1 Isomeria Orgânica Colégio Salesiano Sagrado Coração Aluna(o): ______________________________________________ Nº: _________ Turma: 3º ano _______ Recife, ______ de ________________ de 2012 Disciplina : Química Orgânica Professor: Eber Barbosa Isomeria Orgânica ] 01 – Introdução Isomeria é o fenômeno pelo qual substâncias que apresentam diferentes fórmulas estruturais, possuem a mesma fórmula molecular. Demonstração: Álcool etílico Éter metílico H 3 C CH 2 H 3 C O CH 3 OH C 2 H 6 O C 2 H 6 O O estudo da isomeria está organizado da seguinte forma: 02 – Isomeria Plana ou Estrutural Está relacionada com a diferença existente entre as estruturas dos isômeros. 1º caso: Quando os isômeros pertencem à mesma função orgânica. De cadeia – Os isômeros pertencem à mesma função e diferem pelo tipo de cadeia (aberta/fechada, normal/ramificada, homogênea/heterogênea). De posição – Os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição de algum elemento* da cadeia. Por elemento da cadeia entendemos uma insaturação, radical ou grupo funcional (exceto heteroátomo). De compensação – Os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição do heteroátomo (heteroátomo = átomo diferente de carbono entre carbonos). Fórmulas estruturais diferentes Mesma fórmula molecular Isômeros entre si ISOMERIA Espacial ou Esterioisomeria De Cadeia ou de Núcleo De posição De Compensação ou Metameria De Função Tautomeria Geométrica ou Cis – trans Óptica Plana ou Estrutural
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ISOMERIA (TEORIA E EXERCÍCIOS COM GABARITO) - INTERNET - 2013
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Isomeria é o fenômeno pelo qual substâncias que apresentam diferentes fórmulas estruturais, possuem a mesma fórmula molecular.
Demonstração: Álcool etílico Éter metílico H3C CH2 H3C O CH3 OH C2H6O C2H6O O estudo da isomeria está organizado da seguinte forma:
02 – Isomeria Plana ou Estrutural Está relacionada com a diferença existente entre as estruturas dos isômeros. 1º caso: Quando os isômeros pertencem à mesma função orgânica.
De cadeia – Os isômeros pertencem à mesma função e diferem pelo tipo de cadeia (aberta/fechada, normal/ramificada, homogênea/heterogênea).
De posição – Os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição de algum elemento* da cadeia. Por elemento da cadeia entendemos uma insaturação, radical ou grupo funcional (exceto heteroátomo).
De compensação – Os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição do heteroátomo (heteroátomo = átomo diferente de carbono entre carbonos).
Fórmulas estruturais diferentes
Mesma fórmula molecular
Isômeros entre si
ISOMERIA
Espacial ou Esterioisomeria
De Cadeia ou de Núcleo
De posição
De Compensação ou Metameria
De Função
Tautomeria
Geométrica ou Cis – trans
Óptica
Plana ou Estrutural
2 Isomeria Orgânica
Nos exemplos abaixo os isômeros pertencem à mesma função orgânica:
a) Butano e metil–propano H3C CH2 CH2 CH3 H3C CH CH3 CH3 b) Buteno–2 e ciclobutano H3C CH CH CH3 H2C CH2 H2C CH2 c) Etilamina e dimetilamina H3C CH2 NH2 H3C NH CH3 d) Pentanona–2 e dietil–cetona H3C C CH2 CH2 CH3 H3C CH2 C CH2 CH3 O O e) Etil–etileno e Buteno–2 H2C CH CH2 CH3 H3C CH CH CH3 f) Dimetil–n–propil–metano e 3–metil–pentano H3C CH CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH CH2 CH3 CH3 CH3
Isomeria plana de cadeia
Isomeria plana de cadeia
Isomeria plana de cadeia
Isomeria plana de posição
Isomeria plana de posição
Cadeia normal Cadeia ramificada
C4H10 C4H10
Cadeia aberta e insaturada Cadeia fechada e saturada
C4H8 C4H8
Cadeia homogênea Cadeia heterogênea
C2H7N C2H7N
Observe que os isômeros são da mesma função, apresentam mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição do grupo funcional.
C5H10O
C4H8
Observe que os isômeros são da mesma função, apresentam mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição da insaturação (ligação dupla).
Observe que os compostos são da mesma função e diferem pela classificação da cadeia.
Observe que os isômeros são da mesma função e diferem pela classificação da cadeia.
Observe que os isômeros são da mesma função e diferem pela classificação da cadeia.
C5H10O
C4H8
Isomeria plana de posição
Observe que os isômeros são da mesma função, apresentam mesmo tipo de cadeia e diferem pela posição do grupo funcional.
C5H10O
C5H10O
3 Isomeria Orgânica
g) Metanóxi – propano e éter etílico H3C O CH2 CH2 CH3 H3C CH2 O CH2 CH3 h) Metil – propilamina e dietilamina H3C NH CH2 CH2 CH3 H3C CH2 NH CH2 CH3 2º caso: Quando os isômeros pertencem a funções orgânicas diferentes.
De função – Os isômeros diferem pelo tipo de função orgânica a que pertencem (álcool/éter, ácido carboxílico/éster, aldeído/cetona).
Tautomeria – Pode ser considerada como um caso particular da isomeria funcional onde a hidroxila de um composto se transforma em carbonila, caracterizando um novo composto isômero.
Nos próximos exemplos os isômeros pertencem a funções orgânicas diferentes:
i) Propanona e propanal O H3C C CH3 H3C CH2 C H O j) Ácido butírico e acetato de etila O O H3C CH2 CH2 C H3C C OH O CH2 CH3 k) Metoxi–etano e álcool isopropílico
l) Orto–cresol e metoxi–benzeno
CH3 CH CH3 OH
Ácido carboxílico
C4H8O2
Éster
C4H8O2
Isomeria plana de função
C3H8O
Éter Álcool
C3H8O
Isomeria plana de compensação
ou metameria
Isomeria plana de compensação
(C4H10O) (C4H10O)
Observe que os isômeros são da mesma função, apresentam mesmo tipo de cadeia e, em
particular, diferem pela posição do heteroátomo.
(C4H11N) (C4H11N)
Isomeria plana de função
Isomeria plana de função
C3H6O C3H6O
Cetona Aldeído
Observe que os isômeros são da mesma função, apresentam mesmo tipo de cadeia e, em
particular, diferem pela posição do heteroátomo.
CH3 O CH2 CH3
HO
H3C
H3C O C7H8O Fenol
C7H8O Éter
Isomeria plana de função
4 Isomeria Orgânica
m) Propenol–2 e acetona H3C C CH2 H3C C CH3 OH O n) Propenol–1 e aldeído propiônico OH H3C CH CH Atenção: Percebemos que os casos mais comuns de tautomeria são enol/aldeído e enol/cetona, porém, nem sempre um
enol é tautômero de um aldeído ou um enol é tautômero de uma cetona, pois, para que haja tautomeria é necessário que a carbonila “esteja no mesmo carbono” da hidroxila...
Pergunta: Propenol – 2 e propanal são tautômeros ou isômeros funcionais ? H3C C CH2 e OH
Equilíbrio químico dinâmico
Tautomeria
C3H6O C3H6O
Enol (Instável) Cetona (Estável)
Não é tautomeria porque o enol não produz esse aldeído. Neste caso temos...
Isômeros de função
Nesse caso perceba que a carbonila da cetona está no mesmo carbono da hidroxila do enol, então temos...
TAUTOMERIA
Tautomeria
Tautomeria Tautomeria
O H3C CH2 C H
C3H6O
Enol (Instável) Aldeido (Estável)
C3H6O
O H3C CH2 C H
H3C C CH3 O
5 Isomeria Orgânica
001 – (UFPE – 2a fase/2006) A glicose e a frutose são carboidratos (compostos energéticos) encontrados em diversos
alimentos:
Sendo assim, podemos dizer que:
I II 0 0 A glicose é um aldeído. 1 1 A frutose é uma cetona. 2 2 Glicose e frutose são isômeros de função. 3 3 Glicose e frutose são isômeros de posição. 4 4 Glicose e frutose não são isômeros.
002 – (CEFET – Tecnólogo/2006) O ácido butanóico é usualmente conhecido como ácido butírico (do inglês butter,
manteiga), responsável pelo odor desagradável presente na manteiga rançosa. Em relação a esse composto indique a alternativa INCORRETA.
a) Apresenta fórmula molecular C4H8O2. d) É isômero da butanona. b) Se trata de uma substância polar. e) Quando dissolvido em água sofre ionização. c) Pertence a função ácido carboxílico.
003 – (UPE – 2003) De acordo com os estudos de isomeria, todo ácido carboxílico apresenta como isômero funcional um
éster. Constitui exceção a essa regra o ácido:
a) Metanóico b) Etanóico c) Propanóico d) Butanóico e) Benzóico 004 – (UFPE – 1a fase/91) Indique a alternativa que expressa corretamente o tipo de isomeria existente entre os
compostos:
1 – CH3CH2OCH2CH3 2 – CH3CH2CH2CH2OH
a) Compensação b) Posição c) Cadeia d) Ótica e) Função 005 – (FESP – UPE/87) O composto 2, 2, 3 – trimetil – butano, é isômero estrutural de:
a) n – heptano c) 3, 3 – dimetil – hexano e) metil – cilcopropano b) 3 – etil – hexano d) 2 – metil – pentano
006 – (UPE – Quí. I/2007) Analise o equilíbrio representado pela equação química abaixo:
H3C – CHO ⇆ H2C = CH2O
Em relação ao conceito de isomeria, é verdadeiro afirmar que o equilíbrio
a) Não exemplifica caso de isomeria. b) Exemplifica um caso de isomeria de cadeia entre alcenos. c) Apenas evidencia a mudança da fórmula estrutural do etanal para a cetona. d) Evidencia um caso particular de isomeria funcional conhecido com o nome de tautomeria. e) Evidencia tão somente o efeito ressonante entre álcoois insaturados.
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
C C
C C
C
H
O H
O H
H
H
O H
O H
H
O
H
H
C
H
H
O
C C
C C
C
H
O H
O H
H
H
O H
H
H
O H O
G l i c os e F r u t os e
H
C
H
H
O
6 Isomeria Orgânica
007 – (CEFET – Tecnólogo/2006) O ácido butanóico é usualmente conhecido como ácido butírico (do inglês butter, manteiga), responsável pelo odor desagradável presente na manteiga rançosa. Em relação a esse composto indique a alternativa INCORRETA.
a) Apresenta fórmula molecular C4H8O2. d) É isômero da butanona. b) Se trata de uma substância polar. e) Quando dissolvido em água sofre ionização. c) Pertence a função ácido carboxílico.
008 – (COVEST – 1a fase/99) Considerando as estruturas químicas abaixo 1 2 3 É INCORRETO afirmar:
a) 2 e 3 representam um único composto. b) 1 e 2 representam compostos isômeros. c) 1, 2 e 3 são representações diferentes para um mesmo composto. d) 2 e 3 são estruturas de ressonância. e) 1 é a estrutura que melhor representa a deslocalização de elétrons no benzeno.
009 – (CEFET – Tecnólogo/2006) A cada dia que passa a polícia vem tendo mais trabalho para conter o tráfico de drogas.
Uma das estratégias utilizadas é exatamente conter a aquisição de solventes orgânicos com elevado grau de pureza, como a acetona (propanona). Tanto os laboratórios das universidades como os laboratórios das escolas so adquirem esses produtos com uma autorização. Abaixo temos algumas dessas substâncias. Indique a alternativa que apresenta isômeros de função.
a) 1 – butanol e 1 propanol. c) 1 – butanol e propanal. e) 1 – pentanol e 2 – pentanona. b) Butanal e propanal. d) Butanona e 2 – metil – propanal.
010 – (FESP – UPE/96) Num frasco contendo acetona, temos moléculas de propanona e de 2 – propenol em equilíbrio,
como: H2C C CH3 H2C C CH3 H O OH
Trata-se, pois, de um fenômeno de:
a) Isomeria de compensação ou metameria. c) Isomeria geométrica. e) Isomeria de posição. b) Tautomeria. d) Isomeria óptica.
011 – (FESP – UPE/87) O composto 2, 2, 3 – trimetil – butano, é isômero estrutural de:
a) n – heptano c) 3, 3 – dimetil – hexano e) metil – cilcopropano b) 3 – etil – hexano d) 2 – metil – pentano
012 – (FESP – UPE/91) Substituindo-se um dos hidrogênios por um átomo X, quantos compostos diferentes encontramos
para o propano ?
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
Propanona Isopropenol
7 Isomeria Orgânica
013 – (FESP – UPE/91) A propanona e o isopropenol são casos típicos de isomeria...
a) de cadeia b) de tautomeria c) de metameria d) de posição e) estereoisomeria 014 – (UPE – Quí. II/2004) O número de isômeros planos de cadeia aberta que existe com a fórmula C4H7Br é
a) 4. b) 6. c) 5. d) 7. e) 8. 015 – (UPE – Quí. I/2009) Analise atentamente as afirmativas abaixo.
I. O propanol e a propanona exemplificam um caso de isomeria. II. O metoxi–etano é um isômero do 2–propanol. III. 1–propanol é um isômero do 2–propanol. IV. A propilamina é um isômero da trimetilamina.
Estão CORRETAS
a) apenas II e III. b) apenas I, II e III. c) apenas I e II. d) apenas II e IV. e) I, II, III e IV. f) II, III e IV
8 Isomeria Orgânica
03 – Isomeria Espacial Geométrica
Está relacionada com a estrutura espacial dos compostos.
3.A – Isomeria Geométrica ou Cis – trans
Ocorre quando um só composto apresenta duas estruturas espaciais diferentes; uma chamada cis e outra trans.
Condições de Ocorrência em Compostos Acíclicos: 1
a ) O composto deve apresentar ligação dupla.
2a ) Cada carbono da dupla deve apresentar dois ligantes diferentes.
Atenção: Quando o composto obedece a essas duas condições e apresenta um átomo de hidrogênio em cada carbono da dupla, poderemos encontrar para, esse composto, duas formas espaciais diferentes onde um será chamada cis e a outra trans.
Importante: A forma cis ocorre quando cada carbono da dupla apresenta um átomo de hidrogênio e estes estão do mesmo lado da estrutura (em relação ao plano que contém a dupla ligação).
A forma trans ocorre quando cada carbono da dupla apresenta um átomo de hidrogênio e estes estão em lados opostos da estrutura (em relação ao plano que contém a dupla ligação).
Exemplo: Buteno–2
H3C C C CH3 H H
Cis – buteno – 2 Trans – buteno – 2
Condições de Ocorrência em Compostos Cíclicos:
A cadeia fechada deve apresentar dois carbonos com dois ligantes diferentes. Exemplo1: 1, 2 – dimetil – ciclopropano Cis–1, 2–dimetil–ciclopropano Trans–1, 2–dimetil–ciclopropano
R1 R2 R3 R4 Apresenta Isomeria
Geométrica porque possui ligação dupla e
cada carbono da dupla apresenta dois grupos
ligantes diferentes
R1 C C R2
R3 R4
H2C H C C H CH3 CH3
onde: R1 R2 e R3 R4
9 Isomeria Orgânica
3.B – Isomeria Geométrica ou Z – E
Quando no composto que apresenta isomeria geométrica há pelo menos um dos carbonos da dupla sem átomo de hidrogênio, a notação cis–trans não funciona muito bem. Nesse caso, a IUPAC recomenda a utilização dos prefixos E e Z, baseando-se nos seguintes critérios:
Z = Utilizado quando o composto apresentar, do mesmo lado do plano imaginário, os ligantes dos carbonos da dupla com os maiores números atômicos.
E = Utilizado quando o composto apresentar, em lados opostos do plano imaginário, os ligantes dos carbonos da dupla com os maiores números atômicos.
Observação:
Do latim cis = próximo a trans = através de
Do alemão Z: zusammen = juntos E: entgegen = opostos
Exemplo: 2–cloro–but–2–eno
H3C C C CH3 Cℓ H
3.C – Propriedades Fisiológicas dos Isômeros Geométricos
Os isômeros espaciais geométricos, mesmo sendo a mesma substância química, não apresentam os mesmos efeitos sobre os organismos vivos porque suas formas espaciais diferentes são interpretadas de maneiras diferentes pelos organismos.
Por exemplo: os isômeros cis e trans ou Z e E não apresentam o mesmo odor, possuem sabores diferentes e, se um deles atuar como medicamento, certamente o outro não terá o mesmo efeito como medicamento, ou seja se o isômero cis faz bem a saúde, o isômero trans pode fazer mal.
3.D – Propriedades Químicas dos Isômeros Geométricos
Os isômeros espaciais geométricos, apresentam as mesmas propriedades químicas. As reações químicas sofridas pelo cis são as mesmas reações químicas sofridas pelo trans.
Se o isômero Z sofrer uma certa reação, o isômero E sofrerá a mesma reação.
Cuidado: Em moléculas que apresentam pontes de hidrogênio intermoleculares, os isômeros cis e trans podem apresentar reações químicas diferentes, conforme veremos em exemplos logo adiante.
R1 R2 R3 R4
Cℓ CH3 C C H3C H
Os dois ligantes de maiores números atômicos ( Cℓ e CH3 ) estão do mesmo lado do plano imaginário que contém a ligação dupla.
Ligantes: C Cℓ H Números atômicos: 6 17 1
Os dois ligantes de menores números atômicos ( CH3 e H ) estão do mesmo lado do plano imaginário que contém a ligação dupla.
H3C CH3 C C Cℓ H Os dois ligantes de menores números
atômicos ( CH3 e H ) estão em lados opostos do plano imaginário que contém a ligação dupla.
Os dois ligantes de maiores números atômicos ( Cℓ e CH3 ) estão em lados opostos do plano imaginário que contém a ligação dupla.
O composto será chamado
Z–2–cloro–but–2–eno
O composto será chamado
E–2–cloro–but–2–eno
10 Isomeria Orgânica
3.E – Propriedades Físicas dos Isômeros Geométricos Nos isômeros geométricos tudo depende de uma análise da polaridade da molécula, por exemplo, na extrema maioria dos isômeros cis e trans ou Z e E:
A forma cis é mais polar que a forma trans.
Por ser mais polar, a forma cis possui maior ponto de fusão e ebulição. Por apresentar maior polaridade, as partículas cis ficam mais próximas umas das outras, aumentando
assim a densidade.
Por apresentar maior polaridade, as partículas cis são mais solúveis em água (que também é polar) e menos solúveis em gorduras (apolares). Conseqüentemente, a forma trans, que tende a ser apolar, é mais solúvel em gorduras e menos solúvel em água.
Exemplo1: 1,2 – dicloro – eteno exemplifica o que ocorre com isômeros geométricos que não apresentam pontes de hidrogênio...
Exemplo2: Ácido butenodióico exemplifica o que ocorre com isômeros geométricos que apresentam pontes de hidrogênio...
H C C H Cℓ Cℓ
C C C H H
O C OH
O HO
11 Isomeria Orgânica
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
016 – (FESP – UPE/85) Dadas as estruturas dos ácidos maleico e fumárico, respectivamente, citar a que tipo de isomeria
a que pertencem:
H COOH H COOH C C C C H COOH HOOC H
a) Isomeria de compensação ou metameria c) Isomeria geométrica e) Isomeria funcional b) Isomeria óptica d) Tautomeria
Demonstram a possibilidade de apresentarem isomeria “cis-trans”, então este tipo de isomeria aparece nos compostos:
a) I e III b) I e II c) I e IV d) II e III e) III e IV
018 – (UFPE – 1a fase/98) O bicho da seda libera um composto chamado bombicol para se comunicar com outros indivíduos de sua espécie. O bombicol é um álcool primário de cadeia muito longa contendo duas ligações duplas, uma cis e outra trans na cadeia de carbono. Nenhum de seus vários isômeros tem efeito no processo de comunicação entre esses insetos. Qual das estruturas abaixo representa o bombicol?
OH
a) H CH2(CH2)5CHCH2CH3 CH3CH2CH2 C C C C H H H b) H CH2(CH2)5CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2 C C C C H H H OH c) CH3CH2CH2 H C C CH2(CH2)5CHCH2CH3 H C C H H H H d) CH3CH2CH2 C C C C CH2(CH2)5CH2CH2CH2OH H H OH e) H CH2(CH2)5CH2CH2CH2 H C C C C H CH3CH2CH2 H
12 Isomeria Orgânica
019 – (UFPE – 1a fase/2006) O óleo de soja, comumente utilizado na cozinha, contém diversos triglicerídeos (gorduras),
provenientes de diversos ácidos graxos, dentre os quais temos os mostrados abaixo. Sobre esses compostos, podemos afirmar que:
C H 3 ( C H 2 ) 16 C O O H
( 1 )
( C H 2 ) 7 C O O H
H
C H 3 ( C H 2 ) 7
H
( 3 )
H
( C H 2 ) 7 C O O H
C H 3 ( C H 2 ) 7
H
( 2 )
C H 2
H
C H 3 ( C H 2 ) 4
H H
( C H 2 ) 7 C O O H
H
( 4 )
a) O composto 1 é um ácido carboxílico de cadeia insaturada. b) Os compostos 2 e 3 são isômeros cis–trans. c) O composto 2 é um ácido graxo de cadeia aberta contendo uma dupla ligação (cis). d) O composto 3 é um ácido graxo de cadeia fechada contendo uma insaturação (cis). e) O composto 4 é um ácido carboxílico de cadeia aberta contendo duas duplas ligações conjugadas entre si.
020 – (UFPE – 1a fase/2001) Um determinado jornal noticiou que"... a explosão foi causada pela substituição acidental do solvente trans–1,2–dicloroeteno pelo cis–1,2–dicloroeteno, que possui ponto de ebulição menor ...". Sobre esta notícia podemos afirmar que:
a) É incorreta, pois estes dois compostos são isômeros, portanto possuem as mesmas propriedades físicas. b) É correta, pois o trans–1,2–dicloroeteno é polar, portanto deve ter ponto de ebulição maior que o do
cis–1,2–dicloroeteno, que é apolar. c) É incorreta, pois o trans–1,2–dicloroeteno é apolar, portanto deve ter ponto de ebulição menor que o do
cis–1,2–dicloroeteno, que é polar. d) É correta, pois o trans–1,2–dicloroeteno é apolar, portanto deve ter ponto de ebulição maior que o do
cis–1,2–dicloroeteno, que é polar. e) É incorreta, pois estes dois compostos são tautômeros e possuem o mesmo momento dipolar, portanto possuem
o mesmo ponto de ebulição. 021 – (UFPE – 1
a fase/2003) A molécula de retinal está envolvida diretamente no mecanismo da visão e identificação de
cores. Na presença de luz, o retinal sofre a seguinte reação química:
Sobre esta equação química, pode-se afirmar que:
a) Representa uma reação de isomerização cis-trans ou E-Z. d) Representa uma reação ácido-base. b) Representa uma reação de isomerização R-S. e) Não está corretamente balanceada.
c) Representa uma reação de óxido-redução.
h
CHO
CHO
13 Isomeria Orgânica
04 – Isomeria Espacial Óptica
4.A – Atividade Óptica de uma Substância
Chamamos de atividade óptica, a propriedade que algumas substâncias químicas apresentam de alterar, desviar o plano de vibração da luz polarizada.
Atividade óptica é o fenômeno pelo qual uma substância pode desviar (alterar) o plano de vibração da luz polarizada. Considerando que uma mesma substância pode alterar de várias formas o plano de vibração da luz
polarizada, concluímos que uma só substância química pode apresentar diversos isômeros ópticos.
Esse fenômeno é decorrente de uma assimetria molecular apresentada pela estrutura espacial de certos compostos.
Um dos fatores responsáveis pela assimetria da molécula é a presença do carbono assimétrico.
Carbono assimétrico ou centro quiral ( * ) é aquele que apresenta quatro ligantes diferentes.
Onde: R1 R2 R3 R4 R1 Exemplo1: Ácido 2–amino propanóico (ou alanina) H O H3C C C OH NH2 Exemplo2: Quantos carbonos assimétricos existem na estrutura do pentahidroxi-hexanona–2 ? Importante: Todo composto que possui carbono assimétrico, apresenta o fenômeno da isomeria óptica. Porém nem todo composto que apresenta isomeria óptica terá carbono assimétrico.
*
Observe que o carbono assinalado apresenta quatro ligantes diferentes:
H3C H NH2 COOH
Esta molécula apresenta atividade óptica em função da presença deste carbono assimétrico.
Desvio do plano de vibração da luz polarizada
Plano de vibração da luz polarizada
OH H OH H OH H C C C C C C H H OH H OH O H
R1 R2 C R4 R3
*
14 Isomeria Orgânica
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco 022 – (UPE – Quí. II/2007) Analise as estruturas I, II, III e IV, abaixo.
É correto afirmar que
a) Somente as estruturas I e II apresentam isomeria ótica. b) Somente as estruturas I e III apresentam atividade ótica. c) Somente as estruturas III e IV apresentam atividade ótica. d) Somente as estruturas I e IV apresentam isomeria ótica. e) Todas apresentam atividade ótica.
023 – (UFPE – 2a fase/89) Assinale os itens certos na coluna I e os errados na coluna II.
I II 0 0 O ácido acético é isômero de função do álcool etílico. 1 1 O buteno – 2 apresenta isomeria geométrica. 2 2 O butanol – 2 é um composto opticamente ativo. 3 3 Todos os alcenos apresentam isomeria geométrica. 4 4 O propanol – 2 é isômero de posição do propanol – 1.
024 – (UFPE – 1a fase/2003) A origem da homoquiralidade da nossa biota é um dos grandes mistérios da ciência
moderna. Das moléculas abaixo, de ocorrência comum nos seres vivos, qual não apresenta centro quiral (centro assimétrico ou centro estereogênico) ?
CH2OH
CH3
H OH
( I )
CH2OH
CH3
HO H
( II )
CH2OH
CH2OH
H OH
CH2OH
CH2OH
HO H
( IV ) ( III )
frutose
O
H
OH H
H
HO
HO CH2OH
CH2OH
a)
guanina
N
HN
NH
N
O
H2N
b)
tirosina
NH2
HOOC
HO
c)
norepinefrina
HO
HO NH2
OH
d)
prostaglandina H2
COOH
OH
e)
15 Isomeria Orgânica
025 – (UFPE – 2a fase/2005) Diversos compostos orgânicos são responsáveis pelo odor de vários alimentos. Dentre eles,
podemos citar:
C C H C
O
H
O H
O C H 3
C O H
O
O
H 3 C
( C H 2 ) 7 C H 3
H N H 2
I . C a n e l a I I . P e i x e I I I . L a r a n j a I V . B a u n i l h a
A partir das estruturas acima pode-se afirmar que:
I II 0 0 A nomenclatura do composto orgânico responsável pelo aroma da canela, é 3-fenilpropanal. 1 1 A cicloexilamina possui um centro estereogênico (quiral). 2 2 O acetato de octila, responsável pelo aroma da laranja, apresenta uma função éter. 3 3 O composto responsável pelo aroma da baunilha, apresenta as funções fenol, aldeído e éter. 4 4 O composto responsável pelo aroma da canela, pode apresentar isomeria cis-trans.
026 – (UPE – Quí. I/2005) Analise as proposições de química orgânica.
I II 0 0 O benzeno e a água são usados como solventes orgânico e inorgânico, respectivamente. 1 1 Os radicais etil e t-butil, ao se ligarem, produzem o composto 2,2 – dimetil-butano. 2 2 O benzeno, por ser um solvente orgânico, é constituído de moléculas polares cíclicas. 3 3 O dióxido de carbono é um dos produtos da combustão completa de um hidrocarboneto. 4 4 As moléculas do etino, metano e água são, respectivamente, linear, tetraédrica e angular.
027 – (UFPE – 2a fase/2005) A tetraciclina é um antibiótico com a seguinte fórmula estrutural:
H3C OHN(CH3)2
OH
CONH2
OO OHOH
Podemos dizer, portanto, que a tetraciclina:
I II 0 0 Apresenta quatro anéis aromáticos, duas funções cetona e uma função amida. 1 1 É um aminoácido cíclico. 2 2 Apresenta cinco centros estereogênicos (quirais). 3 3 Possui quatro hidroxilas, uma das quais faz parte de um grupo fenol. 4 4 É um composto altamente volátil devido a sua baixa massa molecular.
028 – (FESP – UPE/2006 – Quí. I) Entre os compostos de fórmula geral CnH2n + 2 , o mais simples e o que apresenta
isomeria ótica é:
a) Pentano b) 2, 3–dimetil–butano c) 2–metil–3–etil–penteno d) 3–metil–hexano e) 5–metil–pentano
029 – (FESP – UPE/94) Qual dentre os seguintes ácidos monocarboxílicos, de fórmula C5H10O2, apresenta isomeria
óptica?
a) Ácido 2 – metil – butanóico c) Ácido pentanóico e) Ácido pentanodióico b) Ácido 3 – metil – butanóico d) Ácido 2 – metil – pentanóico
16 Isomeria Orgânica
030 – (UPE – Quí. I/2005) A teoria metabólica explica que as “cãibras musculares” ocorrem, quando o músculo se torna intoxicado por metabólicos provenientes da atividade contrátil. Entretanto, uma substância tóxica ao músculo é o ácido lático, que resulta da desintegração incompleta dos carboidratos, processo este conhecido com o nome de glicólise anaeróbia. Esse processo é realizado no sarcoplasma das fibras musculares, ou seja, o ácido lático vai sendo produzido no interior das células. Dessa forma, o ácido produzido aumenta consideravelmente a acidez no meio intracelular, podendo afetar profundamente o funcionamento das fibras musculares e causar, entre outros distúrbios, as “cãibras musculares”.
Em relação ao texto, pode-se afirmar como verdadeiro que:
a) As cãibras são conseqüências do excesso de ácido lático produzido pela combustão da glicose. b) O pH do meio intracelular aumenta proporcionalmente à produção de ácido lático. c) O ácido lático, produzido no interior das células, apresenta, em sua molécula, um carbono assimétrico. d) A desintegração dos carboidratos ocorre por excesso de oxigênio, pois só assim se forma o ácido lático. e) As cãibras resultam da escassez de ácido lático no interior das células, condição essa para que haja uma
diminuição de pH no meio intracelular. 031 – (FESP – UPE/96) O composto de fórmula geral R – OH , 2,4 – dimetil – 3 – hexanol, apresenta em seu esqueleto:
a) 1 (um ) carbono assimétrico. b) 2 (dois) carbonos assimétrico. c) 3 (três) carbonos assimétricos e 3 (três) carbonos terciários. d) Nenhum carbono assimétrico e 3 (três) carbonos secundários. e) Nenhum carbono assimétrico e 3 (três) carbonos primários.
032 – (FESP – UPE/2006 – Quí. II) Analise as afirmativas acerca dos diversos compostos orgânicos e suas propriedades e
assinale-as devidamente.
I II 0 0 Os compostos butanal e metilpropanal exemplificam um caso de isomeria espacial. 1 1 Os isômeros de posição pertencem à mesma função orgânica e possuem a mesma cadeia, mas diferem entre si
apenas quanto a posição do hetero-átomo. 2 2 Um hidrocarboneto cíclico pode ser isômero de um hidrocarboneto alifático insaturado. 3 3 Os cresóis, C7H8O, são conhecidos como quimicamente como hidroximetilbenzenos e podem apresentar
isomeria plana, tanto de função como de posição. 4 4 A atividade ótica de uma substância está relacionada com a simetria cristalina ou molecular das substâncias.
033 – (UFPE – 2a fase/2008) Os compostos orgânicos ilustrados abaixo apresentam diversas atividades biológicas
relevantes. Sobre esses compostos, analise as afirmações a seguir.
(I) (II) (III)
I II 0 0 Os compostos (I) e (III) apresentam a função amina. 1 1 Os três compostos apresentam carbonos com hibridização sp
2 e sp.
2 2 Os três compostos apresentam isomeria óptica. 3 3 O composto (II) apresenta isomeria cis-trans, e o isômero ilustrado acima é o trans. 4 4 O composto (III) apresenta dois carbonos assimétricos (quirais).
C H 3 H 3 C
O
H
N N
C H 3
N
O H
N
H
H O
C H 3
C H 3
17 Isomeria Orgânica
034 – (UFPE – 1a fase/94) Os amino-ácidos que constituem as proteínas têm fórmula geral
H H2N C COOH R
Onde R representa qualquer dos vinte diferentes resíduos possíveis. Com qual dos resíduos relacionados abaixo o amino-ácido não apresenta atividade ótica ?
a) CH3 b) H2COH c) HC(CH3)2 d) H2CCOOH e) H 035 – (Universidade Federal do Vale do São Francisco/2006) A lactona mostrada abaixo foi identificada como um
feromônio de reconhecimento da rainha para a espécie Solenopsis invicta e exerce o papel de atrair e guiar as formigas operárias na direção da rainha. Quantos carbonos assimétricos são encontrados na estrutura desse feromônio?
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
036 – (UFPE – 2a fase/2001) O composto mostrado na figura abaixo é um exemplo da vasta classe de compostos conhecidos como esteróides. Considerando sua estrutura molecular, pode-se afirmar que existe(m)
I II 0 0 Quatro carbonos com hibridização sp
2.
1 1 Uma função éster e uma função cetona. 2 2 Uma função aldeído e uma função álcool. 3 3 Três carbonos quaternários. 4 4 Somente três centros quirais (carbonos assimétricos).
037 – (FESP – UPE/84) Entre as moléculas abaixo:
I – H3C CH2 COOH IV – HOOC CH CH2 COOH II – H3C CH2 CHO OH III – H3C CH CH3 V – CH2 OH
Apresenta atividade óptica:
a) I e IV b) IV e II c) V d) IV e) I, II e IV
O
OCH3
OH3C
H3C OH
18 Isomeria Orgânica
038 – (UFPE – 1a fase/89) Na estrutura R
O CH3 C C OH R
Quando se substitui R por alguns radicais, o composto adquire atividade óptica. Qual dos itens indica corretamente esses radicais?
a) Metil e etil b) Metil e propil c) Etil e propil d) Dois radicais metil e) Dois radicais etil 039 – (UFPE – 2
a fase/96) A cortisona é um esteróide que possui efeito anti-inflamatório e é importante no tratamento
da asma e de artrite. A partir de sua estrutura, podemos afirmar que a cortisona:
I II 0 0 Possui 6 carbonos assimétricos. 1 1 Possui uma função de álcool primário e outra de álcool secundário. 2 2 Possui três funções de cetona. 3 3 Apresenta atividade óptica devido apenas aos carbonos que possuem grupamentos metílicos. 4 4 Pode apresentar tautomeria.
040 – (FESP – UPE/94)
I II
0 0 Nos haletos, o halogênio representa o radical ou grupo funcional, pois dele dependem as propriedades químicas da função.
1 1 Os éteres são também denominados óxidos orgânicos e podem ser considerados como derivados da água. 2 2 O radical funcional carbonila – CO – é o grupo funcional dos aldeídos. 3 3 O chumbo – tetra – etila usado como aditivo na gasolina é um composto de Grignard. 4 4 Qualquer reação que venha eliminar a assimetria do carbono central fará desaparecer a atividade óptica de um
composto. 041 – (Unicap – Quí. II/90) Sobre os compostos:
I II 0 0 O composto II é opticamente ativo. 1 1 Os compostos I e II são isômeros de posição. 2 2 Somente o composto I apresenta isomeria geométrica. 3 3 O composto IV é isômero funcional do etanol. 4 4 A substituição do grupo hidroxila pelo Br, no composto II, acarretará a perda de sua atividade óptica.
OH
H
H
CH3
CH3
H
O
O
CH2OH C O
19 Isomeria Orgânica
042 – (UFPE – 1ª fase/2009) Uma das reações químicas responsáveis pela visão humana envolve os dois isômeros da molécula do retinal:
Logo, podemos concluir que:
1) o retinal é um ácido carboxílico que contém seis duplas ligações conjugadas. 2) com relação aos carbonos 11 e 12, o composto A é identificado como isômero trans, e o composto B, como
isômero cis. 3) os compostos A e B também são isômeros óticos devido ao carbono assimétrico (quiral) presente na posição 6.
Está(ão) correta(s):
a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 2 e 3 apenas e) 1, 2 e 3
043 – (UFPE – 1ª fase/2009) O Ecstasy é uma droga sintética fabricada em laboratórios clandestinos a partir do safrol,
conforme descrito abaixo:
Com relação à síntese e aos compostos descritos acima, podemos afirmar que:
1- o safrol e o isosafrol são isômeros de posição; portanto, podemos dizer que a reação na presença de KOH é uma reação de isomerização.
2- o composto intermediário C apresenta um anel aromático, uma função cetona e um centro assimétrico (carbono quiral).
3- o Ecstasy obtido a partir deste procedimento deve ser uma mistura de isômeros óticos, devido à presença de um centro assimétrico (carbono quiral) nesta molécula.
Está(ão) correta(s):
a) 1 apenas b) 2 apenas c) 3 apenas d) 1 e 3 apenas e) 1, 2 e 3
O C H
A
CH3 H3C CH3 CH3
CH3
1
2
3
4
5
6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
B
CH3 H3C CH3
CH3 H3C
C H O
1
2
3
4
5
6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
KOH
O
O
Safrol
O
O
Isosafrol
NaOH Aℓ, Hg2Cℓ2
CH3 – NH2
H2O2
O H
OH
O
O CH3
O
Composto C
O
O
N
CH3
Carbono quiral H
Ecstasy
20 Isomeria Orgânica
044 – (UFPE – 1ª Fase/2007) A partir das estruturas moleculares abaixo, podemos afirmar que:
1) Os compostos representados em (I), geranial e heral, apresentam isomeria cis/trans. 2) Os compostos representados em (II) são exatamente iguais; portanto não apresentam nenhum tipo de isomeria. 3) Os ácidos representados em (III) são diferentes; portanto, não apresentam nenhum tipo de isomeria.
Está(ão) correta(s):
a) 1 e 3 apenas b) 1, 2 e 3 c) 3 apenas d) 1 apenas e) 2 e 3 apenas
045 – (FESP – UPE/84) A ocorrência de carbono assimétrico numa estrutura é ponto fundamental da isomeria óptica. Assinale, pois, o número de carbonos assimétricos da estrutura seguinte:
a) Seis b) Quatro c) Cinco d) Três e) Nenhum 046 – (FESP – UPE/84) A estrutura anterior é de um:
a) Composto oxidante b) Poliálcool simples c) Hexanol d) Polihidróxialdeído e) Aldohexanal 047 – (UPE – Vestibular Seriado – 3º ano/2010) Submeteram-se, em laboratório, à hidrogenação catalítica os seguintes
alcenos: 2,4-dimetil-pent-2-eno, 3-metil-hex-3-eno e 3,5-dimetil-hept-3-eno. Constata-se, após o término das reações de hidrogenação, que
a) o 3,5-dimetil-hept-3-eno não origina hidrocarbonetos opticamente ativos. b) apenas o 3-metil-hex-3-eno origina um hidrocarboneto opticamente ativo. c) apenas o 2,4-dimetil-pent-2-eno origina um hidrocarboneto opticamente ativo. d) apenas o 2,4-dimetil-pent-2-eno não origina hidrocarboneto opticamente ativo. e) todos os alcenos ramificados, quando hidrogenados, originam hidrocarbonetos opticamente ativos.
H O C
H C OH HO C H H C OH H C OH CH2OH
21 Isomeria Orgânica
4.B – Significado da Isomeria Óptica:
Isômeros ópticos são estruturas espaciais diferentes de uma mesma substância, que apresentam a propriedade física de desviar (de formas diferentes) o plano de vibração da luz polarizada.
As moléculas assimétricas podem alterar o plano da vibração da luz polarizada para direita ou para esquerda...
Isômero Dextrógiro: É o isômero óptico que desvia a luz polarizada para a direita (d+).
Isômero Levógiro: É o isômero óptico que desvia a luz polarizada para esquerda (ℓ–).
O fato de uma só substância poder apresentar vários comportamentos ópticos diferentes ainda é um dos mistérios da química.
O que vamos comentar a partir deste ponto é apenas um modelo proposto pelos cientistas para tentar entender ou pelo menos explicar o fenômeno da isomeria óptica.
Os diferentes desvios do plano de vibração da luz polarizada estão associados às diferentes imagens que se pode ter do carbono quiral, onde cada imagem apresentaria uma atuação diferente sobre o plano de vibração da luz.
Especula-se, então que o isômero dextrógiro é uma estrutura oposta a do levógiro, como se um deles fosse semelhante à imagem do outro projetada em um espelho.
Os isômeros dextrógiro e levógiro são a imagem especular um do outro.
Enantiomorfos ou antípodas ópticos: É a denominação dada aos pares de isômeros dextrógiro/levógiro que apresentam a mesma intensidade no ângulo de desvio do plano de vibração da luz polarizada (logicamente que em sentidos opostos). Os enantiomorfos ao serem misturados geram misturas opticamente inativas.
Diastereoisômeros: É a denominação para qualquer par de isômeros ópticos (dextrógiro/levógiro,
dextrógiro/dextrógiro ou levógiro/lévógiro) que não apresentam ângulos exatamente opostos de desvio do plano de vibração da luz polarizada.
Mistura racêmica: Mistura em quantidades iguais de antípodas ópticos na qual o desvio do plano de vibração da luz
polarizada da estrutura dextrógira, é anulado pelo desvio provocado pela forma levógira, não havendo, assim, atividade óptica. A mistura racêmica é opticamente inativa por compensação externa .
Compensação externa é o termo empregado quando duas moléculas anulam as atividades ópticas uma da outra, ou
seja, quando uma estrutura dextrógira tem sua atividade óptica externamente anulada por uma estrutura levógira.
H3C
NH2
H
O C OH
O C HO
CH3
NH2
H
Se essa forma corresponder ao
isômero levógiro.... ...então sua estrutura inversa...
...corresponderá ao
isômero dextrógiro.
22 Isomeria Orgânica
Exemplo: Vamos supor dois compostos diferentes com carbonos assimétricos diferentes. Cada um deles deve apresentar dois isômeros opticamente ativos, um dextrógiro e outro levógiro...
Alanina Ácido láctico Analisando outras possibilidades...
4.C – Isomeria Óptica em Compostos com Vários Carbonos Assimétricos
Nos exemplos anteriores, observamos que se determinado composto possui apenas um carbono quiral, então apresentará os seguintes isômeros ópticos...
...dois isômeros opticamente ativos, sendo um dextrógiro e outro levógiro... ...uma mistura racêmica, opticamente inativa...
...totalizando três isômeros ópticos.
Porém quando um composto possui vários carbonos quirais, existirão muito mais formas, opticamente, ativas e inativas. Segundo os químicos Le Bel e Van’t Hoff é possível determinar o número de isômeros ópticos ativos e inativos produzidos por uma estrutura orgânica: Determina o número de isômeros opticamente ativos Determina o número de misturas racêmica (isômeros opticamente inativos) Observação: Quando se fala em quantidade de isômeros ópticos, refere-se ao somatório dos números de isômeros
Enantiormofos ou antípodas ópticos ou mistura racêmica
Enantiormofos ou antípodas ópticos ou mistura racêmica
levógiro +α dextrógiro –β
+α – β
Diasterioisômeros
levógiro +β dextrógiro –α
+β –α
Diasterioisômeros
dextrógiro –β dextrógiro –α
–α
Diasterioisômeros
– β
H O H3C C C OH NH2
*
H O H3C C C OH OH
*
23 Isomeria Orgânica
Testes dos Maiores Vestibulares de Pernambuco
Exemplo: Determine o número de isômeros ópticos ativos e inativos do pentahidroxi-hexanal.
4.D – Propriedades Fisiológicas dos Isômeros Ópticos
Os isômeros espaciais, mesmo sendo a mesma substância química, não apresentam os mesmos efeitos sobre os organismos vivos porque suas formas espaciais diferentes são interpretadas de maneiras diferentes pelos organismos.
Por exemplo: os isômeros dextrógiro e levógiro não apresentam o mesmo odor, possuem sabores diferentes e, se um deles atuar como medicamento, certamente o outro não terá o mesmo efeito como medicamento.
4.E – Propriedades Químicas dos Isômeros Ópticos
Os isômeros espaciais, sejam isômeros ópticos ou geométricos apresentam as mesmas propriedades químicas. As reações químicas sofridas pelo dextrógiro são as mesmas reações químicas sofridas pelo levógiro.
Se o isômero cis sofrer uma certa reação, o isômero trans sofrerá a mesma reação.
4.F – Propriedades Físicas dos Isômeros Ópticos
Os isômeros ópticos apresentam as mesmas propriedades físicas, como por exemplo, pontos de fusão e ebulição, densidade, calor específico entre outras. A única diferença do ponto de vista físico está no desvio do plano de vibração da luz polarizada. 048 – (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco – IFPE/2010) Os carboidratos, também
conhecidos como hidratos de carbono, são uma das principais fontes rápidas de energia para o nosso organismo. Citam-se como exemplos: glicose, frutose e galactose. Abaixo está expressa a fórmula estrutural da frutose, também conhecida como levulose.
OH O H OH OH OH H2C C C C C CH2 OH H H Frutose
Analise as seguintes afirmações em relação à estrutura da frutose.
I. Sua cadeia carbônica pode ser classificada como: aberta, saturada, normal e homogênea. II. Apresenta três carbonos assimétricos. III. Todos os carbonos apresentam hibridação sp
2.
IV. Tem fórmula molecular C6H12O8. V. Apresenta oito isômeros opticamente ativos.
Estão corretas, apenas:
a) I, II e IV b) II e III e IV c) III, IV e V d) I, II e V e) IV e V
OH H OH H OH O H C C C C C C OH H OH H OH H
* * * *
n = 4 carbonos assimétricos Iativos = 2n = 24 = 16 formas opticamente
049 – (UFPE – 2a fase/92) Sobre isomeria, pode-se afirmar:
I II 0 0 Os aldeídos são isômeros funcionais dos ácidos carboxílicos correspondentes. 1 1 O buteno – 2 apresenta isomeria geométrica. 2 2 A isomeria óptica decorre de uma assimetria molecular. 3 3 As aminas são isômeros funcionais das amidas correspondentes. 4 4 A mistura, em quantidades iguais, de um par de enantiômeros é denominada mistura racêmica.
050 – (UFPE – 2
a fase/2010) Em relação ao hidrocarboneto a seguir, podemos fazer as seguintes afirmações.
CH3 CH3 C C CH2 C CH2 CH3 H CH3 CH2 CH2 CH3
I II 0 0 É um composto que apresenta isomeria cistrans. 1 1 É um composto que não apresenta isomeria de função. 2 2 Seu nome é 3,5-dimetil-3-n-propil-5-hepteno. 3 3 Apresenta somente ligações sp3.
4 4 É um composto que apresenta um carbono quiral. 051 – (UPE – Quí. II/2010) Sobre a Isomeria, analise as afirmativas abaixo e assinale a VERDADEIRA.
a) Na isomeria de cadeia, a classe funcional a que pertencem os isômeros é diferente. b) Duas substâncias que formam um par, tal que uma é imagem especular da outra, são denominadas de aquirais. c) As propriedades físicas de duas substâncias enantiômeras são iguais, exceto o desvio que elas produzem no plano da luz polarizada. d) Os diastereoisômeros são isômeros enantiomorfos, que apresentam propriedades físicas e químicas iguais. e) A mistura racêmica é uma mistura equimolar, opticamente ativa, formada, exclusivamente, por isômeros que apresentam a mesma massa molar.
052 – (Unicap – Quí. II/93) Questão referente à isomeria.
I II 0 0 O pentadieno – 1, 3 apresenta quatro isômeros geométricos. 1 1 O ácido 2 – cloro – propanóico apresenta somente 2 (dois) isômeros opticamente ativos. 2 2 Butano e ciclobutano são isômeros de cadeia. 3 3 Os isômeros CIS apresentam ligantes iguais no mesmo carbono. 4 4 Pentanol – 1 e pentanol – 2 são isômeros de compensação.
053 – (FESP – UPE/2006 – Quí. II) Glicerina é uma substância utilizada na indústria, a exemplo da fabricação de tintas,
cosméticos, explosivos e medicamentos. Em relação a esse composto, assinale a afirmação falsa.
a) Reage com ácidos carboxílicos, formando ésteres em reação de esterificação. b) Reage com ácido nítrico, produzindo trinitroglicerina. c) Não apresenta isomeria geométrica cis-trans. d) Sua combustão completa produz gás carbônico e água. e) Apresenta isomeria ótica, por possuir carbono assimétrico.
055 – (UFPE – 2a fase/2003) A molécula de ingenol é um produto natural extraído de plantas, e seus derivados apresentam inúmeras atividades biológicas, como por exemplo, agentes antileucêmicos e inibidores da reprodução do vírus causador da imunodeficiência humana. Somente após 16 anos de pesquisas é que a sua síntese total foi finalizada e envolveu 43 etapas com rendimento médio de 80% por etapa. Sobre a estrutura molecular do ingenol podemos afirmar que:
I II 0 0 possui cinco átomos de carbono e um átomo de oxigênio com hibridização sp2. 1 1 possui oito centros assimétricos (quirais ou estereogênicos). 2 2 possui funções álcool, aldeído e alqueno. 3 3 possui anéis de quatro, cinco e sete membros. 4 4 possui isomeria espacial cis-trans.
056 – (UFPE – 2
a fase/2004) O citral é uma mistura de isômeros (geranial e neral), obtida a partir do óleo essencial do
limão. Devido ao seu odor agradável, é bastante utilizado na preparação de perfumes cítricos. A partir das estruturas apresentadas, podemos dizer:
I II
0 0 O geranial é o isômero trans (ou E), e o neral é o isômero cis (ou Z). 1 1 O geranial e neral apresentam a mesma fórmula molecular C5H14O. 2 2 Geranial e neral apresentam uma carbonila como grupo funcional e, por isso, são chamados de cetona. 3 3 Geranial e neral são temperos que apresentam isomeria espacial (óptica). 4 4 Geranial e neral apresentam uma dupla ligação conjugada a uma carbonila.
057 – (FESP – UPE/95) No aminoácido “alanina”, cuja estrutura é a seguinte:
H O CH3 C C O– NH3
+ Podem ocorrer os seguintes casos de isomeria:
a) Óptica, de posição e de função. c) Tautomeria, de cadeia e óptica. e) Óptica, de posição e cis–trans. b) Cis–trans, metameria e de posição. d) De cadeia, de posição e de função.
058 – (Unicap – Quí. I/95)
I II
0 0 O 2 – metil – butano é um composto aberto, ramificado, homogêneo e saturado. 1 1 Ciclopropano e propeno são isômeros de cadeia. 2 2 Com o ácido 2 – cloro – propanóico, encontramos 3 isômeros ópticos ativos. 3 3 O composto 3 – cloro – penteno – 2 não apresenta isomeria CIS-TRANS. 4 4 Para um composto orgânico apresentar isomeria óptica, é necessário apresentar obrigatoriamente um
carbono assimétrico.
HO HO
OH OH
H
H
H
O
H
O
Geranial
H O
Neral
26 Isomeria Orgânica
059 – (UFPE – 2a fase/94) Quantos elétrons formam ligações em torno de átomos de carbono assimétrico na molécula de – D – glicose, representada abaixo ?
CH2OH C O H H H C C H OH OH OH C C OH H 060 – (UFPE – 1
a fase/97) Os compostos I e II são estereoisômeros da carvona, e possuem sabores diferentes. O
estereoisômero I é o responsável pelo sabor de hortelã e o II pelo sabor de um condimento exótico, a alcarávia. Em relação a estes compostos é incorreto afirmar:
a) Tanto o composto I como o II possuem uma ligação dupla conjugada a carbonila. b) Os compostos I e II são opticamente ativos. c) O composto I é a imagem especular de II. d) Os compostos I e II possuem propriedades químicas diferentes. e) I e II constituem um par de enantiômeros.
061 – (Unicap – Quí. I/97) Observe os compostos a seguir:
A) Butano B) Propanol – 1 C) Propanona D) Ácido butanóico E) Dimetilamina F) Ciclopentano
I II
0 0 Os compostos B e C são isômeros de função. 1 1 Os compostos A e D são heterólogos. 2 2 Os compostos C e E são compostos carbonilados. 3 3 O composto C é um solvente aplicado em tintas. 4 4 Os composto A e F são hidrocarbonetos alicíclicos.
H2C C CH3
CH3
O
H
CH3
O
C CH2 H3C
H
27 Isomeria Orgânica
4.G – Demonstração das Leis de Le Bel e Vant’Hoff
Tomando como exemplo o ácido –hidróxi––metil–succínico
H H HOOC C C COOH OH CH3 +a +b = +(a+b) –a – b = – (a+b) +a – b = +(a – b) – a +b = – (a – b) d1 ℓ1 d2 ℓ2 R1 R2 Conclusões:
1a ) Encontramos 4 isômeros ativos (d1, ℓ1, d2, ℓ2) e 2 isômeros inativos ou racêmicos (R1 e R2), fazendo um total de 6 isômeros ópticos.
2a ) As misturas racêmicas R1 e R2 são denominadas de inativas por compensação externa.
COOH
OH H
COOH
CH3 H
HOOC
HO
H3C H
H
HOOC
+a –a
+b –b
COOH
OH H
HOOC
HO H +a –a
COOH
H3C H +b
H H3C
HOOC
–b
Vamos admitir que este carbono provoca um
desvio de um ângulo a.
Vamos admitir que este carbono provoca um
desvio de um ângulo b. * *
28 Isomeria Orgânica
4.H – Isomeria Óptica em Compostos com Dois Carbonos Assimétricos Iguais
Neste caso (muito particular) não são obedecidas as Leis de Le Bel e Van’t Hoff. Vamos tomar como exemplo o ácido di – hidroxi – succínico...
H H HOOC C C COOH OH OH ...e vamos observar suas possíveis formas espaciais... +a +ab = +2a –a – a = – 2a +a – a = 0 não existe d ℓ R1 Conclusão: Encontramos 2 isômeros ativos, 1 isômero inativo por compensação externa (racêmico) e 1 outro isômero
inativo por compensação interna (meso), fazendo um total de 4 isômeros ópticos (O que não obedece às previsões das leis de Le Bel e Van’t Hoff).
Vamos admitir que este carbono provoca um
desvio com um ângulo a.
COOH
OH H
COOH
OH H
HOOC
HO
HO H
H
HOOC
COOH
OH H
H HO
+a –a
+a –a
+a
–a
Note que esta estrutura não provoca desvio, pois há uma compensação interna...
(+a – a = 0)
Nesse caso não temos o antípoda óptico
correspondente.
Chamaremos de meso o isômero opticamente inativo por compensação interna.
HOOC
Vamos admitir que este carbono provoca um
desvio com um ângulo a. * *
29 Isomeria Orgânica
05 – Isomeria Óptica sem Carbono Assimétrico
5.A – Nos compostos alênicos
Compostos alênicos são todos aqueles derivados do propadieno, o mais simples dos alcadienos. Esses derivados apresentarão atividade óptica desde que: Com: Exemplo: Pentadieno – 2, 3
5.B – Nos isômeros geométricos cíclicos
A forma trans dos isômeros geométricos de cadeia fechada é assimétrica e, por isto, apresenta atividade óptica. Exemplo: 1, 2 – dicloro – ciclopropano...
CH3 C C C CH3 H H
R1 R2
R3 R4
R1 R3 C C C R2 R4
C C C
CH3
H
CH3
H
Perceba que esse composto não tem carbono assimétrico mas sua molécula é assimétrica e por isso tem atividade óptica.
Observe que a molécula apresenta um plano de assimetria
H
C H H H
C C Cℓ Cℓ
Cis Trans
Se a primeira forma for dextrógira, então a outra será a levógira e vice–versa.
a) 4 isômeros sem atividade óptica. b) Um total de seis isômeros, sendo 2 sem atividade óptica. c) Um total de 4 isômeros, sendo 2 sem atividade óptica. d) Não apresenta atividade óptica. e) Só apresenta 2 isômeros ativos e um meso composto.
063 – (UPE – Quí. I/2009) Sobre a isomeria nos compostos orgânicos, são apresentadas as afirmativas abaixo. Analise-as
e conclua.
I II
0 0 Os compostos 1–bromo–1–cloro etano e 1–bromo–1,2–dicloro–etano apresentam atividade óptica. 1 1 O hidrocarboneto pentadieno–2,3 é um composto que apresenta isomeria óptica. 2 2 O composto 3-metil–1–penteno apresenta, apenas, isomeria óptica e de cadeia. 3 3 A isomeria de compensação é um tipo de isomeria espacial, na qual os isômeros diferem entre si, apenas, na
posição da dupla ligação. 4 4 Os alcanos ou hidrocarbonetos parafínicos (acíclicos e saturados) de fórmula geral CnH2n +2 podem apresentar
isomeria de cadeia e óptica.
064 – (UFPE – Vitória e Caruaru/2009.2) Identificou-se um composto que apresenta em sua estrutura uma cadeia
principal com 10 (dez) átomos de carbono, na qual existem: uma ligação dupla C = C, localizada entre os carbonos 2 (dois) e 3 (três); 1 (um) grupo funcional carbonila, localizado fora das extremidades da cadeia principal; e 1 (um) carbono estereogênico. A respeito dessas informações, é correto afirmar que o composto:
a) é um aldeído. d) possui 2 (dois) isômeros, apenas. b) tem dupla ligação C=C com a configuração cis. e) é opticamente ativo. c) é mesógiro.
Gabarito de Isomeria Orgânica
No
Resposta No
Resposta No
Resposta No
Resposta
001 VVVFF 017 A 033 VFFVF 049 FVVFV
002 D 018 B 034 E 050 VVFVV
003 A 019 B 035 D 051 C
004 E 020 C 036 VVFFF 052 FVFFF
005 A 021 A 037 D 053 E
006 D 022 A 038 C 054 04
007 D(REPETIDA) 023 FVVFV 039 V V V F V = Eber
F V V F V = UFPE 055 VVFFV
008 B 024 B 040 VVVFF 056 VFFFV
009 D 025 FFFVV 041 VFVVF 057 A
010 B 026 VVFVV 042 B 058 VVFVF
011 A 027 FFVVF 043 D 059 32 = Eber
40 = UFPE
012 B(REPETIDA) 028 D 044 D 060 D
013 B 029 A 045 B 061 FVFVF
014 E 030 C 046 D 062 B
015 F = Eber
E = UPE 031 B 047 D 063 V V F F V = Eber V V V V V = UPE