Isómeros geométricos

Isomeria Geométrica

São isômeros que só podem ser diferenciados através da sua fórmula espacial. Existem dois tipos de isomeria que se enquadram neste caso: a geométrica e a ótica. A isomeria geométrica só ocorre em moléculas que apresentam ligação dupla ou ciclo. Observe as duas estruturas abaixo...

Átomos de carbono unidos por ligação simples têm possibilidade de rotação livre, por isso uma das estruturas pode ser convertida na outra através da rotação de um dos carbonos ao redor do eixo que une os carbonos 2 e 3 da estrutura.

Já se os carbonos 2 e 3 estivessem unidos através de uma ligação dupla, a situação seria diferente. A ligação dupla impede a rotação dos carbonos participantes da mesma. Os carbonos 2 e 3 são trigonais e se dividirmos o plano a que pertencem todos os carbonos através do eixo da ligação dupla, teríamos a certeza de estarmos frente a dois compostos diferentes. Em um dos casos, os grupos CH3 se encontram de um mesmo lado e de outro, estarão de lados diferentes. Quando estes grupos estão de um mesmo lado, temos o cis-2-buteno. Quando estes grupos estão de lados diferentes, temos o trans-2-buteno.

CIS => do mesmo lado

TRANS => de lados opostos

Para que ocorra a isomeria geométrica, cada um dos carbonos participantes da dupla devem apresentar ligantes diferentes. No exemplo abaixo, para que ocorra a isomeria geométrica, X deve ser diferente de Y e Z deve ser diferente de W.

O composto abaixo não apresenta isomeria geométrica, pois um dos carbonos da dupla ligação possui ligantes iguais.

O composto abaixo(2-cloro-2-penteno) apresenta isomeria geométrica, pois os dois carbonos da dupla ligação possuem ligantes diferentes.

Note que no exemplo anterior foi considerado o critério de os dois ligantes de maior massa molecular de cada carbono se encontrarem de um mesmo lado (cis) ou de lados opostos (trans).

Os átomos de carbono participantes de um ciclo ou anel também são impedidos de girar em torno do eixo da ligação, com isso a isomeria geométrica também pode ocorrer em compostos cíclicos. Para isso, basta que, pelo menos, 2 átomos de carbono participantes do ciclo possuam ligantes diferentes. Os átomos de carbono que apresentam os ligantes diferentes não precisam ser vizinhos.

http://www.quiprocura.net/isomeria/espacial.htm

ISOMERIA ÓPTICA

A luz natural é uma modalidade de energia radiante. Na luz natural, as vibrações ocorrem em todos os planos que contêm o eixo x, y; este representa a direção de propagação do raio luminoso:

Se fosse possível observar os planos de vibração da luz natural, teríamos esquematicamente o seguinte:

em que aa1, bb1, cc1, dd1 seriam os planos de vibração da luz natural “vistos de frente”.

Luz polarizada é a luz cujas ondas vibram em um único plano ( aa1, ou bb1, ou cc1, ou dd1 ) ou qualquer outro plano não representado na figura.

Existem certas substâncias que, quando atravessadas pela luz natural, absorvem as ondas que vibram em todos os planos com exceção das de um.

Tais substâncias transformam a luz natural em luz polarizada e serão denominadas polarizadoras.

Na prática, o polarizador mais usado é o prisma de Nicol, prisma este construído colocando-se dois cristais de calcita “com bálsamo-do-canadá.”

Esquematicamente, temos:

Os compostos que apresentam isomeria óptica desviam o plano da luz polarizada devido a uma assimetria molecular.

O polarímetro é o aparelho utilizado na determinação da atividade óptica das substâncias opticamente ativas. Esquematizamente, podemos encontrar:

Quando a luz atravessa a solução sem sofrer desvio, a substância é opticamente inativa. Quando a luz atravessa a solução e sofre desvio, a substância é opticamente ativa e apresenta isometria óptica. Se o desvio foi à direita, o isômero é chamado de dextrogiro; se o desvio foi à esquerda, o isômero é chamado de levogiro.

A assimetria molecular é encontrada em moléculas que apresentam carbono quiral.

Carbono quiral (C *) é aquele que se liga a quatro átomos ou radicais diferentes entre si.

Isomeria Óptica com 1 Carbono Quiral

Todo composto que apresenta um carbono quiral na molécula será representado sempre por dois isômeros opticamente ativos: um dextrogiro e outro levogiro, cujas moléculas funcionam como objeto e imagem em relação a um espelho plano.

A todo isômero dextrogiro corresponde um levogiro, os dois desviam o plano de vibração da luz polarizada do mesmo ângulo para lados opostos. Assim, o primeiro desviará de + e, o segundo, de – . Os isômeros que são imagem um do outro num espelho plano denominam-se enantiômeros.

As moléculas que não se podem sobrepor às respectivas imagens num espelho plano são denominadas de quirais (antigamente denominadas de assimétricas). Portanto, num composto cujas moléculas são quirais, encontramos moléculas dextrogiras e levogiras (enantiômeros).

Se misturarmos quantidades iguais de enantiômeros, obteremos o racêmico, que é opticamente inativo (inativo por compensação externa).

Outros exemplos de compostos que apresentam um carbono quiral na molécula e que, por isso, são representados por enantiômeros e por racêmico.