Isomeria Espacial e Isomeria Óptica: Conceitos e Características


Isomeria espacial

São substâncias diferenciadas pela luz polarizada. Apresentam a capacidade de, quando em solução, desviar o plano de vibração da luz polarizada.
Luz polarizada é a luz que apresenta ondas eletromagnéticas vibrando num único plano. Difere da luz natural, pois esta apresenta ondas eletromagnéticas vibrando em todos os planos.

Frente à luz polarizada, as substâncias orgânicas são classificadas em dois grupos: Substâncias eticamente ativas e substâncias oticamente inativas.

Isomeria Espacial e Isomeria Ótica

substâncias oticamente inativas: são substâncias que não têm capacidade de desviaro plano de vibração da luz polarizada. Não apresentam isômeros éticos.

substâncias oticamente ativas: são aquelas que têm a propriedade de, quando em solução, desviar o plano de vibração da luz polarizada. Estas substâncias apresentam isômeros éticos. A substância que realizar o desvio da luz para direita é denominada de DEXTRÓGIRA. A substância que desviara luz polarizada para a esquerda é chamada de LEVÓGIRA.

Estas duas estruturas não são superponíveis, ou seja, não são como uma imagem do espelho (especular) da outra (antípodas éticas ou enantiomorfas). Uma estrutura corresponde ao isômero dextrógiro a outra ao levógiro.

Toda estrutura assimétrica existe aos pares: direita e esquerda. Por exemplo, a mão. Trata-se de uma estrutura assimétrica por isso existe a mão direita e a mão esquerda. As nossas duas mãos são estruturas antípodas, isto é, são isômeras éticas. Se uma molécula é assimétrica, então apresentará o isômero dextrógiro (direito) e o isômero levógiro (esquerdo). A mistura de dois isômeros antípodas éticos ou enantiomorfos faz surgir um terceiro isômero ótico, o racêmico. O racêmico é uma mistura equiomolecular dos isômeros dextrógiro e levógiro, denominado de isômero inativo.

Condição essencial de isometria ótica

Uma substância é oticamente ativa quando apresentar assimetria molecular. Portanto, a condição essencial para um composto apresentar isomeria ética é ter molécula assimétrica. Uma molécula é assimétrica quando tiver na sua cadeia um carbono assimétrico ou quiral, o qual é aquele ligado a quatro ligantes diferentes. O carbono assimétrico é assinalado por um asterisco.

Neste caso, o cálculo do número de isômeros éticos ativos é feito pela fórmula de Lê Bei e Van’t Hoff. Numero de Isômetros Ativos = 2″ Onde n = número de carbonos assimétricos diferentes. O número de isômeros racêmicos será a metade dos ativos.

Números de isômeros ativos = 23 = 8 •l Números de isômeros racênicos = 4
Números de isômeros ativos = 2″ = 16 Números de isômeros racênicos = 8
Total = 24

Isomeria ótica em compostos com 2 carbonos assimétricos iguais

Temos como exemplo clássico, o ácido tartárico (ácido dihidroxi-succínico):

Embora o aleno seja um composto simétrico, vários de seus derivados apresentam assimetria molecular (sem ter C assimétrico), apresentando portanto, isomeria óptica. Exemplo: 2,3-pentadieno.

Não é possível separar a estrutura acima em dois lados iguais, portanto ela será assimétrica. Como toda a molécula equivale a um único ponto quiral, esta molécula terá 2 isômeros ativos (Id e li) e l inativo (Ir).

Isomeria ótica em derivados cíclicos

Na isomeria geométrica, estudamos que derivados cíclicos podem apresentar formas cis e trans. Algumas formas trans são assimétricas e, portanto, apresentam também isomeria óptica. No mesmo raciocínio utilizado para derivados alenicos, podemos concluir que teremos também 2 isômeros ópticos ativos (Id e 11} e uma solução racêmica.

Para este composto termos os isômeros:
dextrógiro: quando os dois C* desviam a luz para a direita.
levógiro: quando os dois C* desviarem a luz para a esquerda.
meso: quando um C* desviar a luz para a direita e o outro C* desviar a luz para a esquerda. É isômero inativo por compensação interna.
racêmico: é a mistura de dextrógiro e levógiro.

Reações de Substituição Halogenação de alcanos

Os alcanos podem reagir com cloro ou bromo em presença da luz. Exemplo: monohalogenação do metano. Para os demais alcanos, têm interesse as reações de monohalogenação, onde há substituição de um hidrogênio por um halogênio. Esta substituição do hidrogênio se faz na seguinte ordem decrescente de reatividade: H em: Carbono 3ano> Carbono 2ano> Carbono lano.

Halogenação de aromáticos

Reagindo-se o benzeno com o cloro, em presença de um catalizador (Fe ou AICI3), na ausência de luz e calor. O mecanismo dessa reação se processa por substituição eletrofílica.

O tolueno (metil benzeno) também poderá reagir com o cloro, em presença de luz e calor, ocorrendo uma substituição de hidrogênio da cadeia lateral do tolueno.

Orientadores orto-para

São radicais que, ligados ao núcleo aromático, dirigem a reação de substituição para as posições orto-para. Principais radicais orientadores orto-para, em ordem decrescente de força dirigente.Observe que são saturados e não apresentam ligação dativa.

Orientadores meta

São radicais que, ligados ao anel aromático, dirigem a reação de substituição para a posição meta. Principais orientadores meta, em ordem decrescente de força dirigente. Observe que são radicais insaturados ou com ligações dativas. Exemplo: monohalogenação do nitrobenzeno.

Exemplo: nitração de nitrobenzeno.

Reações de Adição Hidrogenação de alcenos

A hidrogenação de aicenos constitui o método de Sabatier-Senderens para obtenção de alcanos. Esta reação é feita em presença de um catalisador, como por exemplo, o níquel, portanto recebe a denominação de hidrogenação catalítica.

Exemplo: A água reage com alcenos em presença de ácidos. Um exemplo de ácido na hidratação dos alcenos é o ácido sulfúrico.Essa reação de hidratação obedece a Regra de Markovnikov, sendo um método utilizado para a obtenção de álcoois.

A adição a alcadienos conjugados ocorre nos carbonos l e 4. Os alcadienos conjugados apresentam as duas duplas ligações separadas por uma simples ligação. A reação de adição a alcadienos conjugados pode ser por halogenação, hidrogenção ou ainda adicionando hidrácidos

Os alcenos sofrem adição de halogênios como cloro, bromo e iodo. A adição de Br2 serve pra comprovar a existência da dupla ligação entre os carbonos, pois, à medida que a reação ocorre, a solução de Br2 em solvente inerte CCI4 (que é vermelha) descora.