Isomerización
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.
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]
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 exemplo dunha isomerización organometálica é a produción de decafenilferroceno, [(η5-C5Ph5)2Fe] a partir do seu isómero de enlace.[6][7]
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ "isomerization". Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book") (2ª ed.). IUPAC. (2006–) [1997].
- ↑ 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
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ Common Definitions and Terms in Organic Chemistry Arquivado 23 de xullo de 2010 en Wayback Machine. (da páxina web de Cartage.org.lb)
- ↑ 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.
- ↑ 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.
