Isomeria de Cadeia

Isomeria
Isomeria é o fenômeno de dois ou mais
compostos apresentarem a mesma fórmula
molecular (F.M.) e fórmulas estruturais
diferentes.
Os compostos com estas características são
chamados de isômeros (iso = igual; meros =
partes).
Isomeria Plana
Isômeros planos são os que diferem pelas
fórmulas estruturais planas.
Isomeria de Cadeia
Isomeria de Função
Isomeria de Posição
Isomeria de Compensação ou Metameria
Tautomeria ou Isomeria Dinâmica
Isomeria
Isomeria Plana
Isomeria Espacial
Isomeria de Cadeia
São isômeros pertencentes a uma mesma função química
com cadeias carbônicas diferentes.
Cadeia normal X cadeia ramificada
Exemplo: F.M. C4H10 – n-butano e metilpropano.
Cadeia aberta insaturada X cadeia fechada saturada
Exemplo: F.M. C3H6 – propeno e ciclopropano.
Cadeia aberta insaturada X cadeia fechada insaturada
Exemplo: F.M. C3H4 – propino e propadieno e
ciclopropeno.
Cadeia homogênea X cadeia heterogênea
Exemplo: F.M. C2H7N – etilamina e dimetilamina.

Isomeria de Função
Os isômeros de função pertencem a funções
diferentes.
Os três casos de isomeria funcional são:
- Álcool e Éter → CnH2n+2O
- Aldeído e Cetona → CnH2nO
- Ácido e Éster → CnH2nO2
Exemplos:
- F.M. C2H6O – etanol e metoximetano;
- F.M. C3H6O – propanal e propanona;
- F.M. C3H6O2 ácido propanóico e etanoato de
metila.
Isomeria de Compensação ou Metameria
São isômeros de mesma função química, com
cadeias heterogêneas, que diferem pela
localização do heteroátomo nas cadeias.
Exemplos:
- F.M. C4H10O – metoxipropano e etoxietano;
- F.M. C4H11N – metil-propilamina e
dietilamina.
Isomeria de Posição
São isômeros de mesma função química, de mesma
cadeia carbônica e que diferem pela posição de um
grupo funcional, radical ou insaturação.
Diferente posição de um radical
Exemplo: F.M. C6H14 – 2-metilpentano e 3metilpentano.
Diferente posição de um grupo funcional
Exemplo: F.M. C3H8O – 1-propanol e 2-propanol.
Diferente posição de uma insaturação
Exemplo: F.M. C4H8 – 1-buteno e 2-buteno.
Tautomeria ou Isomeria Dinâmica
É um caso particular de isomeria funcional, pois os
isômeros pertencem a funções químicas diferentes, com a
característica de um deles ser mais estável que o outro.
Os isômeros coexistem em solução aquosa, mediante
equilíbrio dinâmico no qual um isômero se transforma em
outro pela transposição intramolecular simultânea de um
átomo de hidrogênio e uma dupla ligação.
Exemplos:

Isomeria Espacial
Neste caso, os isômeros têm a mesma fórmula
molecular e fórmula espacial diferente. Existem
dois casos de isomeria espacial:
Isomeria Geométrica ou Cis – Trans
Isomeria Óptica.
Condições para ocorrer isomeria
geométrica em compostos de cadeia
fechada
Em pelo menos dois átomos de carbono do
ciclo, devemos encontrar dois ligantes
diferentes entre si.
Exemplo:
Isomeria Geométrica
Um composto apresenta isomeria geométrica ou cis-trans
quando:
a) tiver dupla ligação carbobo-carbono, e
b) tiver ligantes diferentes a cada carbono da dupla
ligação.
Os isômeros cis e trans diferem pela fórmula espacial. No
isômero cis, os ligantes iguais ficam do mesmo lado do
plano da dupla ligação. No isômero trans, os ligantes iguais
ficam em lados opostos ao plano da dupla.
Exemplo:

CONCEITOS IMPORTANTE
Luz Natural
Apresenta ondas eletromagnéticas em infinitos planos de vibração.
Luz Polarizada
É a luz que apresenta ondas eletromagnéticas vibrando num único
plano.
Substâncias Opticamente Ativas (SOA)
São as substâncias que desviam o plano de vibração da luz polarizada.
Substâncias Opticamente Inativas (SOI)
São as que não desviam o plano de vibração de luz polarizada.
Substâncias Dextrógiras
São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a
direita.
Substâncias Levógiras
São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a
esquerda.
Aumentando o número de átomos de carbono assimétricos,
temos um maior número de moléculas espacialmente
diferentes.
Substâncias com dois átomos de carbono
assimétricos diferentes
Teremos quatro moléculas espacialmente
diferentes: duas dextrógiras e duas levógiras.
Exemplo:
Substâncias com 1 carbono Assimétrico
Toda substância que apresenta um carbono
assimétrico tem dois isômeros espaciais: um
dextrógiro e um levógiro.
Existem dois ácidos láticos espacialmente
diferentes: o ácido lático dextrógiro e o
levógiro.
Atividade Óptica
A atividade óptica está relacionada à constituição
química e à concentração da substância. A rotação
específica é utilizada como critério de identidade e
pureza de algumas substâncias e as farmacopéias
estabelecem os limites específicos para algumas
delas. A rotação específica ou poder rotatório
específico é determinada através da polarimetria. A
polarimetria é uma técnica que se baseia na
medição da rotação óptica produzida sobre um
feixe de luz polarizada ao passar por uma
substância opticamente ativa.

Polarímetro
Um polarímetro tem duas lentes, um vidro é o polarizador, o outro vidro é
o analisador. O polarizador garante que apenas um raio de luz
monocromática polarizada (luz de apenas uma freqüência – em outras
palavras, uma única cor) seja transmitida através da solução por trás do
polarizador no polarímetro.
Uma substância opticamente ativa é uma substância que pode girar o
plano de polarização do plano de luz polarizada. Se você acender a luz
polarizada monocromática através de uma solução com uma substância
oticamente ativa, a luz emerge: o seu plano de polarização é encontrado
para ter girado. A substância gira o plano de polarização da luz, e assim o
analisador não será perpendicularmente a ele por mais tempo e um
pouco de luz vai passar. Você teria que rodar o analisador, a fim de cortar
a luz de novo.
A rotação pode ser no sentido horário ou anti-horário. Assumindo que o
plano original era de polarização vertical, você pode facilmente dizer se o
plano de polarização foi girado no sentido horário ou anti-horário, e por
quanto.

Aferição do polarímetro
1) Acender a fonte luminosa (lâmpada de sódio, = 589, 3nm).
2) Preencher o tubo do polarímetro com água destilada (substância
opticamente inativa) para calcular o erro inicial;
3) Girar rapidamente a alavanca solidária com o prismo analisador, a
partir de 0, ora para direita ora para esquerda, e fazendo-o retornar
lentamente à posição em que o campo é uniforme (em penumbra);
4) Realizar 5 leituras após girar para direita e cinco após girar para a
esquerda.
5) Somar os resultados e tirar a média. O resultado desta operação será o
erro inicial.
Nota importante: Se a amostra analisada for líquida, não necessitará
de solvente e neste caso o erro inicial deverá ser determinado através
da realização da leitura com o tubo do polarímetro vazio e seco.
Como calcular a concentração ou a atividade ótica e
eventualmente identificar o isômero?
A atividade ótica (rotação específica) é expressa da
seguinte forma:
a = [a]20D x l x c, onde
"20" é a temperatura da medição em graus
centígrados,
"D" é a linha D do espectro de emissão do sódio (598
nm),
"l" é o comprimento do compartimento da amostra em
dm,
"c" a concentração da amostra em g/ml.
Procedimento de operação do polarímetro
1) Encher o tubo do polarímetro, limpo e seco, com a solução
da amostra ou com a amostra líquida, evitando a formação de
bolhas de ar.
2) Limpar os discos de vidro situados nas extremidades do tubo.
3) Colocar o tubo no polarímetro e observar no visor. Caso o
campo esteja uniformemente iluminado, isto é, não esteja
completamente em penumbra, a substância será opticamente
ativa.
4) Neste caso, girar a alavanca para direita ou para esquerda
até obter uma penumbra.
5) Realizar a leitura na escala, utilizando o nônio e descontando
o erro inicial anteriormente calculado (conforme descrito na
aferição).
6) Efetuar o cálculo, usando a fórmula da lei de Biot em
conformidade com o tipo de amostra:
Exemplo 1
A molécula é conhecida, porém não a sua
concentração: Se temos sacarose,
sua [a]20D= + 66,5 e a medição mostra + 10,1,
então temos:
10,1 = 66,5 x 1 dm x c g/ml, logo a concentração
será: 0,152 g/ml, ou 152 mg/ml.

Exemplo 2
A concentração da amostra "pura", por
exemplo 0,25 g/ml e a atividade ótica, 19
graus, então teremos:
19,0 = [a]20D x 1 dm x 0,25 g/ml, e podemos
calcular a rotação específica como sendo de
76,0o.
Tendo uma tabela podemos concluir a respeito
da identidade do isômero ou se se trata de
uma mistura de isômeros.