Química a Favor da Vida: Isomeria Espacial ou Geométrica

Quando a ligação entre dois átomos de carbono permite que haja rotação entre eles, a posição que os ligantes de um átomo de carbono assumem em relação aos ligantes do outro átomo de carbono no espaço não relevante. Isso ocorre quando dois átomos de carbono fazem apenas ligações sigma.

Observe a figura abaixo:

As moléculas acima apresentam o mesmo composto, apenas os átomos de carbono fizeram uma rotação em torno do eixo da ligação sigma carbono-carbono. Entretanto, quando a ligação entre os átomos de carbono é “rígida” e não permite a rotação, a posição que os ligantes de átomo de carbono assumem em relação aos ligantes do outro carbono no espaço adquirem uma importância fundamental, pois dá origem a compostos diferentes.

A Isomeria Geométrica estuda a ocorrência desse fenômeno e pode ser dividida em dois casos:

a) Compostos de Cadeia Acíclica (aberta);

b) Compostos de Cadeia Cíclica (fechada).

a) Compostos de Cadeia Acíclica (aberta)

Ocorre quando dois átomos de carbono fazem uma ligação dupla (1σ 1π), não possibilitando a rotação entre a ligação sigma carbono-carbono. Qualquer tentativa de rotação entre os átomos de carbono ocasiona o rompimento da ligação. A ligação dupla é uma ligação “rígida”.

Se dois grupos idênticos estão do mesmo lado de uma ligação dupla, o composto pode ser designado como cis; se eles estiverem em lados opostos, poderá ser designado como trans.

Onde a ≠ b

Exemplo: Isomerismo cis e trans para o 1,2-Dicloroeteno

b) Compostos de Cadeia Cíclica (fechada)

Quando átomos de carbono estiverem ligados formando uma cadeia cíclica, eles jamais poderão fazer uma rotação completa entorno de seus eixos sem que haja o rompimento de ligações. A estrutura cíclica é uma estrutura “rígida”.

Assim, traçando uma linha imaginária no sentido da ligação dos átomos de carbono que possuem ligantes diferentes, se dois grupos idênticos estão do mesmo lado de uma ligação do anel, o composto pode ser designado como cis; se eles estiverem em lados opostos, poderá ser designado como trans.

Exemplo: Isomerismo cis e trans para o 1,2-Dimetilciclopentano

Isomeria E-Z

Os termos cis e trans podem se tornar ambíguos se forem aplicados a alcenos cujos átomos de carbono da dupla possuam em conjunto mais que dois ligantes diferentes.

Nesses casos o mais correto é usar o sistema de nomenclatura E-Z, proposto pelos químicos Cahn-Ingold-Prelong. No qual, se baseia nos números atômicos dos ligantes, onde o ligante que tiver o maior número atômico terá maior prioridade.

Nesse sistema, a letra E vem da palavra alemã entgegen, opostos (parecido com o trans) e a letra Z vem da palavra alemã zusammen, juntos (parecido com o cis).

Isomerismo E-Z em Compostos Acíclicos

Exemplo: Isomerismo E-Z para o 2-Bromobut-2-eno