Isomerización

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura
A isomerización do vinil norborneno dá lugar ao monómero comercialmente importante etilideno norborneno.

En química a isomerización é o proceso polo cal unha molécula se transforma noutra que ten exactamente os mesmos átomos, pero enlazados de forma diferente; por exemplo, A-B-C → B-A-C. Estas moléculas relacionadas denomínanse isómeros [1]. Nalgunhas moléculas e en certas condicións, a isomerización ocorre espontaneamente. Moitos isómeros son case iguais en enerxía de enlace, e existen en cantidades aproximadamente iguais, con tal de que poidan interconverterse con basatante liberdade, é dicir, a barreira de enerxía entre os dous isómeros non é demasiado alta. Cando a isomerización ocorre intramolecularmente considérase unha reacción de transposición ou rearranxo.

A diferenza de enerxía entre dous isómeros denomínase "enerxía de isomerización". As isomerizacións con baixa diferenza de enerxía tanto experimental coma computacional (datos entre parénteses) son isomerizacións trans-cis endotérmicas do 2-buteno con 2,6 (1,2) kcal/mol, o craqueado do isopentano a n-pentano co 3,6 (4,0) kcal/mol ou a conversión do trans-2-buteno a 1-buteno co 2,6 (2,4) kcal/mol.[2]

Exemplos e aplicacións en química orgánica[editar | editar a fonte]

Alcanos[editar | editar a fonte]

A isomerización esquelética non se encontra normalmente no laboratorio, pero é a base de importantes aplicacións en refinerías. En xeral, os alcanos de cadea recta son convertidos en isómeros ramificados por quentamento en presenza de catalizador de platino ou ácido. Exemplos son a isomerización do n-butano a isobutano e do pentano a isopentano. Os combustibles con alta ramificación son favorecidos para motores de combustión interna[3] pola súa maior octanaxe.

A isomerización do pentano.

Alquenos[editar | editar a fonte]

Os alquenos terminais isomerízanse a alquenos internos en presenza de metais catalizadores. Este proceso emprégase no proceso SHOP para converter as indesexadas alfa-olefinas a olefinas internas, que son o suxeito da metátese de olefinas. En certos tipos de reaccións de polimerización de alquenos, a migración de cadea é un proceso de isomerización que introduce ramas en polimeros en crecemento.

A "isomería cis-trans" é aquela na que certos compostos poden interconverterse nos seus isómeros cis e trans. Por exemplo, no ácido maleico e o azobenceno, a miúdo por fotoisomerización. Outro exemplo é a conversión fotoquímica do isómero trans ao cis no resveratrol.[4]

Fotoisomerización do resveratrol

Nunha cicloisomerización fórmase un composto cíclico. As reaccións de isomerización poden tamén atoparse en hidrocarburos aromáticos específicos.

Outros exemplos son a isomerización aldosa-cetosa en bioquímica; as isomerizacións entre os isómeros conformacionais, que teñen lugar sen un rearranxo real, como por exemplo a interconversión de dúas conformacións do ciclohexano; as moléculas fluxionais, que mostran unha rápida interconversión de isómeros, por exemplo o bullvaleno; e a "isomerización de valencia": a isomerización de moléculas que implica cambios estruturais que son resultado só da recolocación de enlaces dobres e simples. Se se establece un equilibrio dinámico entre os dous isómeros tamén se denomina tautomería de valencia.[5]

Exemplos e aplicacións en química inorgánica e organometálica[editar | editar a fonte]

Química de grupo principal[editar | editar a fonte]

Os isómeros de enlace e os isómeros cis/trans son observadas raramente nos principais grupos de compostos, onde os derivados de coordinación 4, 5 adoitan ser fluxionais. Os derivados nos que a quiralidade reside no elemento central están limitados a derivados octaédricos, un exemplo é o trisphat.

Derivados de metais de transición[editar | editar a fonte]

A enumeración e identificación de complexos de coordinación isoméricos proporcionan os fundamentos da química de coordinación, como se recoñeceu ao outorgar o Premio Nobl de Químcia a Alfred Werner por traballos neste campo.

Os isómeros de enlace, isómeros cis/trans e a quiralidade no metal son todos comúns en química de metais de transición. Os complexos de metais de tansición da segunda e terceira fila tenden a ser máis ríxidos, é dicir, os isómeros son illados máis facilmente. A diferenza de enerxía entre os isómeros cis e trans de complexos de metais adoita ser pequena. O trans-diclorobis(etilenediamina)cobalto(III) converte o cis-diclorobis(etilenodiamina)cobalto(III) co quentamento. Os isómeros cis- e trans- de PtCl2(NH3)2, é dicir, o cisplatino e o trans-diclorodiamminaplatino(II) non se interconverten rapidamente.

Un dos dous isómeros do PtCl2(NH3)2.

Un exemplo dunha isomerización organometálica é a produción de decafenilferroceno, [(η5-C5Ph5)2Fe] a partir do seu isómero de enlace.[6][7]

Formación do decafenilferroceno a partir do seu isómero de ligazón.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. "isomerization". Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book") (2ª ed.). IUPAC.  (2006–) [1997]. 
  2. How to Compute Isomerization Energies of Organic Molecules with Quantum Chemical Methods Stefan Grimme, Marc Steinmetz, and Martin Korth J. Org. Chem.; 2007; 72(6) pp 2118 - 2126; (Article) doi 10.1021/jo062446p
  3. Karl Griesbaum, Arno Behr, Dieter Biedenkapp, Heinz-Werner Voges, Dorothea Garbe, Christian Paetz, Gerd Collin, Dieter Mayer, Hartmut Höke (2002). "Hydrocarbons". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_227. 
  4. Resveratrol Photoisomerization: An Integrative Guided-Inquiry Experiment Elyse Bernard, Philip Britz-McKibbin, Nicholas Gernigon Vol. 84 No. 7 July 2007 Journal of Chemical Education 1159.
  5. Common Definitions and Terms in Organic Chemistry Arquivado 23 de xullo de 2010 en Wayback Machine. (da páxina web de Cartage.org.lb)
  6. Brown, K. N.; Field, L. D.; Lay, P. A.; Lindall, C. M.; Masters, A. F. (1990). "(η5-Pentaphenylcyclopentadienyl){1-(η6-phenyl)-2,3,4,5-tetraphenylcyclopentadienyl}iron(II), [Fe(η5-C5Ph5){(η6-C6H5)C5Ph4}], a linkage isomer of decaphenylferrocene". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (5): 408–410. doi:10.1039/C39900000408. 
  7. Field, L. D.; Hambley, T. W.; Humphrey, P. A.; Lindall, C. M.; Gainsford, G. J.; Masters, A. F.; Stpierre, T. G.; Webb, J. (1995). "Decaphenylferrocene". Aust. J. Chem. 48 (4): 851–860. doi:10.1071/CH9950851. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]