QUÍMICA ORGÂNICA - ISOMERIA ÓPTICA - PARTE 1

- Inicialmente, vamos expor alguns conceitos e aspectos indispensáveis ao entendimento da isomeria óptica.

I – LUZ NATURAL E LUZ POLARIZADA

A luz comum (ou natural) é formada por ondas eletromagnéticas, sendo que as ondas elétricas vibram em um plano e as magnéticas, em outro, perpendiculares entre si.

Além disso, à medida que a luz “caminha”, esses dois planos giram em torno de seu próprio eixo de propagação, de modo que, vendo a luz “de frente”, se pudéssemos enxergar essas vibrações, iríamos ver algo parecido com a figura A.

Pelo contrário, na luz polarizada, os planos de vibração elétrico e magnético não giram, de maneira que, “vendo-a de frente”, teríamos a figura B.

É comum representar a luz polarizada apenas por um dos planos figura C.

A maneira mais simples é usar o material denominado “polaróide” ou polarímetro, no qual existem cristais de substâncias orgânicas complexas depositados sobre material plástico transparente. Por estarem convenientemente orientados, esses cristais polarizam a luz. Os polaróides ou polarímetros são usados em óculos de sol, câmeras fotográficas etc.

  

No entanto, em trabalhos científicos que requerem maior precisão, costuma-se usar certas substâncias cristalinas, como, por exemplo, o espato da Islândia, que é uma variedade especial e transparente de CaCO₃.

II – PRISMA DE NICOL

Com o espato da Islândia são produzidos prismas especiais denominados prismas de Nicol, que são usados na construção dos polarímetros (dispositivos utilizados para medir a atividade óptica da substância em análise), como mostramos na figura seguinte.

No polarímetro existem:

• a fonte de luz (I), normalmente de luz monocromática (por exemplo, uma lâmpada de sódio, que produz luz amarela);

• o polarizador (II), um prisma de Nicol que polariza a luz;

• o tubo com a amostra (III), onde fica a solução da substância a ser analisada;

• o analisador (IV), um segundo prisma de Nicol, utilizado para medir a rotação (desvio) que o plano da luz polarizada sofre quando essa luz atravessa a substância em análise.

A luz polarizada foi descoberta em 1808 por Malus. Logo depois, Biot descobriu que certos cristais de quartzo desviam, ou melhor, fazem girar o plano de polarização da luz. Essas substâncias são chamadas substâncias opticamente ativas, ou seja, têm atividade óptica. É esse o fato que se pode observar colocando-se a substância opticamente ativa na posição III do polarímetro que descrevemos. Posteriormente, outros estudos comprovaram a existência de dois tipos de cristal de quartzo, com formas geométricas assimétricas, de tal maneira que a forma de um deles é igual à imagem do outro num espelho plano (observe na figura abaixo).

Para entendermos melhor a assimetria existente entre os cristais de quartzo, é interessante comparar esses cristais com pares de objetos assimétricos que possuam formas geométricas “opostas”, tais como as nossas mãos, um par de sapatos, um par de luvas etc. Esses objetos não são superponíveis, isto é: colocando a mão direita sobre a mão esquerda, elas não coincidem; a luva da mão esquerda não se ajusta à mão direita (e vice-versa); do mesmo modo, os pares de sapatos obedecem à assimetria própria de nossos pés; e assim por diante.

Esse tipo de assimetria é chamado de assimetria Quiral, palavra que vem do grego Cheir. Uma descoberta importantíssima para a ciência foi a seguinte: enquanto um dos tipos de cristal de quartzo desvia a luz polarizada para a direita, o outro a desvia para a esquerda, com ângulos exatamente iguais.

Surgiram da percepção desse fato as expressões antípodas ópticos ou enantiomorfos. A substância que desvia o plano da luz polarizada para a direita chama-se dextrogira; a que desvia para a esquerda chama-se substância levogira.

 Compostos com um carbono assimétrico

O exemplo clássico é o ácido lático (ou ácido α-hidróxi-propanóico ou ácido-2-hidróxi-propanóico), que é proveniente do leite:

  

O carbono central é assimétrico (costuma-se indicar os carbonos assimétricos com um asterisco), pois a ele estão ligados quatro radicais diferentes: H, CH₃, OH e COOH. Lembrando a estrutura tetraédrica do carbono, temos:

Você poderá perceber que, se tentarmos “encaixar” uma molécula na outra, nunca haverá coincidência de todos os grupos. São, pois, moléculas diferentes (para visualizar melhor esse fato, o leitor poderá “montar” os modelos usando bolinhas de isopor coloridas espetadas em palitos de fósforos):

• das duas moléculas ao lado, uma representa o ácido lático dextrogiro, e nós escrevemos ácido d-lático ou ácido (+) lático;

• a outra é o ácido lático levogiro, e nós escrevemos ácido l-lático ou ácido (-) lático.

Os dois ácidos láticos têm todas as propriedades físicas iguais, exceto o desvio do plano da luz polarizada.

Mistura Racêmica é a mistura do isômero dextrogiro com seu antípoda levogiro, na proporção de 50% de cada um. O racêmico não desvia o plano da luz polarizada, pois o desvio provocado por uma molécula é sempre neutralizado pelo desvio provocado por outra.

A Cetamina é uma molécula Quiral, que apresenta um centro estereogénico em C2. A molécula possui duas formas enantiómericas – (R) e (S), conforme a configuração do centro estereogénico. Estes dois enantiómeros possuem actividades biológicas diferentes, sendo a cetamina comercial uma mistura racémica, contendo partes iguais de S-Cetamina e de R-Cetamina.

Dizemos então que o racêmico não tem atividade óptica, ou que é opticamente inativo; o racêmico é inativo por compensação externa, já que o efeito produzido por uma molécula é compensado externamente, por outra molécula.

O Racêmico tem propriedades físicas diferentes das dos enantiomorfos.

O ácido lático racêmico, por exemplo, tem ponto de fusão igual a 16,8 °C, enquanto os enantiomorfos, como vimos na tabela, têm ponto de fusão igual a 52,8 °C.

PELO PROFESSOR EUDO ROBSON

FONTE DOS TEXTOS:

Livro digital de Ricardo Feltre VOL.3 - ED. MODERNA

qnint.sbq.org.br/

paginateste123.wordpress.com

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 

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www.universodaquimica.com