Isomerismo em Compostos de Coordenação

Compostos de coordenação com a mesma fórmula podem diferir no arranjo espacial ou na conectividade de seus ligantes, dando origem a isômeros geométricos, ópticos, de ligação e outros, com propriedades distintas.

Definition

Isomerismo em compostos de coordenação é a existência de dois ou mais compostos distintos que compartilham a mesma fórmula química, mas diferem no arranjo espacial (estereoisômeros) ou na conectividade (isômeros estruturais) dos ligantes ao redor do centro metálico.

Scope

Este tópico aborda os tipos de isomerismo apresentados por compostos de coordenação: estereoisomerismo, incluindo isômeros geométricos cis/trans e fac/mer e os isômeros ópticos quirais de complexos octaédricos e outros; e isomerismo estrutural, incluindo isômeros de ligação, coordenação, ionização e hidrato. Ele trata de como os isômeros são distinguidos e por que sua existência apoiou a teoria da coordenação, mas deixa os modelos de ligação e os mecanismos de reação para outros tópicos.

Core questions

• Quais isômeros geométricos são possíveis para uma dada geometria de coordenação?
• Quando um complexo metálico é quiral e como a atividade óptica é demonstrada?
• Como os isômeros de ligação, ionização e coordenação diferem na conectividade?
• Como a existência de isômeros apoiou a teoria da coordenação de Werner?

Key concepts

• isômeros cis e trans
• isômeros fac e mer
• Isômeros ópticos e quiralidade
• Isomerismo de ligação
• Isomerismo de ionização e hidrato
• Isomerismo de coordenação

Key theories

Isomerismo geométrico

Ligantes em posições de coordenação fixas podem ocupar sítios adjacentes ou opostos, dando isômeros cis/trans em complexos quadrado-planares e octaédricos e isômeros fac/mer em espécies octaédricas MA3B3 com propriedades diferentes.

Isomerismo óptico e quiralidade

Complexos octaédricos, como os tris-quelatos, não possuem um eixo de simetria impróprio e existem como imagens especulares não superponíveis; a resolução de Werner de tais complexos provou que os centros metálicos podem ser genuinamente quirais.

Isomerismo estrutural

Compostos de fórmula idêntica podem diferir na conectividade através do isomerismo de ligação, ionização, hidrato e coordenação, refletindo qual átomo de um ligante ambidentado se liga ou como os íons se distribuem entre a esfera de coordenação e a rede.

Clinical relevance

O isomerismo é importante na prática porque os isômeros geométricos e ópticos de complexos metálicos podem ter diferentes reatividades e atividades biológicas, como no contraste entre os isômeros cis ativos e trans inativos do fármaco de platina usado na terapia do câncer.

History

O número e o tipo de isômeros que um complexo exibia foram evidências centrais no debate entre a teoria da coordenação de Werner e a teoria da cadeia de Jørgensen. A resolução de Werner em 1911 de um complexo de cobalto opticamente ativo, e posteriormente de um que não continha carbono, confirmou decisivamente que os complexos possuem estruturas tridimensionais definidas.

Key figures

• Alfred Werner
• Sophus Mads Jørgensen
• Edith Humphrey

Seminal works

• werner1911
• weller2018
• cotton1999

Frequently asked questions

Por que complexos octaédricos podem ser opticamente ativos quando sais inorgânicos simples não são?

Quando ligantes quelantes envolvem um metal octaédrico, eles podem produzir um arranjo que não possui plano de espelho ou eixo impróprio, de modo que o complexo e sua imagem especular não são superponíveis, exatamente a condição para atividade óptica.

O que é um isômero de ligação?

Um isômero de ligação surge quando um ligante ambidentado, como o nitrito, pode se ligar através de um de dois átomos doadores diferentes — através do nitrogênio ou através do oxigênio — dando dois compostos com a mesma fórmula, mas diferente conectividade metal-ligante e propriedades.