Aula 2 - Estereoquímica (2)

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Profa. Dra. Estefânia Viano da Silva
e-mail: estefania.silva@facunicamps.edu.br
Estereoquímica
mailto:estefania.silva@facunicamps.edu.br
QUIRALIDADE: palavra grega cheir, que significa mão.
Isomerismo: Isômeros Constitucionais e Estereoisômeros
Os isômeros são diferentes compostos que têm a mesma fórmula 
molecular.
Os isômeros constitucionais têm a mesma fórmula molecular, mas 
diferentes conectividades, significando que seus átomos estão conectados 
em uma ordem diferente.
Os estereoisômeros não são isômeros constitucionais.
Os estereoisômeros têm seus átomos ligados na mesma sequência (a 
mesma constituição), mas eles diferem no arranjo dos seus átomos no 
espaço.
A forma cis e trans dos alcenos são estereoisômeros, da mesma forma que 
as formas cis e trans de moléculas cíclicas substituídas.
ESTEREOISÔMEROS 
ESTEREOISÔMEROS
(C7H14) 
ESTEREOISÔMEROS
(C8H16) 
Os estereoisômeros podem ser divididos em duas categorias gerais: 
ENANTIÔMEROS e DIASTEREOISÔMEROS.
ENANTIÔMEROS são estereoisômeros cujas moléculas são imagens 
especulares não superponíveis.
DIASTEREOISÔMEROS são estereoisômeros cujas moléculas não são 
imagens especulares uma da outra. Os isômeros cis- e trans-1,2-
dicloroeteno, são estereoisômeros que são diastereoisômeros
ESTEREOISÔMEROS → DIASTEREOISÔMEROS 
Examinando as fórmulas estruturais para o cis e trans-1,2-dicloroeteno, 
vemos que eles têm a mesma fórmula molecular (C2H2Cl2) e a mesma 
conectividade.
Mas seus átomos têm um arranjo diferente no espaço que não é inter-
convertível entre si (devido a grande barreira de energia de rotação da 
ligação dupla carbono-carbono), tornando-os estereoisômeros.
Além disso eles são estereoisômeros que não são imagens 
superponíveis um do outro, consequentemente eles são 
diastereoisômeros e não enantiômeros.
Os isômeros cis e trans dos cicloalcanos fornecem-nos outro exemplo de 
estereoisômeros que são diastereoisômeros. Têm a mesma fórmula 
molecular (C8H16), a mesma seqüência de ligação com seus átomos, 
mas diferentes arranjos dos átomos no espaço
No cis ambos grupos metila estão ligados no mesmo lado do anel, enquanto 
no trans estão ligados em lados opostos.
Além disso, as posições dos grupos metila não podem ser interconvertidas 
através de mudanças conformacionais.
Consequentemente: esses compostos são estereoisômeros e não são 
imagens especulares um do outro, portanto são classificados como 
diastereoisômeros.
1- Qual das seguintes substâncias apresenta isomerismo 
geométrico?
a) Somente II
b) Somente III
c) Somente I e II
d) Somente I e III
e) Somente III e IV
Exercício 
SUBDIVISÃO DE ISÔMEROS
ISÔMEROS
Compostos diferentes com a 
mesma fórmula molecular
ISÔMEROS 
CONSTITUCIONAIS
Isômeros cujos átomos têm 
uma conectividade diferente
ESTEREOISÔMEROS
Isômeros que têm a mesma 
conectividade mas que diferem no 
arranjo de seus átomos no espaço.
ENANTIÔMEROS
Estereoisômeros que são imagens 
especulares não-superponíveis um do outro
DIASTEROISÔMEROS
Estereoisômeros que não são 
imagens especulares um do outro.
Enantiômeros e Moléculas Quirais
Enantiômeros: ocorrem apenas com compostos cujas moléculas 
são quirais.
Uma molécula quiral é definida como aquela que não é superponível 
com a sua imagem.
Os estereoisômeros de alcenos não são quirais, enquanto que o 
isômero trans-1,2-dimetilciclopentano é quiral.
Uma molécula quiral e a sua imagem especular são chamadas de 
uma par de enantiômeros. A relação entre elas é definida como 
enantiomérica.
As moléculas (e objetos) que são superponíveis com suas imagens 
especulares são aquirais (no sentido de não quiral). Basta observar 
a não superponibilidade dos objetos e suas imagens especulares.
A quiralidade de moléculas pode ser demonstrada com 
compostos relativamente simples. Considere, por exemplo, o 2-
butanol:
Até agora apresentamos a fórmula do 2-butanol como se 
representasse apenas um composto.
Mas o 2-butanol é quiral, portanto existem na realidade dois 
2-butanóis que são estereoisômeros do tipo enantiômeros.
Se o Modelo I é mantido na frente do espelho, o Modelo II é 
visto na imagem e vice-versa
Os Modelos I e II não são superponíveis entre si; 
conseqüentemente, eles representam moléculas diferentes, 
mas isoméricas.
Uma vez que os Modelos I e II são imagens especulares 
não-superponíveis, as moléculas que eles representam são 
enantiômeros.
Modelo I Modelo II
Como sabemos quando esperar a possibilidade de 
enantiômeros?
Uma maneira (mas não é a única) é aceitar que um par de 
enantiômeros é sempre possível para moléculas que 
contêm um átomo tetraédrico com quatro grupos 
diferentes ligados a ele.
*Centro de 
quiralidade → 
centro ou carbono 
estereogênico
* Antigamente chamado de átomo quiral ou assimétrico ou estereocentro.
Uma propriedade importante dos enantiômeros como essa é 
que interconvertendo-se quaisquer dois grupos no átomo 
tetraédrico que contém quatro grupos diferentes, converte-
se um enantiômero no outro.
Ex: Interconvertendo-se o grupo hidroxila e o átomo de 
hidrogênio, converte-se um enantiômero no outro. 
Uma vez que a interconversão de dois grupos no C2 converte 
um estereoisômero em outro, o C2 é um exemplo do que é 
chamado de carbono estereogênico.
Um carbono estereogênico é definido como um átomo de 
carbono contendo grupos de tal natureza que uma 
interconversão de quaisquer dois grupos produzirá um 
estereoisômero.
Os átomos de carbono do cis- e trans-1,2-dicloroeteno são 
exemplos de carbonos estereogênicos trigonais planos 
porque uma interconversão de grupos em qualquer átomo 
também produzirá um estereoisômero (diastereoisômero).
Em geral, qualquer posição onde uma interconversão de 
grupos leva a um estereoisômero é chamada de um centro 
estereogênico.
Quando abordamos a interconversão de grupos como 
esta, devemos tomar cuidado em observar o que estamos 
descrevendo é algo que fazemos em um modelo molecular 
ou algo que fazemos no papel.
Uma interconversão de grupos em uma molécula real, se 
ela puder ser feita, necessita de quebra de ligações 
covalentes, e isso é algo que necessita de um 
fornecimento grande de energia.
Isso significa que os enantiômeros, como os enantiômeros 
do 2-butanol não se interconvertem espontaneamente.
Sempre que uma molécula contiver um único 
centro de quiralidade necessariamente existirão 
compostos enantioméricos.
Se todos os átomos tetraédricos em uma molécula têm 
dois ou mais grupos ligados que são iguais, a molécula 
não tem um átomo de carbono estereogênico. A molécula é 
superponível com a sua imagem especular e é aquiral.
Ex. 2-propanol
Exercício 
Importância Biológica da Quiralidade
A origem das propriedades biológicas relacionadas à 
quiralidade é geralmente comparada à especificidade de 
nossas mãos para as luvas respectivas delas.
A especificidade de ligação para uma molécula quiral em 
um sítio de receptor quiral só é favorável de uma maneira.
Se a molécula ou o sítio biológico receptor tivesse a 
lateralidade errada, a resposta fisiológica natural (Ex. 
impulso neural, catálise de reação) não ocorreria. 
Um diagrama mostrando como apenas um aminoácido pode 
interagir de uma maneira ótima com um sítio ligante hipotético 
(por ex. uma enzima). Por causa do carbono tetraédrico 
estereogênico do aminoácido, ligação de três pontos pode 
ocorrer com o alinhamento apropriado para apenas um dos 
dois enantiômeros.
TALIDOMIDA
A atividade das drogas contendo carbonos pode variar similarmente entre 
os enantiômeros, algumas vezes com conseqüências sérias e trágicas.
Antes de 1963 o fármaco talidomida foi usado para aliviar os sintomas de 
enjôo em mulheres grávidas.
1963 – descobriu-se que a talidomida era a causa de defeitos de 
nascimentos horríveis em muitas crianças nascidas após o uso da droga.
TALIDOMIDA → efeito teratogênico
A talidomida ficou disponível no Brasil, comercializadacom os seguintes nomes 
comerciais: Ectiluram®, Ondosil®, Sedalis®, Sedim®, Verdil® e Slip®
TESTES PARA QUIRALIDADE: PLANOS DE SIMETRIA
• A maneira insuperável de testar a quiralidade molecular é 
construir modelos da molécula e de sua imagem especular e 
então determinar se elas são superponíveis.
→ Se os dois modelos são superponíveis a molécula que eles 
representam é aquiral.
→ Se os modelos não são superponíveis, então as moléculas 
que eles representam são quirais.
• Podemos aplicar esse teste com modelos reais, como 
acabamos de descrever, ou aplicá-lo desenhando estruturas 
tridimensionais e tentar superpô-las em nossas mentes. 
Entretanto, existem outros caminhos que nos auxiliarão no 
reconhecimento de moléculas quirais.
Arg249
Cys166
Glu336
His194
Gln200
Ala198
TESTES PARA QUIRALIDADE: PLANOS DE SIMETRIA
Baseado na ausência na molécula de determinados elementos 
de simetria.
Uma molécula não será quiral, por exemplo, se ela possui 
um plano de simetria.
Um plano de simetria (também chamado de plano especular) 
é definido como um plano imaginário que divide uma 
molécula de tal forma que as duas metades da molécula são 
imagens especulares uma da outra.
O plano pode passar pelos átomos, entre os átomos ou por 
ambos
Todas as moléculas com um plano de simetria são aquirais.
(a)O 2-cloropropano tem um plano de simetria e a molécula é aquiral.
(b)O 2-clorobutano não possui um plano de simetria e a molécula é 
quiral.
Nomenclatura de Enantiômeros: O Sistema R,S
Os dois enantiômeros do 2-butanol têm o seguinte nome IUPAC: 2-
butanol ou álcool sec-butílico.
Mas, somente este nome não é suficiente, pois têm-se dois compostos 
diferentes (estereoisômeros) com nomes iguais.
R.S. Cahn (Inglaterra), C. K. Ingold (Inglaterra) e V. Prelog (Suíça) 
desenvolveram um sistema que, quando adicionado ao sistema IUPAC, 
resolvem a questão da nomenclatura para estereoisômeros.
Esse sistema chamado de sistema R,S ou sistema Cahn-
Ingold-Prelog, é largamente utilizado e oficialmente aceito 
pela IUPAC.
Assim, um enantiômero é o (R)-2-butanol e ou outro 
enantiômero o (S)-2-butanol.
R e S vem do latim –rectus (R) (direita) e sinister (S) 
(esquerda).
 Diz-se que estas moléculas têm configurações opostas 
no C2.
Nomenclatura de Enantiômeros: O Sistema R,S
As configurações (R) e (S) são assinaladas com base no seguinte 
procedimento:
1. Em cada um dos quatro grupos ligados ao carbono estereogênico é 
assinalada uma prioridade ou preferência a, b, c ou d.
 A prioridade é primeiramente atribuída com base no número atômico 
que está diretamente ligado ao carbono estereogênico.
 Ao grupo com menor número atômico é dada a menor prioridade, d.
Ao grupo com o próximo número atômico mais alto, é dada a próxima 
mais alta, c, e assim por diante.
 !!!! Atenção no caso de isótopos, o isótopo de maior massa atômica 
tem a maior prioridade.
O oxigênio tem o maior número atômico dos quatro átomos ligados ao 
carbono e a ele é atribuída a maior prioridade, a.
 O hidrogênio tem o menor número atômico e a ele é atribuída a 
prioridade mais baixa, d.
Uma prioridade não pode ser atribuída para o grupo metila e para o 
grupo etila por essa abordagem, porque o átomo que está 
diretamente ligado ao carbono estereogênico é um átomo de 
carbono em ambos os grupos
2. Quando uma prioridade não pode ser atribuía com base no número 
atômico dos átomos que estão diretamente ligados ao átomo de 
carbono estereogênico, então o próximo conjunto de átomos nos 
grupos não atribuídos é examinado.
Esse processo é continuado até que uma decisão possa ser tomada.
Assinalamos uma prioridade no primeiro ponto de diferença
Quando examinamos o grupo metila do enantiômero, I, descobrimos 
que o próximo conjunto de átomos consiste em três átomos de 
hidrogênio (H, H, H).
No grupo etila, I, o próximo conjunto de átomos consiste em um átomo 
de carbono e dois átomos de hidrogênio (C, H, H).
O carbono tem um número atômico maior que o hidrogênio, assim 
atribuímos o grupo etila a maior prioridade, b, e ao grupo etila a 
menor prioridade, c, (C, H, H) > (H, H, H).
3. Agora giramos a molécula (ou o modelo) de tal modo que o grupo 
com a menor prioridade, d, esteja apontado para longe de nós:
4. Então traçamos um caminho a partir de a para b para c.
Se à medida que fizermos isso, o sentido de nosso dedos (ou caneta) é 
horário, o enantiômero é denominado (R).
Se o sentido é antihorário o enântiomero é denominado (S).
Baseado nisso, o enântiomero do 2-butanol, I, é o (R)-2-butanol:
Exercício 
e)
5- Qual é configuração absoluta do aldeído seguinte?
C
HO
H CH
CH2OH
O
6- Atribua as configurações R e S para os compostos seguintes? 
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