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