UNID_4_CAP_3_SARDELLA_3 by Henrique Litaiff

ï cãpíiuo3

a ÈómëÌiâêâpâcÈr 1O1

. seCandafórmula.

Note que,agora,em relaçãoao plano quecontémos dois carbonosda dupla, os hidro gêÌÌiose os clorosestãodo mesmolâdo, Espacialmente, a primeirafórmüla é diferenreda segunda.Enrão, ficou convencionado quea primeiraÌepr€sentaum compostoindicadopor /ran.r(Ìarim:do ourro lado; ou se, ja, apresenta ligantesiguaisem ladosopostosao pìanoquecontémos carbonosda dupla)e a segundarepresentaoutro composto,agora iÌrdicadopoÍ c/f,oatim: destelado! ou seja, apresentaligantesiguaisdo mesmolado do plano que contémos carbonosda dupla). Loso:

tt-a -" H\

,,Cl

t' -

CIH -C:C.

a,-":t1.,

a ' - c" "

al "-t-

a- "

Ì 6ÕÍeros SeomèÍrcos

Mas, como saber se umaÍómula estruíwal pltna reprcseníaou ão isômerosgeoméPam respondeÍ â essapergunta, você precisa se lemúat do príncípio de isomeria Beoquandoa fórmulaeÍrutural planaapreseúa. "Ocorrem isômerosgeométricos doiscar bonoslígadospot dupla /igaçâoe quando,paracadaum desses carbonos,aparecem dois r': gantes diíerentes eníre si, ou então quando a cadeia carbônica é c1cl,?de em peÌo menos .lois carb(tnos do ciclo aparecem,para cada um deles, dois ligantes dikrentes entre si".

llllllfliárercícr'osreso/yldos Sllliffiffiffili,llllfiÍllllliffilÍll,liÌílllllJ,JiijliiÍ!Ël{Ë ER2ì Veificar se c6da uma das fórmulâs êbâìxo r€Drssentacompostos diÍerêntos {isômerot geométÌicôs): a) H3C

c,N H 2

CH3

CH:

ã) Estâ fólmula representãdois compostos (cis e trcns), pois obod€caao princípiode isomerÌageométrica: I os lisaôtesdesrecaóono H + CH3. I sãodiferentes:

- , y 't |

jl ll ,

c ll c

/t "

t;il;;;;;;;;Ì H + CH3. sãodÌÍerentes:

\,,C H ,

H.c-C=C-CH.

, /cH"

CH3

HgC

isômorosgeoméÍicos

b) EstãÍórmulã não reprcsêntãdoìscompostos{cis e Íans), pois não obedeceao pincí pio de ìsomedageométrica: i os lisaôtesdestecaúono I sãodirerentes: H * NHr. i I H3C-_C = C

. r'1 H|

NH,

H ,N

_tl ,,c\

HgC

I os lisantesdeíe cãrbono l

l :i:l9iil::"!

'"'

\/z

cH.

CHE

NH,

c HgC

CH:

E s t a s Í ó . m u i a s ã oi g u ê l s p , o i s ,g i r a n d o ap r meira de 180o, obtemos a segundâ,Enrão, eias Íepresenìamum único composto, pois sãô íóÌmulas sobreponíveis.

ER3) Verificaf se a fórmula abaÌxo representacompostos diferentes(isômerosgêoméÍicos):

cH, H3c,__.( \^/_H ..-2.-

/ - \- .

Bàsolução: Estãfómula representadois compostos(cisetrans), poisobedeceao prÌncípiodê isome-

t - Ì\4

_.#( cc

+ os lis ant es d e s te cãrbono são diíerênles:

ir |\

)í,

-9..ì.-K

cHs

l isõmerosgeométricos

cãpÍÌuro3

a ismeÌia espaciãl

103

ER4) V€íficar sê a fórmulâ âbâixo reoresentaos isômeroscis e trans:

"."

Ì=ï HCI

-\og

A Íómula dada coÍesponde aos isômeroscis e trans, pois obedeceao princÍpioda iso-

- ott

HCI

\n. tc l"

!: "("

cHr

H"C t"'

ll c^ --o H

-o H

isõmerosgeométÌicos lem relaçãoaos lisantes mais simples:H e Cl)

ffi

Exercíciosde oprendizogem W

EA9) DadAãsfómüld, lerifiqüe$ elasrepreseilzniúmqos cmoèÍicos.En seguida, dêo nomedosisôrÍeÌos,câso

a) H

C: C- Cl

j l;a,r"

h)Hrc-c:c

L{10) Indjqueosiúmsos s@néúcos,casoextutâm, corrcspordentsàseguiías fónula: a) CÌ - C: C- CH l

HO H

..,o

b ) H IC -C = C -C _ | | -H B ÌH

CHr

0Cl-C:C H

NH:

f,All) ConÍma as lónuìas e d. o none dos isônqos cis e tÌds, casoe/jstm, coftaondeDles à tómüld abaixo: H

,,.1 a)H-c - c-Br CI

H?C- CHr

H ,C -C -C l

otl LI HCì

H rC C -C H r

CH: m isôneÌosseomólricos. EAr2) venÍqueseo l, 4ìiclofo-cicloexâno sedesdobra

qw aFesentam Eoll Descúra isoftÍ! qmmíric!. 0r isômercs delóÍmllaCaHrBr,

104

ffi Exercíclosde fíxoçdo ffi EF1) ClâssiÍiquÊos seguint€sisôm€íos planos: H a) H3C- C -C -C -C H 3

H3CCCCCH3 HzHzl

IH2

cHs

CHg

bt Hlc - c\oH

c ) H3C

-o - cH.

C C Hz Hz

CH3

H3C - C - C H 3

CHg

CHs

H ,C CH, tl H ,C - C H ,

e) H3C- C = C -C H 3 , HH Í ) H3c - C = C H

H'l "C

OH s) H3C C= Clí HI OH

Í!0"

€

CH,

H ,C C = CH, H ..,É L I O H .^ L t' ír

r.,"c'-c-t- c'o H.

cx"

n,c-lQc

l OH

- Ntt.

s-- c

c ë H, i

ca- on NHz

EF2) Vêdfique se os compostos são ou não isômeros.Em caso aÍirmãtivo, indiqueo tipo de a) prop8nol-l e metoxi,stano d) propânâlê cicloprop€nona b) ácidobutânóicoe ácidometilpropanóico e) metíl-n-p.opilaminâ ê diêtitamina c) butanonae butânol-2 EF3l

Dadasas fómulâs, vedfique se ocore ou não ìsomeriageoméúical

'r'

a) H3c - - C = C -C -C H 3

,t. 't

oH cl

EF4l

Oual(i€)dos compostosâbãixo se desdobrâ(m)em isômerosSeométricos? a) 1. 1-dicloro-p.openo1 d) 1, 2-dibromo-ciclopr-opano b) í, 2-diidroxi-etêno e) l, 3-dimêtil-cicloburano c) 2-cloro,butsno-2 f) 1-clofo-2-mêtilcjclopenlano

.r capítuo3

a smqiô speú

105

Õplico lsomerio O estudoda isomeriaópticaÍequer,iniciaÌmente,que vocêconheçaos conc€itosde 1rr nataral e luz polaÍizada. 1?) Luz atürall A luz é um agentefisicocapazde excitarnossaíetina. Em Fisica, estudâmosque a /rz naturcl, or seja,aquelaque provém diÍetamenteda fonte luminosa(o Sol, uma lâmpadaetc,)semsofrer,previa mente,reflexãoou refraçãoé foÍmaclapor ondaseletromagÍéticâs de tal modo que as ondas elétricasvibram num plâno e as magnéticasvibram num outro pÌano, perpendicularao No €ntanto, à medida que a luz nâturalcaminha,os doisplanosde vibraçãodas ondaselétricae magnética giÍam em torno do eixo d€ propa gação,de modo que, se imaginarmos um corte transve$aÌno ponto A e represeÍtarmoscada vìbraçãopor um vetor, obteremosa chamaòareprcseníoçãode Frc:nell. Assim, a luz naturaÌsecaracteriza por apresentarvibraçõesem todas em torno do eixo as direçõespossiveis de propagação,de modo que ocorre üma simeiriaem torno desseeixo.

I,l il[õi';.ìi, " ì,. ãi r.*i., fúdcsnrìos en\ereaÍi\ =-hfJlitr.

J n.

J q.

-\cÍ rno cÍa r8ura.

2?) Luz poldrìzada. Quândoos planosde vibraçãodaso n d d . e l èüi (a c mdgnèri ca' ào ti ro,, a l u./ recebeo nome de luz po[arizada. Mas, como polarizara luz natural? Em 1669,ErasmoBd'oliro veÍìficou que uma vârìedadeespeciâÌe lrânsparentede carbonatod€ cálcio. encontradanas montanhasde Roe ford, na lslândia,quandoconvenientementetalhada,apÍesentaum fenômenoconhecidocomo duplãrcír,rçàa o\\ biftehingência, oü seja, permite a passagem de dois raiosrefratâdospa ra cadaraio incidente. Dessemodo, essavariedadede carbonatode cáÌcio,conhecidacoÌno espato-de-islândìa,nos fornece uma duplaimagemdo objeto,poispermite a emergência de dois raios,chamâdos íaio odinític, e raio extno inó o.

ìi;;.b;;

"-l--

FREPARE-O È+üe

106

u.rdadea- t.omê'i.

_O fenômeDoda aluplarefração não é pdvilégio do espato-de-islândia(calcita: carbonatode cálcio cristalizado em romboedÍos); ela ocore também com o cÌr.rtai de rccha, com o vialro comum submetido a uma Ílexão, com a teÍebintina sujeita a um campo elétrico etc. Entretanto, a nitidez do fenômetro é melhor no espato. _ Nos dois râios emergentesdo espato, as ondas übüm em planos fixos; portanto, a du_ pÌa refração é um fenômeno alepoladzação, e os dois raios (orditrário e èxtraordinárioy constituem uma luz polarizâda (os raios esrão polaÌizados em planos perpendicuÌares). Adupla refração foÍnece uma luz polarizâda que Àos a[áuma dupla imagem alevidoa emeÍgênciados dois raios. Mas essaduplÂ iEagem signihca ver as coìsasem ãobro. o oue obviamentenos traz certos inconvmie €s. Assim, na piática procuramos eliminar um des. Como elíminar um dos ruios? Na prática, preparamos por c/t:vagem\íÍt pÃsma do cristal espatode-islândia.Aseguir.cortamoso prisma segundoum plano diagonale colamos as duas partes com uma resi1ìa especiaÌ,denominada bólsamo-docanadá. Essa rcsina provoca umâ reflexão total do râio ordinário, que é, depois, absorvido por uma pintura negra das faces laterais, Ao contrário, o raio extraordinario atravessao cristal e emergeparalelamenteao raio ìncidente. Esse raio encontra-se, então, completâmentepolârizado. Os dois prismasde espato-deis, lândia, colâdoscom báúsamo-do-canadá, constituemum sistemapoÌarizadoÍ denomiJ\adop sma de Nicol.

dsflicol

AgoÍa, preste bastante atenção: DeúeÍminados meiostransparentes possuema propriedadede desviaÍo plano de vibração de uma luz polaÍìzada.Veja:

ltloteodÃõ;prâ-l I d€ vihração.

;t--

. Essefenômeno chama-seFalaização rctaíó a, e os meios qu€ o provocam são deno_ minados mer'osopticamente dtlïor (ou meios qo" posstem poà", ràtotório, ou, ai;ã;, meÌos que possuematiyidade óptìca). Algunsmeios têm a propriedade de provocar rotação do pÌano da luz p olarizada.paÍaa ,. orÌelta e outros, para a esquerda. Então: . materiais que desviâmo plano da luz polarizadâ paú a direita recebemo nome de tlextro eiros (dexíer = diÍeltal: . materiais.que desviamo ptano da luz poÌarizada para a esquerdarecebem o nome de /e vogiros (heyus = esquerda).

capÍtllo 3 - A isomêrâ €spaciâl

Em 1811,DominiqueF. J.,4|dgo verificouqueo quaÍtzo possuiatividadeóprica. Mais tarde, llary descobriuque existiamduas espécies de quaítzosobo ponto de vistac sialográfico, as qúaisdiferiam quanio à posiçãode duâsfacela\. Ob5e^ou. ainda,queesses criçrais náopossuiam simetria, mas que um era a imagem perfeita do outro, Assim,cfistaisdessetipo passarama serchamaHâuy não havia relacionadoa atividadeóptica com a lbrma dos cristais.PoÍém, em 1820.llerscrel demonsLrou quea. dua(e,pècies de quaflrogiramo plano da luz polarizadade um mesmoângulo, mas €m sentidosopostos,isÌo é, um para a direirae o ou rro para a esquerda,

/-\

hrfì NV

107

Materiais que desviâmo plano da luz polarizada de um mesmo ânguÌo mas em s?rr\lor opo.rloj receb€mo nome de antípodas ópticos, oü par de enantiomorÍos (enantíos = o!os, toi mo.fo! = lotma). Assim, ficon comprovado que a atívidade ópíica está intimamente ligada à assimeÍria, pois o quaÌtzo fundido (liqüefeito)ou em solução(dissolvido)perdea suaatividadeóDlìca Em 1815.Aiol descobriu quedeÌerminadas substáncias. Ìaiscomoo açúcar.apresen tam atividadeópticaranrona formâcrislalinacomoliquefeiras ou em soluçao.tssonostevaa corcÌuir que tais substânciasapresentama d.tsi,e/rid naspróprias ,roléc!/as. pois estasnão sãode5rruiddsna lusào ou na dissoluçào.t-s.a a.,imetria è chamarladeasinerrio note-

Pasteur,eíí 1848,ânalisandoo processode fermentaçãoda uva, descobriuuma variedadede taftarato de sódio e amônio que não apresenlaarividade óptica,EntÌeÌanto,essavariedade,examinadaao mÌcroscópio,reveÌouser constiruídapor dois tipos de cristaisassimétricos e opostosentresi. Pacienaement€, Pasteurisolouessesdois tipos de cristaise dissoÌveu-os separadamente em água, obt€ndo soÌuçõesopticâmenteâtivas, sendouma deÌ, lrogira e a outt^ levogira.A variedadeque nào apresentaatividadeóptica,e que é constiruidapelosdois tipos de cristais, rccebeüo nome de racêmica (ruce, üt = hjbrido). Veja:

COONa

NaOOC

HO_C-H

H_C

I H

C_OH

I I

H O_ C _ H

I COONHl

dextrogiru

H4NOOC

leroqira

11822t8S 5). Nã*idoem0ôle, noJúalhança), inicÌ0u ss studosemÁóois e Besançon,lÍaNle paEa kcoh NdmâlSúpeÍúÍ íindose em 1B {3. paÉs 0uimì.a Cm1ílhúú d!!isivanrenle ê a CristalogGfia. Em1848,aosstudar * pÍopÍiedad6 ópricas doá.idoianáÍico, ob sedoúqle0süisrais desse ácido âprcseila. vâmla.etas(hemiedÌosl smdhânlsàsdo qúaí2ooplicamenle ativo,Paíeurobtevs emhhoÉlóÍio doisthN dedislaisd0ácido lârtáÍÌco, comÍaceshemiéd ms rctaciona. dasentÍesrmmoum0bjeto e $ã imãqem pass0u P.steur pã a estúdaí 0sagenles losênicos micrGcôpicos, úlminaúdmm â desc0beÍla deuâcinas, emespeciala antiÉ hica,o qüelhepe.mitiü iundaÍ, en 1888,o Íamoso Instituto PâsleúÍ, hojeumimponan

'lO8

unidad€a- komeÍis

O lartarato de sódio e amônio dextrogiÌo, o târtaÍalo de sódio e amônio levogiro e o tartarato de sódio e amônio racêmico são subsúncias diferentes' mas que apresentama mesmafórmula moleculaÍ.São,portanlo. isòmeros. Como essassubstânciastêm diferentes comportametrtos em rclação à Ìuz, recebemo í.ome de ìsòmero, óPIicos. Coúclúndo, podemos estabeÌecero princípio da isomeria óptica, ou seja' o plalo de vìbmçàoda luzúlarizada sò è passivelde soher rclaçòo quondo atrauessaalgo assimëtrìco' èono desiobrir. na Dnilica, una flbs|ância opticamente a!ìva? Para reconhecerseum aalelial é opticamenteativo' e também sabeÍ seé dextrogiro oìr Ìevogiro, utilizamos um úspositi'to cha'madopolaímetrc. O polarímetro corÌsta essencialmerte de um tubo cilhdrico, no inte_ rior do qual são adaptados dois pÍis_ úìas de Nicol, dispostos de tal manei ra que o primero polariza alüz (ltolafizador\ e o segrlndoPermite a Passagem dessâluz (analìsador'). O mateÍial a seÍ analisado é posto entre os dois pÍismas.Seessematerialé opticâmenteativo, ele desüa a luz poÌarizada; com isso, ela não PassaPelo analisador e, conseqúentemente,não a percebemossaitrdo do 1ubo. Então, giramos o analisador para a direita, até peÌcebemos a Passagemda lü2. Seisso ocorrer, é porque o material é dadrogiro, Enïrela'ìto, se girando o analisador pam a direita não percebe_ mos a passagemda Ìuz, é porque o desvio da luz nâo ocoÍe nessesenúdo; então, giÍamos o analisadoÌ Para a esquerda,até percebermosâ luz. Quando isso ocorre, o mateÍial é /ê

Quando oco em os isômeros óPticos? aomo vimos, a atiüdade óptica está ligada à assimeÍria. As substâncìasopticamente ativas aprcsentamdois tipos de assimetria: 19) Assìmetris cristalinai Nesteca5o, a ativialadeóptica só existe quando a substânciaestá na forma cristalina. No estadoüquefeito ou quando dissolvida, a substânciaperde a atividade,.pois o retículo cristalìno é destruído e, conseqüentementerdeixa de existir a assimetria. E o que ocorre com o quartzo. 2: ) Assimetria molecalar NesÍecaso,a atividade óptica existeestandoa substânciaem qualquer condiçâo - cris_ talizada, liquefeita ou dissolvida -, pois a assimetrìaestá na própria molécula, e estanão é d€struida com a liquefação oü a dissolução. Estudaremosapenasa atividade ópticâ provocada peìaassimetriamolecuÌar, nosseguìntes casosicompostoscom carbono qssimétrico, compostosalênicose compostoscíclicos.

caprbro3

Á isomsh €spâdiar 109

19) Compostos com carbo o assimétrico. Vejamos,inicialm€nte,o queseentendepoi drrbono assimétrico,e como severifi€ase a molécuìaé ou não assimétrica. Consideremos o metano(CHa)e vamosfazer suarepresentação espacialutilizandoo

Uma moléculaè assimèríica desdeque não aprese'nieplano de simeíria, isto ê, üm pìanoquedividaa molèculaem dua5parÍes rai. queumafuncionecomo 'objelo e a ou Lracomoa respecliraimagem , considerando o plano como um espelho.

H (-'H H

Observe: ,' -

. ,. ,-' . * .* ,' ,-" . [* " . " -. o," .. * Eú e dta runci ondm.omo obrêro e i Ìasen

i*,'i3."131: __

Entâo, a moléculado metanonão é assimétri câ; logor o metânonão apresenta atividadeóprica.

(ácidoÌátìco): Vamosconsiderar,agora,a moÌéculado ácido2-hidroxi-propanóico

H H.CCC ì OH

_..,:

- otr

--- - -

H,c

COOH

Podemos observaÍ qLìe, quaÌquerque seja o plano que "corta" o tetraedro,nunca as duâs partes serâo "objeto" e "imagem", pois os ligantesdos vérlicesdo tetraedro são dife

tr,". "-;;;"""...-""r-"',.;;;".-;;;l não lüncionan conô objeio" e 'imaseú ' em relaçâoaoplãno. i Então, a molóculado ácido 2-hidroxi-propa ìogo.e"e ácidoapre.enra nóicoé as5imérrica: arìvidadeóptica. pelo tetraedroacimaapresenta Obs€Ìvequeo cdr'úo'orepresentado os 4raíro ligoútes ddereníes.PoÍanto, moléculâsqueapresentam carbononessacondiçãosãoassimétricas e essecarbono receb€o nome de catbono assímétríco.

11 0

Unid âd â4 - bom €r ia

Entào: ë.o àiomo de caúono que apnesentaquatro ügdnt.s dííerentei

H:C _C

OH Todo compostoque apres€ntacarbonoassimétricoem sua moléculaé um composto opticamerÌte ativo. Logo, o ácidolático é opticamenteativo.

rìriï+Exercícrbs reso/vldos íiiii,jiliúiìitriiiliiirii:ilijriii'Íliï,i,i ERs) VeriÍicar se o ácido 2 hidÍoxi propanóicoapresentãisomeíìaóptica.

HjC- C-

Como ô lôrmulã êstrutu.êlplanaindica â prcsençade cãòono assimét co, o ácido 2-hidrox|píopãnóico é optica

I -

-og

Verificou se, na pÌática,que quandohá um carbonoassimétricoocorremtrës compostos isômeros(isômerosópticos) representadospela mesma fólmula êstruturcl plana. EssÊs . aompostoque dêsviao plano da luz pola.izadade uÌn ãnsu o a parââ direiia, denomi . composto que desviao plãno da luz polarizadãdê um ànguloa paía a esquêds, denc . composto que não desvia o plano da luz polarizada,denominadoracémlco.Estecomposto é constituídopor uma mistuÌ6 equimolardos outros dois. A representâçãodessescompostos é a seguinte:

CHs

-ott

H O'

capÍtulo 3 - A isomêÍiáespaciâl

111

Observeque as Íómulas "objeto" e "imagem" são diÍêrentes {não são superconÍv€is). Então, elas ropfesêntâmrealm€nt€dois compostosdìstintos.Essesdois compostos,quo desviãmo planoda fuz polatiTèda,sâoisòmercsatìvos s consrituemãnÌtpodasóoticos.O isômeroÉcêmico, qu€ não desvia o plano dã tuz potatizada,ê ün ísónerc ìnativo e possui reprêsentaçãoporquê é Íormâdo por umã mistuB dos doìs isômerosativos. ^âo Conclusãol Com a íómula acima, têmos três isômeíosópticos: í ác idod lát i c o ) anripodãsópricos. olr pãr de enêntiomoÍfosrisóm€rosarivos) I a"io" i raii"ãl [ ácido dl]ático {isômeroinativoì EnÍão, se existe um carbono âssimético, ocor.em tês ísômercs ópticost dextíogiío ldl , lev ogt o { l) e É c è mi c ol d rl .

ER6) Vedficar se o ácìdo 3-cloro 2 hidroxi-butanodióicoapresenraisomeriãóptica.

HH HO.t

" -

Note que existemdois carbonosãssimétícos difêrcntês{os cârbonos2 e 3): então. o comDostoé ooticâmenteatavo.

otl

cr oH

V€riÍicou-seque, quando êxistêm dois csrbonos assiméÍacosdiíeÍentes, ocorem seis isÔmefosópticos, sêndo quatro ativos e dois inâtivos. A representaçãodessesisômerosé a seguinte:

HO--

I c I

i/ c

I OH o:\

- ot't

HO/

--ott

,o HO

- ott

HO't'

,È__________,__, anípodas ópticos ou enantiomorÍos

112

unidôd6a

bo-e'k

-oH

I uo- -

- ott

+___________ aniipodâsópticos ou enantiomoÍos Então, os ìsômercsópticos do ácido 3'cloro'2'hidroxi butanodìóicosão: f ácidod , - 3-cloro-2-hidrcxi-butânodióico{ãLivo)ì (ativo)j an'rpooâsopucos ácido I -3-cloro-2-hidroxi-b'rtanodiôico ácido d , , , 3 cloro-2-hidroxibutônodióico(râcèmico:ìnativo) j ác idod,.3 c l o ro2 h i d ro x ib u ta n o d i ô i c(ãti o vol ì anl rpooâsopÌrcos I ac io" t , a " to ' o z n i a ,o x ib u ta n o d i ó i c{oâti vol J L ácido d, l ) - 3-clo.o-2-hidroxi-butanodióicor,acèmico:inativo) Lembr€-se, €ntão, de que se exìstem dois caúonos assìmétÍìcos clifercntes, ocotem seiÊ isômercs ópticos.

ER7) DetÊmínaí o número de isômêrosópticos corespondentes à fórmulã plâna: HH H :C

CHs

oH ôH

,t,

H3C

C-

J._ I

OH OH

Obserueque os caòonos 2 e 3 são assamétricos isuais, pois os quatro ligantesdo caÈono 2 são iguaisaos quar.o lioantesdo carbono3.

Esõ^;;bo"o trnbê.

l-;,;ã,b";Ã;;;;;;;l

umánsuro â.

H:c - c

I o

it,

cHs

p,oroa-

d*;;"1

__.

capÍtuiô 3

CH:

A isomêÌiâ4p6ciôl

H :C

V l\

cHs

HrC

\t/ I

1 Note que estâ estrutlE não p.ovoca des Ì vio, pois hé uma compensação intêrnâ . = 01. E umâ estrutuÍê simétÍica; l+a ponamo, não possuio antipodacorêspond€ntã- Becebe,por isso, o nome de isõme

antipodasópticos

Então, os isômerosópticos são: d-butânodiol-2.3) anÌrpodasopncos somerosaflvos) t-butanodiot2, 3 j (isômeÍo inativo) dl-butanodiol 2, 3 meso butanodiol-2,3 {isômeíoìnativo)

,.]

Lembre se de que se exisÌem doís caúonos assinét.ícos íguais, ocoúen quatrc isôme

EBal

VêriÍicâr ouantos isómerosóoticos existem com a Íórmulã plãnaâbaixo: HH

H rC -C -C

lll

| c

L O H O H OH OH OH

,-,o c-H

HHH

trl H"cu-cu- ó' c'

lt r l

Ì O H O H O H O H OH

"-"

Observeque os cãóonos 2, 3, 4 e 5 são as simétricosdifeíentes.

Conhecêndoo númêrcde carbonosassimét cos diÍefentes,podêmossabero númerode ísômerosópticos atavés das fôrmulas dê Lê Bel e Vãn't Hoíí:

rii.úÍìèrq. ãiiüdsI= 2l::: deiiéôÍIiëtôs numeroaêìÉom€ros InarìvpE= r'

, onde n = número de carbonosassiméÍicos diÍerentes.

Então, para o nosso exercício,temos:

f"=4

I númerode isômerosativos = 2n : 24 - 16 I = 24-1 = 23 : A LnúmeÍo de isômerosinãtivos = 2" Assim, temos dezesseisisômerosâtivosê oitò isômerosinativos.num totãlde 24 isôme-

:lr

114

u. idadea - B o --*

lllll,lliExercíclos de oprendizogem {#ilf;ít{,ií||ilÍfi'lÍÍilíililítiliJiïiïj1lififi,ij'Ji Etl3) VerifiqueseasÌnoleculas sãoassi6éhicarl HH

a) HrC-C - CHr

0 Hrc -c -c

b) HrC- C -CHl

I d)Hrc c

c Hr

Hi OH

f,Al4) QüajsdosssujnlesoDpoíos sãooDti@mreaüvos? 4 2'anincpÌopaãl b) 2-6etilpmpa.o cl ácido2-netifbutanóico . f,Art Indiqueoscdbonosa$inétí.os dd molécularl O HH

/.H

4 Hrc-'ç lc - cHr

o ,-[ b -l L o o

-H

OH OH OH OH

EAIó) vqúqüe se,5 fómülasstrutuEispldd repÌesentan compoíosquepo$uemisonedaópricâ.En msoafiÌúârivo. repÌesmte o! respeclivos iúderosi H

1 . . -o H,c - c"- c'/ .\H ' ^t | ct

)

HHHH

| | OH OH

NH1 H

I,o b )H ,c c c c:

b)Hrc-c-cH,

I d H.c, {

NH:

-o c'/ - ott

d)Hrc-c-c IH; OH

cHl

EAIT) V€Ìiique$ âsiómuìasestruruÌaìs ptanasrepresentân ques desdobran corÌrposlos en iúneos ópricos. En mso annÌrativo, dêo núneÌodeisôÌnoosópücosativose iiarivosl OH OH at H, C- C

-l

O HH

Br BÍ

/,o

C-

i-H

urô-i-i-cz" \:7

-oH

0 Hjc-c

CH] I c_cHl

I HH

E IE) Coist.üaaslómüÌasespa.iú d6 ilóúsos ópìicoscoÍspoidenresÀ Rslint€sÍóÍÌnulasptanasl

cl cl

a)Hrc-C-C-cHr tl HH'

oIr \ìc Ho-

OH OH

o c -c z \oH |

c HH

EAr9) De!.uka o núnelodehôndos óplicosarivose inativoscorÌeDondeftes àr iômulâspÌanâs: CÌ HH

!Ìtttt tttl a)tlrc-Ç-Ç c-CHr

lll O H O H OH

H H I{

b)H:C-C-c

ttttlt

B TH H H C j

OH O H O H O H O

c-CH? c)H_C-c_C_c

tlrÌ

OH OH ôH OH OH

-ì câpírúo 3

a somêÌiaespâciâr 115

2?) Composíos alê icosl O composlopropadienorecebeo nome usual d€ d/ero. C.H

propadieno (aleno) Os compoíos derivâdosdo aìenoe que apresentamligantesdiferenresnos carbonos I e3 possuemassimetriamoleculare, conseqüentemente, sãoopticamenteâtivos.

{a+b e x+y )

Para vocêpercebeÍa assimetriamolecular,bastafazer a construçàoespacial:

Note que: . a duplâ do caÍbono I estáno plano horizontal e os seusligantes(r e b) estãono plano vertical; . a duplado carbono3 esráno planoveÍtical e os seusligantes(r e y) estãono plano ho

#:i:i!Exercício tesotvido ,,!lìÌïilfiï'iil}Itfâ.liïìÌ1.ïi:'..1ìiri1,ril , ERg) Verificarse a fóÍmulaesúuturalplanaabaixose desdobraem isômerosópticos: H-C=c=C ct

cH3 H

l .luttutadetul.2 EstãfórÍnuìacoÍesponde ao composto derivadodo alenoem que os ligantesdos caÌbo nos I e 3 são diferentes. Ponânto, trata sê de umê molécula assimétíÌcãe, assim, desdobrase em isômerosópticos. Observê:

''.\._ ^_^/--', cr ''

\tt

-'\._.-^/.'' H/

_'cl

Logo, com ã fórm'rla êstruturalplana dãda, existem três compostosisômerosópticos: d- l- c lor c - bu ta d i e n o -1 ,2 ;

I 1 -c l o rob u tadi eno1,2i

dl 1 cl oro-butadi eno1 , 2.

ffi. Exercíciode oprendlzagem Wffi &t20) YeÌinqües 3 fómuìasHtÌütuÌú plmd abaixosedesdob.an eú irôoe.oso jmsi 4 Hr C- C: C: C -C H 3

b)Hrc c: c : c _ c Hr

cHr

rt t l

c )c ì _ c = c : c Cì

H H

3:) Compostos cíclicosi os compostoscujas moléculassãoconstituídas poÍ cadeiacíclica q|'teapíesenta!€mpelo tuenosdois cllrbonos, ligantes diÍercntes são opticamenteativos, pois rais molécuÌassão assimétdcas. Veja:

u-"'o

"."2\-.

(â +b e x+y)

í5 Exercíciosreso/yidos ER10) Ve licsr se o cloro ciclopropanoè opticam€nt6ativo.

Rosolução:

n,ç-i<c

Considereos três caóonos da cadeiaclclica no m€smo plano ê os dois tigante6de cada carbonocolocadosum âcima e outrc abaixo desseplano:

Essãmoléculãnâo é assìméticâ, pois apresentãpta-

Este é um plâno dã simêÍiê, pois as duas partes tuncionãm cono "objeto" e "imâsem" em relêçãoão plano.

Êntão o cloro-cicloprcpanonão é opticamenteativo, porque a sua moléculaé sìmétrica,

câpiiuos - aison6ÌjaespacÌa 117

ER11) Descobriro númerode isômêrcs espãciaiscoíespondentes à fórmula estrutural

plsna:

"4"'"' /

"."

.--H

_ c._

ct Esta esÍuturâ cÍclicá obedeçeao princÍpioda isomeiiageométri ca. Então. existem dois isômeÍosgeomètncos:

"t""' ,/ \ ..H C\ c l Hr C

zCta ïH

I : \ c -.,

l,2 dtldutcn@tuPao16ne

1.2.íìcltucichrtwtrcis

portanto'não é Not e oue o l, 2 d i c l o roc ,c l o p to p a n o _ cai ps t esentaÍol ëcul à si métri ca: possui assimé ÍÍoleculd crclopropano_trdns dicro'o o I 2 ooticfr"nLe atiuo. tnt*ranto !;icâ e. oodanto. desdobrã'seem isõmeíosópticos. obserue:

H ;H

1,,/j\ |

c ----.j:-

cl 1,2-íElÚnhloqn\tuÈÌttuld

, 9"

:, Í'.j

Ì-;

L "1.,**.,,I,***^,

L09o, exìstemquatro isÕmerosespâcrals: 1, 2 dicloro ciclopropano_cis trcns'd 1, 2-dicloÌo-cicloProPãno

1, 2-diclorc'ciclopÌoPanoìrans-l 1, 2'dicloro-ciclopropano_tÍans_dl

illitì ExercÍclosde oprendizagern ffiffiffiffimHffiffiffiiqffi lA2l) Detemineo numerodeió6tr0s corspondúlesÀ tómuÌasplmâll

cÌ

/c\- cHr a) Hjc- C cHr

H rC -C -H b )l l H .C , C -H "l

I H -C -C H : c)

n,Ç- 9- H d)

H )C -C

I cl

l H ,C -C -H I

í118

u. dêdêa -

'ó-e,ia

f,422) yerinquequalíis)doskguinlesmmDosÌos éGão)optitrenr arvocr: a) l-bÌono 2r:loro-cicÌoprcpano cl l, lìiclooìclobubm b)1,2-dibÍ0ÍnoS,nelildcìobutano d)ldoÌo-2rielikiclobutaio E"{23)Vedliques d seguinrqnoteculas sãodsìúe1n6:

cl tt 4 1 ,,' - c- \ c'- -Lì.

ct |

CH:

I bìtr

,r-l

-.-Ì\H

\,1

.)H !/

,/ 'C H

-.C

I H ,/l H t./

L--C'

I H

H EA24)DesebÌaosi$nsos espâciais do: ã) f brono,2-cloro{iclopropam b) l, 2-diidÌon-ciclobür2.0

ldom 2,neril-cìclobütrno Irloroj-netì{iclobutano

l'*ii ExercÍcrbs de f ixoçd o iiil,ir,r,üi'.tiiïlïiìïüï,tiilr,ìj'ii,i,lLi Detêrminequantos isômerosocorem quãndo na fórmuta estruturatptãnã: a, êxrste um carbono assirnérrico b) existem dois carbonosassiméÍicos iguais c) exrstemdois carbonosãssimétricosdÌfêren!es Calculeo númerode isômerosópticos âtivos e inativosquandona fómuta estrutu.atpta 3) cinco carbonosassimétrÌcosdiÍerentes b) oito carbonosassimét cos dife.entes EF7) Analiseas Íórmulâs estíjrurãis ptanâse verifique se ocore isomedã ópticâ:

cl ll

a) Cl - C- H

b) Ct

c -n

cl ÊFal

cì H3C -

cH3

I H.

NH:

Descubraos isômerosespaciâisque ocoÍem aJ t , 2- dia m a n o -c i c to p ro p a n o c) 1, 2 di ami noci ci obutano b) 1, 3- diâ mi n o -c i c to b u tã n o

ED2) Vocë que,paEdAcohim60 númsodsisômsos sabe opÌrcos c0ÍesponoenÌesâ queaoêsen unEestrutuía lã caú0nos assimélÍicos difeÍenta, úiliÌamos astômutas: d. l Y- 2

= arivos í r n: d, isômems ondr:I y = n: deisômeros inalivos L n - n: deoíbon6NsimétÍicos

0escub6 umanEneira deobrer ersastómutas.

côpÍruô 3 - a ÉomeÌiâêspacê

119

Separaçãodasmisturasracêmicas Para separaruma mislüra racêmica,podemosutiÌizar os seguintesmétodos: 1?) Méíodo neúnicol Essemétodofoi utilizadopor Pasteurpara s€parar os enantiomoÍfosdo tartarato duplo de sódio e amônio racêmíco. o métodomecânicoaplica-sesoEvidentemenle, que os enantiomentepara sólidos,s€ndonecessário que os cÍjstaNclo modo de 1al se cristalizem moÌlos e de rd_ derrrogiroe o' do levogiro'eiam dilerenles para qJe po\\am'er "crl"do-' manhoapÍecra\el. com o auxilio de uma pinça e uma lente Assim, vemosque o método mecânicoé traba lhoso e moroso;por isso,não é mâis utilizâdo.

2P)'Método biolócicoi EÍe métodoé aplicáveltanto pârasólidoscomoparalíquidos O racêmicoé submetido à açãode um microrganismoespecifico,ou seja,um microrganismoque ataca,de inicio, è dcompanhada denruindo-oA açãodo microrganismo aDena5 uÍn doi enanriomorfo., poÍem. à medida polari/ada de'tiol nào.oire polarimerìo: a lu/ no inicio. aira.è.de um ceÍ â de'! iada arè alinpil ìu7 começd a enanliomorlo'. um do' Je.lÍoi oueo microreâni.mo de'lrurdo lo alacadoÍoi ìoralmenre um ratormarimo,o queindìcaqueaqueleenanliomor paraelimiÌrâro microrganismo,evitândo,as_ Nesseinstante,é adicìonadoum ântissépÌico, sim. o seuaiaqueao outro enântlomorro dc perdermosum enaniiomofio;entÍe_ O mélodo bioÌógicoapÍesentao incoÌrvenienle tanto, ele é muiÌo utilizâdo.

3!) Méíocloquímíco: Estemétodoé o maisjmportantee consisleno tratamentodo racêmicocom Lìmasübs_ tâncìaopticamenteativa, què..age co- os enuntiomorfosproduzindocompostosopiica menteaiivos masnão tnaisenantiomorfos.Tais compostossãochamadosde dìctstereoisô possu€mloalâsas propriedadeslisicasdiferentes'AssiÌÌ' po n?eroie, conseqüenlement€, dem ser separadospor fusào fracionada,cristalizaçãofrâcionada-etcDessescomposlos. obtemosos respectivosenantiomorfosatravésde reaçõ€saclequaclas' dlactato de I-estriquinìna ácido dI-lâtico

1-es!íjquinina

I-lacralode I-eíÍiquinjna Enes c.nrpoíos (diaÍereoisônerÒtsão por fnkìizâçào irâcionadae. a scparados seeuir,tratldos com ácidocloridÍico.

dìactato de {-estriquinÌna+ HCI I lâcratode l-estriquinina+ HCI -

cÌoretode I'estriquinina +

ácidod lático

cloretode i-estÍiquiÌinâ +

ácidoI lático

llãNFxercíc,bscomplemeníarcs ffiMffiilil$ffffi 1' IUSJÌ SPIO ven ênod6lr aç asPar adc lo' obênz er ot e m a íórm ula esÍuturã abaixo:

[ol Y '\

Ouantosisômerosplanosde posìaãoexìstemnessasubíânc]â?

bt 2. 2) (FOC-SP) As aminas podêm sêr obtidasteoricamente pela substituição dè u m ou m âis h idroqênios por Dô da sa sa mina sH3C C- N- C- CH3 H, I H,

H3 C C C N Hz Hz

CH3,

podemosarirmarque são i3ômerosdê: al cãdeia. bì posição.

cì taulomefia. d) funcional,

3) (FEl-SP)Os composros ãromáticos são obtidos indusÍiâlmènre a pãrtn do atcãrrão da huthâ ou do petrólêo.Aexemplo, os Ìilenos são isômerosdeT CHS.

CHs

CH:

/_ì ín ÌcH ,ín ì (y (-"_-tcH, tv.l

mela €) cadêia. bl cohpensação.

4) (Un iÍoFCE)A substânciã Cl3 -

c) tunção. d) posiÇão.

c i

CH2

CH3 é isômêrãdo:

5) (FElSPì Com a fórmulâ mÕlecularCaHspodemosencontrarisômeÌosdo tipo: b) cadeiaëÍunção. c) Posiçãoe gêométrico.

d) geométricoe cohpensãção. e) óptico e Seométrico.

6) (Voôêsp-SP) Apresentâisomefia d) rêtrabromoelileno. e) 1,2-dimetilbenzeno.

Càpírulo3 -A isômeÍià 6spâciâ

121

7 l (FMJ SorAte nitd lã. ina í ^ì

It-, 1 \_,-

C - CH

CO O H e u m d o ç ã m i r o á c i d o , F s s r n c i d i ,l ã o 'Í â c a o

NH,

de protêínas,Na molóculãdã substância,onúmero decârbonos ãssiméÍicos é: e)6 d) 4 h ) 2, c ) 3. a) 1 ,

( VLn espSPìOá cid olát ic ot emaf ór m u a H- C

cooN I -

CH: a) Expliquê,emtermos est.uturãis,porquesê podem idenuficardoisisômerosdôstasubstância b, Co moq ao de no m iiddos oss ór er os ooãc ido' êlk o / 9) (CeíêtPR)O composto3-cloro2 buìanolpossuina súaestrutura: dì três carbónosassimétricos. aì 6pênasum cârbono assimétrico. e) náo âpresentâcarbonoâssimétrico, b) doiscãrbonosassimétricosdiÍêrentes,. cr oois carbonosassimél'icosigua r, I

íO) (VunespSP)Obsèrveastabe ás: Ípo

de isomeri.

a) Associëcádacomposto ao .ëspêctivotipo de isomeria. b) EscrevaasfórmulasestruÌu.aise dêos nomes dos respectivosisõmeros

tí) (UnÌvãli-SC)Tautômeriaé um caso pâÍtic!lar de isomeria defunção no qualdoìs isómeroscoexistem que 6ontém o pêrque exempliiicao expostoãcima éi A ãLternâtivê d) éter metilico e álcooletílico. a) éteretiLicoe éter melilpropilico. el diê1ilêminôe meli proprldniad. b) clclobutanoêmelilciclobutâno. c) propanonae 2-propenol. 12t i UFOP-MG) Considereos nomes dos isômerosestruturais de íórm u la molecularC6Hs DeacÕrdocÓm asreqrasda lupac,o ìsômeroque permite o usÔdÔ pÍefixo,soé: d) 2,3-didetilburãno. el 2,2 dimetilbuÌano. b) 2-metìlpentano. c) 3-metilpentano. Í3) (UniÍórCE)Dôslórm ulãsâbaixo,ô quF c ó ês eì r ddoi \ . o n p o í o \

opriràmenre ali!osi

Hc l

I a) cH3 c

c ) CH, : ò

I b) cH,: c- cl OH

d ) c H 3 - c -c H

e)cH3

I cl

'14) (Unitapì Uma das substánciãs ãbaixô âpresênÌa, simuhaneámentë, isomeriã óptica e cis-trans. CH:

I ã)cH ,: cH-cH

CHe

I d) cH3 c:

CH:

cH -

b ) CH:-CH:Cfl

e) cH, -

CH:

cH: - cH3

OH j c) cH3 15)

cH - crE

cH:cH-

(UFOP-MGI CoGideE

ó 6tnrnÍás

Ae B:

zt-".'N-.'-

\-\l O Íenómeno d4criÌo por estas estruturas é dê:

16) (Unifap)Obsewando-seos compostos CHz

CH:

CHt

c H r-c H2

c- cH3 I

c H ,-c H2

I CH

CHZ

CH:

I CH: (a)

iB)

(c)

1D)

podemosanmar que: ll ll) llu lV)

lAi apÍenta isÍEiá .le €deia @m {C), (B) ãprc$ntá do's isômerG gsmeÌri@s. (A) âpresnÌã iemdì (B)&pGi€o@m {C)apresërÍaismena de pGiçao com (D).

17) {VunespSP)Paradois hidro€rbonêtos isômêfos,de Íórmulã molecularCaH6, escreva â) ãsÍórmulas esÍuturaisj bì ôs nomes oÍiciaìs. 1Aì Nu nesp-SP)Considêrêo com posto 3,4 dimeril 3 hexeno. â) Ouêtipo de isomeriaocorÍê nessecomposto? b) Esdevâ âs Íó rm u las esÍuturais dos isômerosdo item ántêrior,identiÍi.ãndo os.

cH3

t',

CopÍlulo3

A isomerioespociol InlÍoduçõo A isomeriaespacialé aquelaem queos composÌosapresentam a mesmafóÌmuÌa estru tural plana e somentepodeú ser distinguidosatravésdas fórmulaseÍrulurais espaciais.

Divisõo

A isomedaespacialé divìdidaem: . isomeriageomérricaou itomeÍia c;-rrans . isomeÍiaóptica,

lsomeÍiogigomélico Consideremos a seguintefórmula €struturalplana: H,C:C

tl ct cl Na pÍática,verifica-sequeexistemdois compostosdif€rent€scom essamesmafórmula €struluralplana:um compostoapresenta PF = -80" C e PE - 60.C€oourropF = -50. C e PE = 48oC. Como explical essefotoz A explicaçãoé dadaconsiderando queesses átomospodemdispor-senoespaçode duas maneirasdifereltes,sem,no entanto,mudar âsligaçòesentreeles;ou seja,eÌn cadacarbono ììgam-se um hidrogènio e um cloro. . pimeira Íótmala,

H Note que,em relaçãoao plano quecontémos doiscarbonosda dupla,os hidrogêniose os cloÍos estãoem ladosopostos,