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Quando nos cristais, estes devem ser assimétricos, ou seja, não ter nenhum plano de simetria.
Quando nos líquidos, estes devem ser formados por moléculas assimétricas.
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(UPF-2007/Inverno) Sobre os compostos abaixo relacionados, assinale a alternativa incorreta:
a) Os nomes para os composto I e II são, respectivamente, butan-1-ol e butan-2-ol.b) Todos pertencem a função álcool.c) O composto II apresenta estereoisomeria.d) O composto I apresenta atividade óptica.e) São todos isômeros entre si