Isomeria

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Isomeria

Fenômeno em que dois ou mais compostos possuem a mesma fórmula molecular, mas estruturas químicas e propriedades físicas ou químicas distintas.

Isômeros constitucionais (planos)

Compostos que possuem a mesma fórmula molecular, mas diferem na conectividade e sequência de ligação entre seus átomos.

Estereoisômeros (espaciais)

Compostos com a mesma conectividade entre átomos, mas que diferem no arranjo tridimensional desses átomos no espaço.

Isomeria de cadeia

Isomeria plana na qual os compostos pertencem à mesma função química, mas possuem classificações diferentes na cadeia carbônica (aberta/fechada, normal/ramificada).

Exemplo de isomeria de cadeia

Butano (cadeia normal) e metilpropano (cadeia ramificada), ambos com fórmula molecular C4H10.

Isomeria de posição

Isomeria plana em que os compostos têm a mesma função e tipo de cadeia, mas diferem na posição de uma ramificação, insaturação ou grupo funcional.

Exemplo de isomeria de posição

Propan-1-ol e propan-2-ol, que diferem exclusivamente pela posição do grupo hidroxila (-OH) na cadeia carbônica.

Isomeria de função (funcional)

Isomeria plana na qual os compostos apresentam a mesma fórmula molecular, porém pertencem a funções orgânicas diferentes.

Par funcional álcool e éter

Isômeros de função clássicos com fórmula CnH2n+2O, como o etanol (álcool) e o metoximetano (éter).

Par funcional aldeído e cetona

Isômeros de função clássicos com fórmula CnH2nO, como o propanal (aldeído) e a propanona (cetona).

Par funcional ácido carboxílico e éster

Isômeros de função com fórmula CnH2nO2, como o ácido etanoico (ácido carboxílico) e o metanoato de metila (éster).

Metameria (isomeria de compensação)

Tipo de isomeria de posição em que os compostos diferem apenas pela localização de um heteroátomo na cadeia carbônica.

Exemplo de metameria

Metoxipropano e etoxietano, em que o átomo de oxigênio ocupa posições distintas entre os carbonos.

Heteroátomo

Átomo diferente de carbono e hidrogênio (comumente O, N, S) posicionado diretamente entre átomos de carbono da cadeia principal.

Tautometria

Caso especial de isomeria funcional em que dois isômeros coexistem em equilíbrio dinâmico reversível em solução aquosa.

Equilíbrio ceto-enólico

Tautomeria em que uma cetona ou aldeído se converte dinamicamente em um enol por migração de próton e ligação dupla.

Enol

Composto orgânico instável caracterizado pela presença de uma hidroxila (-OH) ligada diretamente a um carbono com dupla ligação.

Equilíbrio aldo-enólico

Tautomeria entre um aldeído e a sua forma enólica correspondente em equilíbrio dinâmico.

Isomeria geométrica (cis-trans)

Estereoisomeria que ocorre devido à rotação impedida em torno de uma ligação dupla ou em estruturas cíclicas.

Condição para isomeria cis-trans em alcenos

Presença de ligação dupla onde cada carbono insaturado liga-se a dois substituintes diferentes entre si (R1 != R2 e R3 != R4).

Isômero cis

Estereoisômero no qual os ligantes idênticos ou de maior prioridade estão situados do mesmo lado do plano de referência.

Isômero trans

Estereoisômero no qual os ligantes idênticos ou de maior prioridade estão situados em lados opostos do plano de referência.

Sistema E/Z

Nomenclatura esteroquímica baseada nas regras de Cahn-Ingold-Prelog para definir ligantes prioritários em duplas ligações complexas.

Configuração Z (zusammen)

Designação para alcenos em que os substituintes de maior prioridade em cada carbono da dupla estão do mesmo lado espacial.

Configuração E (entgegen)

Designação para alcenos em que os substituintes de maior prioridade em cada carbono da dupla estão em lados opostos.

Isomeria geométrica em compostos cíclicos

Ocorre devido à rigidez do anel, com substituintes voltados para a mesma face (cis) ou faces opostas (trans) do plano médio do ciclo.

Diferença de ponto de fusão: cis vs trans

Isômeros trans geralmente possuem ponto de fusão mais elevado por apresentarem maior simetria e empacotamento cristalino mais eficiente.

Diferença de polaridade: cis vs trans

Isômeros cis tendem a ter maior momento dipolar resultante e, por isso, pontos de ebulição frequentemente mais altos que os trans.

Isomeria óptica

Estereoisomeria caracterizada pelo desvio do plano de vibração da luz polarizada devido à assimetria molecular.

Luz polarizada

Feixe luminoso cujas ondas eletromagnéticas vibram em um único plano espacial após atravessar um filtro polarizador.

Quiralidade

Propriedade geométrica de um objeto ou molécula de não ser sobreponível à sua imagem especular.

Carbono quiral (assimétrico)

Átomo de carbono com hibridização sp3 que está ligado a quatro grupos ou átomos completamente diferentes entre si.

Representação do carbono quiral

Geralmente assinalado com um asterisco (C*) na fórmula estrutural da molécula.

Enantiômeros

Par de estereoisômeros que são imagens especulares não sobreponíveis um do outro e desviam a luz em sentidos opostos com mesmo módulo.

Propriedades físicas dos enantiômeros

Possuem propriedades físicas escalares idênticas (ponto de fusão, ebulição e densidade), diferindo apenas no desvio óptico e reações quirais.

Dextrogiro (d ou +)

Isômero óptico que gira o plano da luz polarizada para o sentido horário (à direita) quando visto pelo observador.

Levogiro (l ou -)

Isômero óptico que gira o plano da luz polarizada para o sentido anti-horário (à esquerda) quando visto pelo observador.

Mistura racêmica (racemato)

Mistura equimolar (1:1) de dois enantiômeros, sendo opticamente inativa por compensação externa dos desvios angulares.

Diastereoisômeros

Estereoisômeros que não são imagens especulares entre si, apresentando propriedades físicas e químicas amplamente distintas.

Composto meso

Molécula que contém múltiplos centros quirais, mas é opticamente inativa devido à presença de um plano interno de simetria.

Compensação interna

Cancelamento do desvio da luz polarizada dentro da própria molécula meso, onde uma metade anula o efeito óptico da outra metade.

Regra de van 't Hoff para enantiômeros

Fórmula 2^n usada para calcular o número máximo de isômeros opticamente ativos, onde n é o número de carbonos quirais assimétricos.

Número de misturas racêmicas

Calculado pela fórmula 2^(n-1), correspondente à metade do número de isômeros opticamente ativos da molécula.

Configuração absoluta R/S

Sistema de nomenclatura para rotular a disposição tridimensional de grupos em torno de um centro quiral (R = reto/horário, S = sinistro/anti-horário).

Projeção de Fischer

Representação bidimensional de moléculas quirais onde ligações horizontais saem do plano (para a frente) e verticais entram no plano (para trás).

Polarímetro

Instrumento de laboratório utilizado para medir o ângulo e a direção de rotação do plano de vibração da luz polarizada.

Rotação específica

Propriedade física intensiva que quantifica o desvio do plano da luz polarizada corrigido por temperatura, concentração e caminho óptico.

Isômeros conformacionais (confôrmeros)

Diferentes arranjos espaciais de uma mesma molécula gerados exclusivamente pela rotação livre de ligações simples sigma (C-C).

Conformações do etano

Arranjos espaciais eclipse (maior energia e menor estabilidade) e alternada ou escalonada (menor energia e maior estabilidade).

Conformações do ciclo-hexano

Formas tridimensionais livres de tensão angular, destacando-se a conformação cadeira (mais estável) e a conformação barco (menos estável).

Importância biológica da quiralidade

Receptores biológicos quirais interagem de formas distintas com cada enantiômero, podendo gerar respostas farmacológicas opostas ou tóxicas.

Caso da Talidomida

Exemplo farmacológico célebre em que um enantiômero atuava como sedativo, enquanto o outro produzia efeitos teratogênicos severos.