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Isomeria óptica CURSO FARMÁCIA DISCIPLINA: QUÍMICA ORGÂNICA E EXPERIMENTAL Professora Dra. Thamyres Vanessa Nascimento da Silva MAIO/2023 CASTANHAL-PA TÓPICO 4 – AULA 09 – Estereoisomeria (Isomeria Espacial) 1. Conceitos indispensáveis Formada por ondas eletromagnéticas, sendo que as ondas elétricas vibram em um plano e as magnéticas, em outro, perpendiculares entre si. LUZ NATURAL (COMUM) ≠ LUZ POLARIZADA 1.1. LUZ NATURAL À medida que a luz “caminha”, esses dois planos giram em torno de seu próprio eixo de propagação (Figura A, a seguir). (FELTRE, 2004) 2 1. Conceitos indispensáveis • 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). 1.2. LUZ POLARIZADA (FELTRE, 2004) 3 • Isomeria espacial é observada em moléculas que apresentam assimetria. • Moléculas assimétricas - não se sobrepõem umas às outras, mesmo apresentando estruturas muito semelhantes. 2. Isomeria óptica São denominadas moléculas assimétricas, por não apresentarem eixo ou plano de simetria e, podem ser comparadas à mão direita e sua imagem especular (FELTRE, 2004) 4 2. Isomeria óptica • Ocorrerá se na estrutura química houver ao menos um carbono assimétrico (carbono quiral). • Esse tipo de assimetria é chamado de assimetria quiral, palavra que vem do grego cheir, que significa mão. • Carbono quiral: - Possuir 4 ligantes diferentes em sua composição, - Possuir 4 ligações simples, - Deverá ser indicado por um asterisco (*). 5 2. Isomeria óptica # PRINCIPAL PROPRIEDADE QUÍMICA • Compostos assimétricos desviam a luz polarizada. Desvio da luz Direita: Dextrógiro (+) Esquerda: Levógiro (-) 6 2.2. Classificação dos estereoisômeros ópticos • Enantiômeros: são imagens de espelho não-superponíveis, significando que um enantiômero será a imagem espelho do outro enantiômero. O exemplo clássico é o ácido lático (ou ácido α-hidróxi-propanóico ou ácido-2-hidróxi-propanóico), que é proveniente do leite: Por exemplo: Par de enantiômeros Ácido lático (FELTRE, 2004) 7 • Diastereoisômeros: são estereoisômeros formados que não são imagens especulares uma da outra, ou seja, não há sobreposição entre elas. 2.2. Classificação dos estereoisômeros ópticos I II Por exemplo: O ácido α-hidróxi-β-metil-succínico tem quatro isômeros opticamente ativos e distintos entre si. Diastereoisômeros nos pares: A e C; A e D; B e C; e B e D. Nessa substância dois carbonos assimétricos considerados diferentes entre si (FELTRE, 2004) 8 3. Por que é importante entender estereoisomeria óptica? Podem ser diferenciados em processos biológicos → na interação com os receptores do nosso corpo. AÇÃO PLENA DO FÁRMACO Um enantiômero pode “encaixar” perfeitamente no receptor, enquanto o outro enantiômero não, levando à toxicidade.Interação com um receptor. Complementaridade Receptor celular CélulaFonte: Yanna Teles; UNESC. ENANTIÔMEROS Propriedades físico-químicas, como densidade, solubilidade, ponto de fusão e ebulição. DIASTEREOISÔMEROS A respeito dos enantiômeros... 9 3. Por que é importante entender estereoisomeria óptica? A respeito dos enantiômeros... Célula Receptores Descoberta da talidomida em 1957 (Alemanha). CASO INTERESSANTE Foi prescrito para mulheres grávidas (+ 40 países). 1960 -“Tragédia da talidomida”: ↑ casos de bebês com focomelia. Ação antiemética 10 3. Por que é importante entender estereoisomeria óptica? (R)-levodopa Tóxico e inativo (S)-levodopa fármaco Atua ↑ concentração de dopamina no organismo (neurotransmissor que ajuda no controle dos movimentos e na coordenação). LEVODOPA Medicamento para tratamento da doença de Parkinson. 11 3. Por que é importante entender estereoisomeria óptica? AMINOÁCIDOS • Estrutura base das proteínas. • Responsáveis pelo funcionamento correto do organismo. 12 4. Nomenclatura de isômeros ópticos • Definidos pelo giro da molécula. • Os grupos ligados no carbono quiral são numerados. • A numeração é feita em função do número atômico (Z) do ligante. • Quanto ↑ número atômico, maior a prioridade. Sequência: sentido horário → temos uma molécula “R”. Sentido anti-horário Isômero “S” Sequência: sentido anti-horário → temos uma molécula “S”. 13 4. Nomenclatura de isômeros ópticos # NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS – sistema R/S • Determina-se o estereocentro, isto é, determina-se o carbono assimétrico. • Coloca-se os ligantes em ordem de prioridade (Z – massa atômica). • Posicionar o átomo de menor prioridade o mais distante do observador (parte de trás). • Fazer a leitura em ordem da maior para a menor prioridade. Fonte: Prof. Dr. Alex Virgilio (CENA/USP) 14 4. Nomenclatura de isômeros ópticos # NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS – sistema R/S I - Quanto maior o número atômico, maior a prioridade. Prioridades: 1- Bromo, 2- Cloro, 3- Carbono e 4- Hidrogênio Fonte: Prof. Dr. Alex Virgilio (CENA/USP) Números atômicos: H= 1 C= 6 Cl= 17 Br= 35 15 4. Nomenclatura de isômeros ópticos II - Se dois ou mais substituintes tiverem o mesmo número atômico, percorrer a cadeia até encontrar a diferença. # NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS – sistema R/S Prioridades: 1- Cloro, 2- C(etila), 3- C (metila) e 4- Hidrogênio Números atômicos: H= 1 C= 6 Cl= 17 Fonte: Prof. Dr. Alex Virgilio (CENA/USP) 16 4. Nomenclatura de isômeros ópticos III - Ligações duplas e triplas equivalem ao mesmo número de átomo como ligações simples. Equivalentes Equivalentes Fonte: Prof. Dr. Alex Virgilio (CENA/USP) (adaptado). 17 5. Exercícios As moléculas de limoneno apresentadas abaixo são: A) diasterisômeros. B) enantiômeros. C) isômeros de cadeia. D) isômeros geométricos. 18 5. Exercícios (UECE, 2014) O ibuprofeno é um fármaco do grupo dos anti-inflamatórios não esteroides, que funciona como analgésico e antipirético. É utilizado frequentemente para o alívio sintomático de dor de cabeça, dor dentária, dor muscular, cólicas menstruais, febre e dor pós-cirúrgica. Comercialmente é vendido como Advil. Com relação à estrutura do ibuprofeno, assinale a afirmação correta. A) Devido à ausência de carbono assimétrico, a molécula desse composto não apresenta isomeria óptica. B) Sua molécula apresenta dois isômeros ópticos, com propriedades físicas diferentes, exceto o desvio da luz polarizada, de mesma intensidade e direção. C) O carbono vizinho ao grupo – COOH é assimétrico. D) Os dois enantiômeros desse composto apresentam as mesmas atividades fisiológicas. Fonte: iStock 19 Os dois possíveis enantiómeros do ibuprofeno apresentam diferentes efeitos biológicos e sobre o metabolismo. O enantiómero (S)-ibuprofeno apresenta atividade anti-inflamatória, analgésica e antipirética. O enantiómero (R)-ibuprofeno inativo 5. Exercícios (SEABRA, 2015) 20 Obrigada! Você tem alguma dúvida? “Aprender é, de longe, a maior recompensa. Portanto, se você cansar, aprenda a descansar e não a desistir.” 21