Isomeria Espacial - Sardella

1OO

u.rd.dêa- komíiâ

Copfrulo3

A isomerioespociq, Infroduçõo amesmafórmula estruA isomeriaespacialé aquelaem queos compostosapresentam tural plana e soment€podemser distinguidosatÍavésdas fórmulas€struturaìsespaciais.

DMsõo A isomeriaespacialé dividida em: . isomeriageométricaou isomeriacis-trans; . isomeriaóptica.

gsom6lïlcc lsomo-Íio !i

Consideremos a seguintefórmula estruturalplana: H-C:C-H

ll cl

cl

Na prática,verifica-s€queexistemdoìscomposlosdiferentescom essamesmafórmula : -80'CePE : 60'Ceooutro PF = -50o C umcompostoapresentaPF estruturalplana: = 48oC. e PE Como explkar essefato? queesses átomospodemdispor-seno espaçode düas A expÌicação édada considerando maneirasdiferentes,sem,no entanto,mudar as ÌigaçõesentreeÌes;ou s€ja,em cadacarbono ligam-seum hidrogênioe um cloro.

Veja: . pimeiQ Íórmuls:

cl -

\\H

ou

i..Y C ll ,t'-,-\

H

H/'"

Cl

Note que,em relaçãoao planoqu€contémos doiscarbonosdadupla, os hidrogêniose o. clorosesrãoem ladosoposros,

caphulo3

a isomefiaespacÌar 101

. segúndafórmula:

H

ÍI

Note que,agora,em relaçâoao plano quecontémos doiscarbonosda dupla,os hidrogêniose os clorosestãodo mesmoÌado.

Espacialmerte,a pÍimeiÍa fórmula é diferenteda segunda.Então, ficou convencionaum compostoindicadopor l/dr,t (latim: do outro lado; ou sedo quea primeirarepresenta ja, apÍesentaligantesiguaisem ladosopostosao pÌanoquecontémos carbonosda dupla)e a segundarepresentaoütro composto,agoÍa indicadopor crìr(latim: desteìado; ou seja, apresentaligantesiguaisdo mesmolado do plano que contémos €arbonosda dupla).

Logo: CI

H\ CÌ

ic:c\

'.cl

ou

-c /

H

H/'\ct

c l\

-H

+

"-a c i/

:"1.

/H

C'

/ -H

oo C .\H C Il

1 geometlcos isômerÕs

Maq como sober se ümaÍóímula esttututul plana rcpresentaou nõo isômetos geoméPara respondera essapergunÌa,vocêprecisaseleml.{aÍ do ptincípio de ìsomeriageo quandoa fórmulaestruturaÌplanaapresen|a doìscar "OcoÍrem isômerosgeométricos bonos ligadospor dupla ligação e qüando, paú cadaum dessescaÌboros, aparecemdoÌr /Í gantesdiferentes entïe si, ou então quando a cadeia carbônica é cíclico e em pelo m€nos doís carbo os do ciclo aparecem,para cada um deles, dois ligantes dikrcnles entre si"

102

unidadêa - bomê 6

ffi Exercíclos/esotudos ER2I Veriíicar sê câd8 umâ das a) H3C- C: C

abâixo r€presentacompostos difsrêntes {isÕmeros b) H 3C -C = C -N H ,

CH3

I

tl

HH

CH3 H

a) Estaíôrmularepresenta dois compostosÌcis ê trâns), pois obedeceao princípiode geomética: isomeria Os ligôntesdesÌe carbono

H

s ã o d i fe r€ n tê 6 rH + C H 3 .

t

CH"

H

CH"

c

c

c

c

H

CH3

Os lisántes deste carbono sào diie ren t es r H+ CH3.

H 3C

H

isÕmèros9êométri6os

b) EstafóÍmula não rcpresentadois compostos{cis e Íâns}, pois não obÊdsc€ao princl pio de isomed€geomét ca: Os lisantes destè carbono s ãodif eÌ ent es r H+ NH2,

H ,N

H

NH,

c

c

tl c

I

c.

HgC Os ligant€sdeste cãúono sã o isu ai s :CH3 = CH3.

CHT

HgC

CHS

EstasióÌmulas são isuais, pois, snando â primeta de 140", obremos á segunda.Enrão, elas represeôtamum úni6o compGto, pois são Íôrmulas sobreponÍveis.

ER3) Vêificâr sê â fólmulâ âbâixo rcprcsentãcompostos difsr€ntes (isômerosgeométicos):

cH, H3c -_ ^/- \^__H " \ct x- ' EstãÍórmulâ reprcsentadoiscompostos {cÌseÍans), pois obedeceâop ncÍpiodeisome

i tt \l-üs * ,.- Ì..ks H

ttr.

é-

t

)H7

Cl

rl

c Hs

ÌsômerosgeomâÍicos

'c

cl

csphuro3

ÂÈome âèspâciâr 1O3

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

H"C- c=c | | HCI

cZ -ot.t

Rosolução: A fólmulâ dâda coÍesponde aoé isômeroscis e tEns, pois obêdeceao pincípio dã isoH H. C'

C: C

C4

|

|

HCI

-ott

éciilo2 tkchnn 2 i6co

*

CH3

tc/

HIC

' aa,

+

H

c^

ca tcr'" -o H

ott

-

isôm€rosgeohérricos lem relêçãoaos igãntês mais simples:H e cl)

ffi ExeÍcíciosde oprendizogem W XA9) Dâdasâsfónìld, verifiqüeseelarrepÍe$nlam ì!ôÌnemss@métricos.

En següida, dêo nomedoshôrneros. câso

a) H

C: C- Cl

b ) H rC -C :C

ll

HH

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

Cl

HH

-H

HH

EAl0) IndiqueosisôneÌosgeonétricos, casoexistd, coÌrEspondentu àsstgu;tesíómulas:

,o a) Cl- C: C

CHr

I

HO H

c) Cl- c: c

b tH ,C -C :C -C ' /

I

BiH

-H

H

cHr

NH,

[Â11) Coistruaar fóÍnulâ! e dêo nonedosisôndoscise tlars, casoexistan.conesDondentes àsfónnulasabaixo: H

,,.t a)H-C - c-Br ll cì

rAllì

H

HrC- CHI Ì b )B ' -C -C -H tl HCI

I

HrC-C CÌ c)ll H,C C - CH3 ì CHr

venhquee o !. 4-drcloo-dclostuoseohdobmeÌ i.òmoo. geomerd,or.

EDll oescobn queaprcssúam 0sisÕmems delómulsCjH4Br, tomaiageomèÍìca.

l

'I 04

u.idad.a- rsom€Ía

ffi

Exercícios de fkoçõo M

EFI)

Clâssiíiqu€os seguintesisômeós planos: ã) H3C- C- C -C H, IH 2 CHs bl H3C- C\ ^. ,

c ) Hs C- C Hz

H

e

C Hz

e

CH3

CH3

H3C-C H.

--o

ê

C H.

C CH3 l cHs

cn"

H3C- C- C H 3

I

CH: ÇH:

.\ tí

\2

CHs

ìl

c".

H rC - CH ,

e) H3C f ) H3C

tl

C= C -c H 3 , HH

a^t{ç

Cl4-

_ CH3

CH 2

H-ì .C -C = C H ,

C= C H HI OH

g) H3C C HI

H ,C --C

H rC

OH

e

OH

Hrc-C=cH, H .,€L I

H-, c c ë -cz H, | - t'rl" OH

oH

ê

sLL-

H.c-c -E-r'-o H,

|

NHz

-o t t

EF2) VêrÌíiquêse os compostossão ou não isômêros.Em caso afimativo, jndiqueo tipo ds aì prop8nofl e metoxi-etano d) propanals ciclopropanonê b) ácidobutanóicoeácidometilpropanóico e) metil n propilaminae dietilsminâ c) butanonâe butanol-2 EF3l

D6dasas Íómulas, vedfique se ocore ou não isomeriageoméúica:

. \. ,-,,'"_ a) H3 c- lQ .=c-c-cH3 _)p. ',t . H, O H ] GI

CHz '/'\/'' bt Hzc-c _ -ct

EF4) Oual{is)dos compostosâbsixô sê dêsdobrâ{Í$ êm isôm€rosgêométricos? a) l, 1-dicloro-propeno1 d) 1, 2-dibromo-ciclopropano b) l, 2-diidroxi-êtsno e) 1, 3'dimetil-ciclobutano c) 2-cloro'buteno-2 f ) 1-cloÍo-2'metil-ciclopentano

côpíiuo3 - a Èô-*ia espâciâ 105

lsomsÍio ôplico O eirudo da isomeriaópricârequer.inicialmenle.que \ oceconheçao<conceirosde /l]i natutul e luz polatìzada.

1?) Luz atünll A Ìuz é um agentefísico capazde excrlaÍnossaretma, Em Física, estudamosque a fu? natursl, ou seja, aqueìa que provém dìÍetamente da fonte luminosa (o SoÌ, uma lâmpadaetc.)semsofreÌ,previamente, reflexão ou refração é formada por ondâsel€tromagnéticas de tal modo que as ondaseìétricasvibram num plano e as magnéticasvjbram num outro plano, perpendicuÌaÍao pÌìmeiÍo.

No entanto, à medida que a luz naturalcaminha,os dois planosde vibraçãodas ondaselétricae magnética giram em torno do eixo de propa gação,de modo que, seimagìnaÍmos um corte transveÍsalno ponto Á e representarmoscada vibração por um vetor, obteremos a chanTadarepresentaçãode Fresnell.

Assim, a luz natural se caracteriOìhandoa luzdè lìe.te,se za poÍ apresentarvibraçõesem todas pudéssemos enxerear as vi as direçõespossíveis em toÍno do eixo brações, veÌiamôs algo co de pÍopagação,de modo que ocoÍÍe uma simetriaem torno desseeixo.

2:) Luz polarizada: Quandoos planosde vibraçãodasondas€létricae magnéticasAofixos, a luz recebeo aome de luz polaizada.

Mas, coúo polarizâra luz natural?

Em 1669,EÍasmoBdrtolino veri ficou que una vaÍiedadeespecjale transparentede carbonaiod€ cálcio, encontradaíâs montanhasde RoeÍbrd, na lsìândja,quandoconvenjentem€ntetaÌhada,apÍesentaum fenômeno conhecido como dupla rcÍruÇão ov birretinsêncìa, oü seja, permite a passagem de dois raiosrefratadospara cadaraio incidente, Dessemodo, essavariedadede carbonatod€ câlcio,conh€cidacomo espato-de-islândia, nos fornece uma duplâ imagemdo objeto,poìspeÍmite a emergência de doh raios,chamados ruio 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, èomo üdro comum submetido a uma flexão, com a terebintina sujeita a um camDoelétdco etc.

Fntretanto.a nhidezdo lenómenoé melhorno espâto.

Nos dois raios emergentesdo espato, as ondas vibram em planos fixos; poÍt:rnto, a alu_ pÌa Íefração é um fenômeno de polaÍização, e os dois raios (ordinário e extÍaordinárioì constituemuma luz poìarizada(os raios enão polaÍizadosem planosperpendicÌrlaret.

A dupla refração foÍnece uma luz polaÍizada que nos dá uma dupla imagem devido à emeÍgêlcia alosdois raios, Mas essadupla imagem significa ver as coisasem dobro. o oue obviamentenostraz cerLosinconvenienLes, Assim.na práricaprocuramoseliminarum des_ sesraios.

Como eliminar um dos ruios? eroarcdÈislãndia Na prática, pÍepaÍamos por c/È luzPohzadã tvíf,rrat prisma ra8€m um do cristal espâto/-----7 -------:-> srEordináo '/ de-islândia.

A seguir,cortamoso pris, ma s€gundo um plano diagonal e colamos as duas partescom uma resiìa especial,denominâdabólsamo-docar?adó.Essâ resina provoca uma reflexâo total do raio oÍdinfuio, que é, depoìs, absorvido por uma piniura negra das faces laterais. Ao contrário, o raio extraordinário atravessao €risúaÌe emergepaÍalelamenteao Íaio .,8 incidente.Esseraio encontÍa-se,então, completamentepolarizado.

Os dois pÍismasde espato-de-islândia, coladoscom báÌsamo-do-canadá, constituem um sistema polarizadoí denominadopfismq de Nico[.

Agora, prestebastanteatenção: Determinados meiostÍansparentes possuema pÍopriedadede desviaÍo plano de vibração de uma Ìuz poladzada.Veja:

,-'.v14..-.-:

polaizaçAo rctuíóiat, e os meiosque o provocamsãodeno. Essefenômenochama-sa minados merbs opticamente atiyos (ou meios que possrefi podet rotatófio, ou, ainda. meios que possuemdÍiyídade ópticò. ...Algunsmeiosrémapropriedadedeprovocarroraçáodoplanodaluzpola'itadapataa diÍeitae outros,paraa esquerda.

Então: . materiaìsque desviamo plano da luz polarizada para a direita recebemo nori|ede dextrogíros (dexter = diÍeita\: . materiaisque d€sviamo plano da luz polarizadapara a esquerdarecebemo nomede /e_ rogiros (lrerw = esquerda).

caphlro3

Em l8l l, DominiqueF. J.,4rago verificouqueo quartzopossuiatividadeôptica.

Mais tarde, ilarl descobriuque €xistiamduas espécies d€ quartzosobo ponto de vistacdstalográfi, co, as qúaisdifeÍiam quantoà posiçãode duasfacetas,ObseÍvou,ainda,queesses cristaisnãopossuiam simeLria. ma5que um eraa imagemperfeira do oúLro, Assim, cristaisdessetipo passaÌama serchamaHauy não havia relacionadoa atividadeóptica com a forma dos cÍistais.Porém, em 1820.Ileóciel clemonstrou que as duasespécies de quaÍtzo giram o plano da Ìuz polarizadade um m€smoângulo, mas em sentidosopostos,isto é, um para a direitae o ourro para a esquerda.

A isomeíaespâciat 107

mlo

I "'**t'

toion

lo

Materiaisquedesviamo plano da luz polarizadad€ um mesmoângulomasem.rertdor opo.rlosíecebemo nome de antípodasópticos, ot\ pal de mantìonorfos (endl,tior = oposto; morÍos = formal.

Assim, ficou comprovado qtre atí\)idadeóptíca está intimamente ligaalaà assmet ia, ^ em solução(dissolvido)perdea suaatividadeóotica. pois o quaÌtzo fundido (liquefeito)ou Fm 1815.Aiol de.cobriuquedererminadas subslânc;as. taiscomoo açúcar.aoiesen ramari\idadeopricarantona formacri.ratina comoliqueÍeil.r, ou em.oluçáo.tr.o nol teuuu concluir que tâis substânciasapresentama d,çsr'metú.t naspíóp:iiasmotéculas,pois estasnão são destruídasna fusão ou na dissolução. Essa assimetÍia ë ct'amada de asìimet a mole_ Pastew, em 1848,arÌalisandoo processode fer, mentaçãoda uva, descobriuuma variedâded€ tarlarato de sódio e amônio que não apresentaatividade óptica.Entretanto,essavad€dade,examìnâoaao mlcroscópio,revelouser constituidapor dois tipos de cdstaisassimétricos € opostosentresi.

PacientemeÍte,Pasúeur isolouessesdois riposde cristaise dissolveuos separadamente em água, ob, tendo soluçôesopticâmenleativas, serìdouma darrrogir1e aout.a levogiro,A !ariedadeque náo apresentaatividadeóptica,e que é constituidapelosdois tipos de cristais, Ìeceber o nome de racêmica (racemas = hibrido).Veja: espelho .N COONa lì \ NaOOC H-C

tìl | tl

oH

H -c-oH

I

lll

cooNH. dexírogira ,i

lr 2 Lv

|

HO

I Ho

C-H

(

H4NOOC levogira

,,

anlípodasópricos

H

(1822.18S 5ì.

Nõcid0 emoôle, n0Jua{tíançaì, ìniciou seuseslud6emAÌbois e Besant0n, tENlÈ ÍndosepaÍâã hcoh NomalSupeÍioÍ em 1843. paiaa 0úmica ConlÍibuiu decisivammte e a C srâlogtalia.

Em18{8,a0studaras pÍopÍiedãds ópticâs d0ácidotanáÍico, ú queosdistaisdss ácidoapÍesenta s0rv0! um lacalas lhEmiedros) Fmelhanles ò d0 quaÌ0 opticãmnte ativo.Pasteur obleve emhbúaríiodoislip6 decíÉlâÈdoácìdo laÍlàrlco, comÍaceshemiédÌicas Íêhciom dasmlÍe ! mmoumobjelo e sa imagem passou Pãsleur pa a éstudaÍ 0sagentes 100ênicos mirmscópÌrN, cutminando 00mã dêsrobeÍla devãcinas, emespecialâ ãntiÍá bica,0 qE lhepemitiu fundaÍ, em1888,o famos0 Insliluto Pasteur, hojeumimpoan

1O8

unidôdo4

rsome,ia

O tartarato de sódio e amônio dextrogiÍo, o tartarato de sódio e amônio levogiío e o tartarato de sódio e amônio úcêÍÍúco são substânciasdiferentes, mâs que apr€sentama mesmafóÍmula molecular.Sâo,portaÌrto,isômeros, Como essassubstânciastêm difeÍentes comportamentos em reÌaçâo à Ìuz, rccebem o nome de isômercs ópíicos. concluìndo, podemos estabelecero princípio dâ isomeria óptica, ou seja, o plano de yibruçAoda luzpolarizada só épassívelde soírcr rctação quando aÍruwsss slgo assimétrico.

Como descobfir, na pná|rca, uma sübstânciaopticamente ativa?

Para reconlìecerseum mateÍiaÌ é opticamenteativo, e também saberseé dextíogbo or, levogiro, utiüzâmos nm dtsposiilvo chamadopolarímetrc.

O polaÍlmetro consta essencialmente de um tubo cilindrico, no interior do qual sao adaptados dois prismas de Nicol, dispostos de tal maneira que o primeirc polârizaal\z Q)ola.izírdo.) e o segundopermite a passagem dessaluz (analisadorr. O mÀLerial a ser analisado é posto entÍe os dois prismas. Se essemateriaÌ é opticamenteativo, eÌe desüa a luz polaÍizada; com isso, ela não passapelo analisadore, conseqüentemente, nãô a p€rcabemos saindodo tubo. Então, giramos o anaüsadoÍ para a dìÍeìta, até peÍcebeÍmos a passagemda luz.

Se isso ocoller, é poÍque o mateÍial é dexírogiro. Enl.retanto, se giÍando o analisador para a diÍeita não percebemos a prìJsagemda luz, é porque o desvio da luz não ocorre nessesentido; então, giramos o ânalisador parâ a €squerda, até percebermos a luz.

Quando isso oco[e, o material é /e-

t

Quando ocorrem os isômercs ópticosz Como vimos, a atividade óptica está Ìigada à assimetÍia.

As sìrbstânciasopticamente aúvas aprcsentamdois tipos de assim€iria: l;) Assimetia c|ktalinai Nestecaso,a atiúdade óptica só existequandoa substância€stána forma cristalinâ.

No estadoliquefeitoou quandodissolvida,a substânciaperdea atividade,pois o retículo cÍistalinoé destruidoe, conseqüentemente, deixâ de existiÍ a assimetria.E o que ocoÍÍ€ com o qualtzo.

29\ Assimetria moleculari Nestecaso, a atiüdade óptica existeestandoa substânciaem qualquer condiçâo -:. cÍistalizada,liquefeitaou dissolvida-, pois aassimetriaestána própriamolécüla,eestanão é destruida com a liquefação ou a dissolução.

EstudaÍemosapenasa atividad€ óptica provocada pelaassimetriamolecular, nosseguintes casos:compottos com caúono assimétüco, compostosalênícose compostoscíclicos.

capítulo3

A isomâÍia espãciât 109

19\ Compostoscon carbonoassimetrico: Vejamos,inìciaÌmente,o que seentendepor carbonoassìmetrico, e como severificase a moléculaé ou nâo assimétrica.

Consideremoso m€tano (CH.) e vamos fazer sua Íepresentaçâoespacialutilizando o

Uma molécula é assimétricadesdeque nào apre'enreplano de.ìmetria, isto ê, uín pìanoquedividaa moléculaem dua\ paÌre., raj5queumaÍuncionecomo objero e a oLí'imagem consideian rracomoa re\pecri!a do o plano como um espelho. " Observe:

--'-1 ||neiur p l d n o d e meri". poi a. drã. p"r e. do __. . - - t e r aed 'o n n c i o n a m. o m o o b r e r o e i r d s e n '

"

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

Então, a moléculado metânonão é assimêtÌica; Ìoao, o metanonão apresenta atividadeóptica.

(ácidolático): Vamosconsideraí,agoÍa, a moÌéculado ácido2-hidroxi-pÌopanóìco

H lô

':a:

Hìc-c--c< I OH

oH

.--

H,C

cooH

Podemos observar que, qualquerque seja o plano que "corta" o tetraedro,nunca as duas partes serão "objeto" e "imagem", pois os ligantesdos vérticesdo tetÌaedro são dife-

Enlão, a moléculado ácido 2-hidÍoxi-propanóico é assiméirica;logo, esseácidoapresenta at; vidad€óptica. peÌotetraedroacimaapresenta Observequeo cdràoro Ìepresentado os q,ratrcligantes que apÍesentam dìfercntes.Pofto'nto,molécÌrlas carbononessacondìçãosãoassimétricas e essecarbono recebeo noíne de caÍbono assimétfico.

110

u n i aaae+ um er ia

Todo compostoque apÍesentacaÍbonoâssimétricoem sua moÌéculaé um comDosio oplicamenre ari!o. I ogo,o àcidolàLico è opricamenre alivo.

,lË'rl$ Exercícrbs reso/yldosWïlì ERs) VeriÍicãr se o ácido 2-hidroxi-propsnóicoapresentâisomeriaóDtica.

,. ^ -

H -4-= | .-

:' Ì

^

cühono I | âssmêÌrco I

^4" -ott OH

Como a fófmulâ estruturãlplanaindicã s prcsençade câóono assìmétrico,o ácido 2-hidroxi-propanójcoé opticã

ktì.o) ldcida Ve ficou-se,na pfátìcã,que quandohá um carbonoassamétrico ocorrêmtrêscompostos isômeros(isômero6ópticos) rcprcsentadospela mesmaíórmula esúuturst ptana. Ess€s . composto que desvia o plano da luz polarìzadâdê um ângulo d parc a direitâ,denomi . composto que desviao plano da luz polarizâdâde um ângulo d psrc a osquêds, deno. composto qu€ não desvia o plano da luz polaÍzãdâ,denominado/acémlbo. Estecom posto é constituídopor uma mistuÌa equimolârdos outros dois.

A repres€ntaçãodessescompostos é a seguinte:

,,N /t\

^ '\

HaC

OH

- ott

l1\

l. lic \ ^/:-íl \

^..

" o -" \2 HO" " ' écido12 hidtui opaoóiq

capÍtulô 3

A lsomêÍiââspacial

111

Obserueque as fórmulas "objeto" e "imas€m" são diferentes(não são superponív€is).

Então,elas Íepfesentamrealmentedoiscompostosdistintos. Essesdois compostos,qu€ desviamo planoda luz polatizada,sãoisôneros ativos e constituemânípodês ópticos.O ìsômeroÉcêmico, que não desviâ o plano da luz polatizâdâ,êum ìsômercìnativo e não possui reprcsent€çãoporquê é folmádo por umâ mìsturâdos dois isômerosâtivos.

Conclusão: Com a fólmula acima. temos úês isômerosóoticos: í âc'do d lático) (i somerosatN os) â n ríp o d â ó s p ti c o s .o u p â r de enânri omorÍos I il; ; ; ì i; ; l ( ácido dl-lático (ísômeroìnãtivo) Então, se existê un calbono assímético, ocot.em tês ísômercs ópticost dexttoglto ldl, lev os ì r o( l) e í ã c è mi c o(d r).

ER6l VeriÍicar se o ácido 3 cloro-2 hidroxi butanodióicoâpresentâisomeía óotica.

Ì HH Note que existemdois carbonosassiméÍicos difefentes(os carbonos2 e 3); então, o com' posto é opticam€nteativo.

"- o"

HO - '

ct

oH

Veiíicou-sê que, quândo existem dois carbonosassimétricosdÌfercntes,ocoÍem sêis isômêrcsópticos, sendo quatÍo ativos e dois inativos.

A repr€sentaçãodessesisômerosé â seguinte:

I c HO'-

I cl

I

OH

o:\

HO

c

- ott

no'

- ott

uo/ -

antÍpodasópticos ou enantiomoíos

OH

I

I

i

112

uniaaaec tso-e,ia

.-oH

H O -'

c HO ' '

-

4

ott

â antÍpodes óplicosou enêntiomorlos

Então, os isômerosópticos do ácido 3 cloro-2 hidroxi butênodióicosão: Í âc idod, - 3- c l o ro2--h ' d fo x i -b u ta n o d i ô ircaorvo' ì snrrpooas ,, --^,,----, opTrcos | ácido 1, 3 cloro 2 hidroxi butanodióico{ativor I ác idodiI I - 3 -c l o rc -2 -h i d ro x i -b u tã n o d íó{ Écèmi i co cori nati vo) I | ác idod- 3- c l o ro -2 -h i d ro x i -b u ts n o d i óÍâi ctiovor) anÌrpooasopÌrcos Ì ácido r;-3-clofo-2-hidroÌi-butanodióicoiativo) J l- ácido d,r,-3 cloro 2 hidroxi butanodióico(racèmico:inativo) Lembre-se, então, dê que se exisÌem doís caÌbonos assímétícos difeÍentes, ocoïem seis isônercs óptícos.

EB7ì

Dêtêminar o número de isômerosópticos coÍespondêntes à fórmuta ptana: HH H3C

II

C

C

CH3

ll

OH OH

HH H3C

C

C-

CHì

OH OH

ObseNe que os carbonos2 e 3 são assimét cos iguais, pois os quâtro l;gantesdo carbono2 são iguãisaos quatfo ligantesdo cârbono 3.

butanodíol-2, 3 esteearoonotamoemprJoããìË-ãiviq del um álsllú __

HH Ì

c-c

CHa I

oHo

c a p r t u r3o

a€me

âespêciar 113

H :C

t

d

I

N I Notë que esÌa estrutura não prcvoca des I vio, pois há uma comp€nsação internâ a = o). Ë uma estruturâ simétricá' J (+a ponanto, não possuio ãntÍpodacorê6pondènt6. Âecebe,por isso, Ò nomède isôme | ío n6o.

â_,,,,________

ântÍpodasôPticos

Então, os isômerosópticos são:

I | I I I

an,ípodasópticos

l.ilflij$í;3ì

d.l-butanodiol-2,3 {isÕmercinâtivo) mêso-butanodiol2, 3 lisôm€ro inativo) Lembre sê d€ que se exisÌem dois caúonos assínéticos iguaís, ocoÍrcm guat.o ísôme

,.

ERa) Vêdficar quantos isômerosôpticos existem com € ftumula pbna abaixol HHHH HzC

l

tl l l tl l l

O H O H OH OH OH

HH

HH

t1

c<:

obseruequeos caóonos2, 3, 4 e 5 sãoãsdiÍerentês. simétricos

O H O H O H OH O H Conhecêndoo númerode cãóonos assiméÍicos difercntes,podemossabero núm€íode isômerosópticos ãÍavés das fômulãs de Le Bel e Van't Hoff:

iiiit;iiéiijiàãÉitii

, onde n = númerode carbonosassiméÍicos diferentes.

Entáo, p8ra o nosso exerclcro,t€mos:

f "= a

{ núm ê' ode i s o m e ro sã ti v o s - 2 ' = 2 " - 16 24 - 23 A Lnúmero de isòmeÌosinâtivos - 2rA€sim, temos dêzosseisisômêrosatÌvoseoito isômerosinâtivos,num totâlde 24 isôme

I

114

Unidodo a - r"o-e,iã

ffi FxercÍcr'os de oprcnd^agem Wffiffi f,Â13)Verifiqüei€ ar noìecuÌarsãoâsinérdca!: HH

I

ï,".,

I

a)Hrc-ç-cH3

I

HN

cl

it

c)H ,c- c- c- cH,

b)Hrc c -cH3

XH,c- c- cl oH

oH

,l

f,ÂIl) Quaisdor iegui.tesconposros sãooptcdmte alivos? ,) 2-âmino-pmpanal b) 2-metil-pÌoi'ano c) ác'do2-Ííeril,butanóìco D{15) lndiqueo! câÌbonsalsiÍnétricos dasÍÌoÌécübs:

ì

ogfl

tl

a) HC -/C lC - cH,

ll

bÍ H,c

c)H

NHI H

H ì C

I

H

H (Ë \

rt"r

c--.(\ c ÍÀ

OH OH OHíIOB

. f,Âló) V{ilique k ar fómulaselrruÍmispìaíasreDEsolmcoÍrposros quepossuen isoneíâóptica.Emca6oa6ma1ivo, ' reDtrnR o( R"DecüLo{ rómso6.

H

H

HH

I

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

,,

b)Hrc-c_ütr

I

cl

OH

l",.

ï

.l

NHr

,,o o,

drHrc- c c_ cHr oH

-

E^17ìvsifique* a! fónnula" srÍuruBi"ptanâ!repffimum.omposLo, qm tr dsdobÉmen tômco.óor.co..

Im ,tro anrÌnauvo, deo número denoneros óDricos anvore inaÜvol: \

OH OH

BIB r

ll,,o

a ) H'l ,C- C

C- C- -

l i -u

OH H

H

ïï, c)HrC-c-c-CHl

'@Í-i-'<:" HH

Li

tl HH

EÀlt) CoNtÌuaar fómülar$pebi! dosisônúosópticosmÍespondml$à s.guinlsfómulaspleas:

cl cl 4 H rC-C

t _C l

OH OH

CHI

tÌ HT I

ôrl -\\c-c-c,c z "

br uo'

\oH

| HH

f,Á19)De$ubn o núnerodeiúmemsóptjcosalivose idaüvos@rapordentes àsiómulâsplanâs:

9Ì ïï

B T HHHc ì

ffH

o" , .- .- l- . - .", l-.-. " n " l .- l ""o-1 -l I I | | | 1,, 1, I | | oH oH oH

oH oH oH oH o

0H

l-l " | i ótr ós.óu on òs

câpiruro3

 úoh6,È ê"p"ôi"r 115

2?) Compostos alênicosl O compostopropadienorec€beo nome usualde alero.

Veja:

H -c ': c ': c '

I

H

I

u

H

prcpadieno(aleno) Os compostosde vadosdo alenoe que apresentamligantesdiferentesnos carbonos sàoopticamenteâiÌvos, 1 e3 possuemassimetriamolecuÌaÍe, conseqüentemente, a.-._n lnl'zx

(a+b € x+y ) b-/

-y Para vocêpeÍcebera assimetriamoÌeculaÍ,basta1àz€Ìa construçãoespacial:

Note qu€: . a dupÌa do carbono 1 estáno plano horizonlal e os seusligantes(a e b) estãono plano vertical; . a duplado caÍbono3 estáno planovertical e os seusÌigantes(x e y) eÍão ro plano ho-

iïifidlïì Exercíclo resolvido EBgì Veificar se a fórmula estruturãlplana abaixo se desdobrãêm isômerosópticos: H

cH3

C= C: C ct

H

EstaÍórmula coÍesponde ao composto derivãdodo aleno em que os ligantesdos caòonos 1 e 3 são diferentes. Podsnto, trata'se de uma molécula assiméÍid e, âssim, desdobfa-seem isômeos ópticos. obserye:

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

-\H

Logo, com a tórmula estruturalplana dada, existêmtrès compostosisÔmerosópticos: d' ] - c lor o but a d i e n o1 . 2 :

1, 2i l -1 c l o ro -b u ta di eno

dl ' ' l cl orobutadi eno1, 2

1 16

u.dadêa - r3o-*"

iiiii, Exercício de oprcndizogern

lïitÌ:ìlililijiltjjijijtl'r,jijiiiÍiiïiiiìijllj:Ïti.ii'it:t

f,Am) Veüque$ ar fóúuÌas esiruturâtu plmd abaixosedesdobÉreD isônqosóllìcos: a) Hr C- C: C: C-C H r

b)H1c- C:c:c-CHj

c)cÌ-c=c=C-H

cHr

cl

rtt l

HH

H

H

3;, Composíos cíclicos: Os compostoscu.jasmoléculassãocorÍiruidas por cadeiacíclìca qv ap(esenra,em pe_ Io menoscloìscarbonos, liqantes diferentes são aptjcamenteativos, pois tais moléculas iao assimétricas.

u'"'o

,,"a\"1,

(a+b e x+y )

v

iiiliÌ FxercÍclos /eso/yldos iitÍiitil:iitjiilliiili,iili:iii:jjiÍi;ti{litiílilitiìil;ii::ir;ïi;iiii EAlOì Verificaí sê o cloro cÌctopropanoé opticâmenteativo.

cH,

n,c--\c

I

cr

cl0tucìcl09topâna

Considercos Íês carbonosda cadeiacícticano mesmo ptsno e os dois Ìigantesde cada carbonocolocâdosum acimâ e outro abaixo desseptano:

Êssamoléculanão é assimétrica,pois apresentapta

Esteé um planode simetria,poi. a,u" p",t"" rr""ì."Ã "" açãÕ c o mo" o b j e to "e " i magem' emrêi ao pano.

i

Então o cloro-ciclopropanonão é opticamenteativo, porque â sua moiéculaé siméÍica.

câpnuro3 - a isômeraespacat

117

ERr 1) DescobrÌ o número de isômerosespâciaiscorrespondêntesà fómula esÍutulãl Pla.a:

"4"'"'

..

1 \^-H n 2L - L \cl Esta estÍutuE cíclica obedeceao princípioda isomeriageoméÍi ca. Então,existem dois isômerosgêométicos:

"ta"' /\,-H H" C- C

-

- cl zctl als H I, , Éc\ :l

c

4x:1 7Èl? l,2 dìcltucilqTqpatuíBE

1. 2 dictatoniclotnün|c'

cis apresentãmoléculasimétíicâ; portanto, não é Note qu€ o 1, 2 dicloro-ciclopropano t€ns possuimoléculaassimé opticamenteativo. Entretanto,o l, 2-dicloÍo-ciclopropano úica e. Doltânto. d€sdobrase em isômeÍosópticos. Observe:

cl

cl

I z Ì.. cc

''

I

c

l,/ \ c ------:-:-c

I

I

ct

HCI 1, 2 dichtrcicla\ÌoPahthBn

H

1, 2 ìklmcilolopanúÍÌans I

Logo, existem quatÍo isômerosespaciais: '1, 2-dìclorociclopropano-transI 1, 2-dicÌoÍociclopropano"transdI

1, 2-diclorociclopropano'cis t, 2'dicloÌo ciclopropãnoìransd

W Exercíciosde aprcndizogem ffiffi{il!íffiË X,Azl)Ddemineo núnerodeisôneÌoscoÍftspordenl$à6fónnulasplaÌd:

cì

H

I

/c\- cHr

a) H'C

C-CH l

I

H

cl I

H ,C C -H

b)ll H ,C -C l

cl

H

H _C

.)Ìl

OH CH?

HrC-C-E á

I

tt,Ç -Ç -H d)l H ìC C _ H I cl

118

u n i& dsa

|. . m s h

E{22) Vsifiquequãl{is)dosieguiitescompoíosé($o)optÌcanenle arivo(s): a)l-bÌono-2-cloro-cicÌopopano b)l,dibÌono-3-nelilìcloburâno

41,3-djcloro{ictoburdo d)l{10rc,2-netil-ciclobutano

Iì423) yedfiqüe$ as$suint€smolécul$sãoa$ineftcâs:

cÌ

cì

H

cHr

cl

a )1 , , ' l-C. \l c'_L_\c

hìï

'c- --.'\H\

\i

H

cl

H

,c-c

4H ./t ). / H

I

I

H f,424) Descukaosisôrnems espeiaisdo: a) l-bÌono-2doÍo{iclopÌopa.o b) l, 2-diidoxj{iclobulano

H /l t./ H H

c) I -cloro-2-neÌiì{icloburano d) I aloÌo I'nelil,ciclobulâno

i1Ìl,$i$ Exercíclos de fixoçõo ifiHüilffiüì!!'ifi$itll&f,m,r*i{$Ììì*4sjRt$.,ffij EFs)

Deteírninequantos isômerosocorem quando na fórmutâesÍuturat ptans: a) existe um carbono assimétrico b) existêm dois carbonosassiméÍicos iguaìs cl existem dois carbonosassimétricosdiferontes

EF6) Calculeo númêrode isômerosópticos ãtivos e inãtivosquandons fómuta estruturatptâ_ nâ s€ reconhecsm: a) cinco cãóonos sssimótricosdÍfercnres b) oito cârbonosãssimétricosdiferentes EFTI Analise as fórmulas êstruturaisptanâse verifÌquese ocoÍê isome a óptica:

cl

I

a ) Cl - C

OH H

b ) C l -C

I

cl

I

H

c) H 3C -

CH"

c -c H, I

c H3

NHz

EFSI Descubraos isômerosespaciaisque ocoÍem pa€ o: a) 1, 2-diamino-cictop.opãno c) 1,2 dìamino-cìctobutano b) l, 3-diamino-ciclobutãno

EDzl Você sbs que.paEde6c0b mN o númemde isômeÍ0s ópricDs DoÍrsspondenles a umaestíüturâ ouea0Esi ta caÍbonos âssimíddsdilerem$, úiham0sasÍómutasl r-- 2',

e

\ - 2'

í r _ n: d, isõmmsàtuos 0nde: n: deisómdNinardos L (n - n: deráÍbonos dssimér'iros

0escubÍâ umamaneiE deobtersss tómutâs.

capítuto3 -a

somêÌiaêspâciât 119

Separação dasmisturasracêmicas Para separaruma mistuÍa mcêmica,podemosutilizar os seguintes métodos: l?) Método mec1nico: Essemétodofoi utilizadopor Pasteur.para separar os enantiomorfosdo tartaraio dupÌo de sódio e amônio racêmico.

Evidentemente, o métodomecâricoaplica-seso' que os enantromentepara sólidos,sendonecessário morfos se cristalizemde tal modo que os cristaisdo dextrogiroe os do levogirosejamdifeÍentese de tamanho apreciáveÌ,para que possamser "catados" com o auxilio de uma pinça e uma lente.

Assim, vemosque o método mecânicoè trabalhoso e moroso;por isso, não é úais utilizado.

2?\ Método biolósìco: Estemétodoé aplicáv€ltantopârasólidoscomoparaÌiquidos.O racêmicoé submetido à açãode um microrganismo€specifico,ouseja, um mjcrorganismoque ataca,de inicio, ap€nasum dos enantiomoÍfos,destÍuindo-o.A açãodo microrganismoé acompanhada atravésde um poÌarjmetro:no ìnicio, a luz polarizadanâo sofre desvio;poíém, à medida queo micÍorganismodestróiümdosenantiomorfos,a luz começaaser desviadaatéatingir um valoÍ máximo,o que indicaqueaqueÌeenantiomorfoâtâcâdoioi totalmentedestruido. paraeliminaro microrganismo,evitando,asNesseinstante,é adicionadoum antìsséptico, sim, o seuataqueao outro enantiomorfo. de perdermosum enântiomorfo;entre O métodobiológicoapresentao inconveniente tanto, ele é muito utiÌizado.

39, Método químicol EÍ€ métodoé o maisimpoÍtantee consisteno tÌatamentodo racêmicocom uma substânciaoiticamenteativa, que Íeagecom os enantiomorfosproduzindocompostosopticamenteativosmas não mais enantiomorfos,Tais compostossãochamadosde diastercobôpossuemtodasas propriedadesfisicasdiferentes.Assim, po/aerose, conseqüentemente, dem ser separadospor fusão fracionada,cristalizaçãofracionadaetc. Dessescompostos, obt€mosos resp€ctivos enantiomoÌfosatrâvésde reaçõesadequadas.

r i+tlitas-'FÌÊq ( É-{e;Fr,itl.ii: EÍ€s conpostôs(diastereonônerotsâo por crnÌaliãção íìacionadae. a separados sesuir,tratadoscon ácidocloridrico.

dlacraro deI es1Íjqujnina+ Hcl

+ Hcl * l-lacratodeI estriquinina

clor€rodeI estriquinina. !ïÈÈÉê.-tËÈ.Íl clor€todeI'estriquinina+ i$t-Ë:6* .4t

120

Unidâdêa rsomeria

ffi ExercÍcios complementarcsWry 1) (USJT-SP) O vsnõno de traças Párâdiclorobenzeno tem á Íórmula estrltural abãixol

cl

t!."2 Õ Ì cl Ouantosisômerosplãnosde pos'çáoêxisremnessasubsrância?

bt 2.

5.

2ì (FOC-SPì As aminâspodemserobtidãsrôoricamentepêtâsubsritu içáode um ou maishidrogênios por D ãda sa sa minâ sH3C - C- N C É2 1H2

CH3 e

H3C C

C-N-CH3,

pod€mosafirmâr que sáo isômerosde:

3) (FEl-SP)Os composros arométicos são obtidos indusrriãtmenteá partir do atcâtfão da hutha ou do pêtróleo.A exemplo,os xitenossão isôheros de?

cH..

cHg

CH:

o""@*" Y 't

Lll

CH:

CH3

4) (UnifoÊCElAsubstáncia CHr - C

CH" CH, - C- CHr

CHg

éisómorado:

H

c) n heptâno.

5) (FE|-SP) Com a fórmulâ holeoutar CaHspodemosenconirarisômerosdo ripo: d) geoméÍico e compensãçáo e) optico e g€ométrico. cJ Posiçãoe gëoméÍico, 6) (VunespSPI ApÍesenÌaisomefiagêométrica: 6) 1,2-dÌmetilbenzêno,

cápitulo3-A isômeriâêspã.ial

121

HH 7 l {F Ì úJs P ) ar en' la rê n i n ã fÀ l v -l -!/

s roÍmacão c o o H e um oosãmi l oa.i dosessenci àinà

çI -ç H

\H,

depÍolêínas. Nâ molécul. dasubíâncìa,

o nú nêro dê câ rbonos assimétricos é:

d) 4.

bl 2.

a) 1 ,

e) 6,

' cooH ácidoláticot€mãÍórmula H-C - OH. al (vunêsp-SP)O CN: a) Explique,êm termos estÌutuÌãis,por que se podem idêntificardoisisômerosdôstãsubstância b) Como são denominado\ os 'sóreros do ãcido lélico' 9) (Celet-PR)o composto3-cloÍo 2 butanolpossuina suâestrutura: d) três carbônosassimétricôs. aì apenasum carbono assimétrico. e) não ãpresentacarbono âssiméÍico, b) dois carbonôsâssiméÍicos direrentes. c) dois carbónosassinéÍicos iguais, ÍO) {VunèsÈSP)ObseNe aslãbêlas:

a) Associecadã composto ao respectivotipode ìsomeria b) Êscrevaas Íórmulas estruturaise dè os nomes dos respect'vosisômeros 11) (UnivâliSC)Ía uto m êr iáé um c ãs opa. t ic ular deisomeriâ de função noqualdois isômeroscoexistem Aôlte rn"livãqu econt emo pãt que e! enplÍ ic ã o ã) étêí etiÌicoe éter melilpropilico. b) ciclob!tanoê mërilciclobutôno. c) propanonae 2 pÍopenol,

d) étêÍ metilicoe álcool etílico, e) diêtiìaminâe metilpropilaminô.

121 IUFOPÌúG) ConsideÌêos nomes dos isômêrosesÍuturais delórmula moleculãrCôHr' De acordocom as rêsÍãs dá ìupac,o isômero que permite o uso do preÍiro iso é: d) 2,3-dÌmetilbutâno: e) 2,2-dimetilbutano. b) 2-mêtilpëntano, c) 3-metilpentano, 13) (UniloFCE)DãsÍórmulas abaixo,â que represenradoìs compôsÌosopticãmentealivos é:

cl

H a) CH3 C-Cl

c ) c H 2 : C -c l

OH

b) cHr: c- cl OH

dr cH,

I c

cl

e)CH3-C

I cl

Cl

122

Unidade4rsomãriá

141 (UniÍâp)Uma das substânciasabaixoaprêsenta,simultaneamente, isomêriaóptica e cis,trsns, gH,

cH s

ttl

a) CH 2:

CH

CH-CH3

oH

d) CH3

C:CH-CH

e) CH2 -

CH

CH3

OH bì CH3

CH :

CH

CH2

.

CH,

CH3

OH

I c) CH3

CH :

CH

CH -

CH3

15) (UFOP MG)Considêrê asestrutuÌas Ae B: N''

l-"" ll

\-z\-/

-

O fenômenodescfitopor estasesrrururas é de:

16) (UniÍap) Obsêtuândo-se oscompôsros qH,

cH.

c9,

çH

çH

ç

CH2

CH

CH'

rttÌ

ll CH.

'aì

cH, cr2 cH.

cH

cHz

CH:

/Br

íc)

{0,

podemosâiirmârquê: l) ll) lll) lV)

{A) apresentáisómeriade cadeiácom (C).

(B) apresentâdois Ìsômercsseométficos, (A) apresentãisomeriadê posiçãocom {A).

(C)apresentâisomeriade posiçãocom (D).

b ) apenâsr,rle lv c ) ápênasll,llle IV

dì ápenã st , l t e t V e) apens st , I e t .

17) (Vunesp'SP)Paradois h idrocarbonetosisôneros, defórmutâ motecularCaHô, escreva: a) asÍófmulasesrruturais; b) os nomos onciais. la) {Vunesp-SP} Considerso com posto3,4-dÌmetit3 hèxêno, a) Ouetipo de isomeriáocorre nessecomposto? b) E&reva âslórmutasestrutu16isdos isômerosdo item ântèdor,identiíÌcândo-os.