estereoquimica

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Estereoquímica - Introdução 
1 Quiralidade 
 QUIRAL = Cheir (grego) = Mão 
 Moléculas quirais: Suas imagens especulares não são 
sobreponíveis em três dimensões. 
 
 
Discriminação de Enantiômeros por Moléculas Biológicas 
Estereoquímica - Introdução 
 Exemplos de moléculas quirais 
Isomerismo 
1. Isômeros Constitucionais e Estereoisômeros 
 Isômeros são compostos diferentes que têm a mesma 
fórmula molecular. 
 
Isômeros Constitucionais: Conectividade Diferente (átomos 
conectados em uma ordem diferente). 
Exemplos: 
Fórmula Molecular: C3H8O 
 
 
 
 
C3H7Cl 1-cloropropano e 2-cloropropano 
1. Isômeros Constitucionais 
1.1 De Função 
 A diferença entre os isômeros está no grupo funcional. 
 Exemplo (C3H6O) 
 
1. Isômeros Constitucionais 
1.2 De Cadeia 
 A diferença entre os isômeros está no tipo de cadeia 
carbônica (mesma função, cadeias diferentes). 
 
 Exemplo (C3H6) 
 
1. Isômeros Constitucionais 
1.3 De Posição 
 A diferença entre os isômeros está na posição do grupo 
funcional ou da posição da insaturação. 
 Exemplo (C3H8O) (diferente posição do grupo funcional) 
 
1. Isômeros Constitucionais 
 Exemplo (C4H8) (diferente posição da insaturação). 
 
 
 Caso particular da isomeria de posição. 
 Ocorre quando os isômeros diferem pela posição de um 
heteroátomo na cadeia carbônica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Éter Éster 
C4H10O C3H6O2 
Etóxi Etano Metóxi Propano 
Metanoato de 
Etila 
Etanoato de 
Metila 
 Outros exemplos de metameria são entre as aminas ou entre as 
amidas comuns e substituídas. 
1. Isômeros Constitucionais 
1.4 Metameria (Isomeria de Compensação) 
 Caso particular de isomeria funcional em que os dois isômeros 
ficam em equilíbrio químico dinâmico. 
 Os casos mais comuns de tautomeria ocorrem entre: 
 aldeído e enol cetona e enol 
 Exemplos: 
 
1. Isômeros Constitucionais 
1.5 Tautomeria (Isomeria Dinâmica) 
2. ESTEREOISÔMEROS 
 Não são isômeros constitucionais. 
 São moléculas que apresentam a mesma fórmula molecular, 
mas arranjo espacial diferentes. 
 Exemplo: Isômeros cis e trans de alcenos são 
estereoisômeros. 
 São divididos em: ENANTIÔMEROS E DIASTEREOISÔMEROS. 
 Enantiômeros: as moléculas são imagens especulares não 
sobreponíveis. 
 Diasteroisômeros: as moléculas não são imagens 
especulares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. ESTEREOISÔMEROS 
 
 
 
 
 
 
 
2. ESTEREOISÔMEROS - Diastereoisômeros 
 São isômeros porque tem a mesma fórmula molecular, mas 
são diferentes. 
 Não podem ser interconvertidos devido à grande barreira da 
rotação da dupla ligação carbono-carbono. 
 Diferem apenas no arranjo de seus átomos no espaço. 
Cis-1,2-dimetilciclopentano 
(C7H14) 
Trans-1,2-dimetilciclopentano 
(C7H14) 
cis-but-2-eno trans-but-2-eno 
2. ESTEREOISÔMEROS 
Exemplos de Diastereômeros 
 
 
 
 
 
 
 Enantiômeros ocorrem apenas em moléculas quirais. 
 Molécula quiral: não é superponível à sua imagem 
especular. 
 A molécula quiral e sua imagem especular são 
enântiômeros. 
2.1 Enantiômeros 
Como identificar uma molécula quiral? 
 As moléculas quirais mais simples tem pelo menos um átomo 
de carbono assimétrico, isto é, um átomo de carbono ligado 
à 4 grupos (substituintes) diferentes. 
 
 
 
 
 
 Átomo de carbono tetraédrico que tem 4 átomos ou grupos 
diferentes: CENTRO DE QUIRALIDADE (IUPAC, 1996). 
 Termos anteriores: centro assimétrico, centro quiral, centro 
estereogênico e estereocentro). 
2.1 Enantiômeros 
Exemplo de Carbono assimétrico (quiral). 
 
 
2.1 Enantiômeros 
 Os carbonos que fazem parte de uma ligação dupla ou 
tripla não podem ser centros de quiralidade. 
Ácido lático 
 
(a) A molécula de 
CH2ClBr 
(bromoclorometano) e 
seu espelho. Imagem 
sobreponível. É 
aquiral. 
 
(b) Molécula de CHFClBr. 
Imagem não 
sobreponível. É quiral. 
 
2.1 Enantiômeros 
 
 
 
 
 
Exercícios: 
2.1 Enantiômeros – Centro de Quiralidade 
Ácido lático 
2.1 Enantiômeros - Exemplos 
Aspartame 
2.1 Enantiômeros - Exemplos 
O enantiomerismo geralmente ocorre em: 
 Moléculas que apresentam apenas um carbono 
tetraédrico estereogênico (moléculas com mais de um 
carbono tetraédrico estereogênico podem ou não ser 
quirais – depende do caso); 
 
 Moléculas que NÃO apresentam plano de simetria – 
plano que corta a molécula de tal modo que uma das 
metades seja a imagem da outra. 
 SUBDIVISÃO DOS ISÔMEROS 
 
ISÔMEROS 
Compostos diferentes com a 
mesma fórmula molecular 
ESTEREOISÔMEROS 
Isômeros que tem a mesma conectividade, mas 
diferem no arranjo de seus átomos no espaço 
ISÔMEROS CONSTITUCIONAIS 
Isômeros cujos átomos tem conectividades 
diferentes 
ENANTIÔMEROS 
(C quiral) 
Estereoisômeros que são imagens 
especulares um do outro, que não se 
superpõem. 
DIASTEREÔMEROS 
(cis-trans) 
Estereoisômeros que não são imagens 
especulares um do outro 
2.1 Enantiômeros – Nomenclatura – Sistema (R-S) 
 Os prefixos R e S especificam a configuração absoluta das 
moléculas quirais, ou seja, a descrição exata do arranjo dos 
átomos no espaço. 
 Ex. 2 enantiômeros do 2-butanol 
 
 
 
 
 
 (R) e (S) vêm das palavras latinas rectus (direito) e sinister 
(esquerdo). 
 
 
 
 
O Carbono Tetraédrico 
 O átomo de carbono ocupa o centro de um tetraedro 
regular imaginário e dirige suas valências para os quatro 
vértices desse tetraedro. 
2.1 Enantiômeros – Nomenclatura – Sistema (R-S) 
 Configuração Absoluta – R/S - Regras de Cahn-Ingold-Prelog 
 
 
 
 
1. A cada grupo ligado ao estereocentro atribui-se uma prioridade. 
A ordem de prioridade é de acordo com o número atômico: o átomo de 
maior número atômico tem maior prioridade. 
 
2. Desenhar a molécula posicionando dois grupos no plano do papel e 
projetando-se um grupo para frente e outro para trás. 
Coloca-se o grupo de menor prioridade para trás e o de maior prioridade 
para frente. 
 
 
 
 
3. Traçar o caminho do grupo de maior prioridade para o de menor 
prioridade (ordem decrescente). Se o sentido for horário o enantiômero é 
chamado de R (rectus – direito), se for anti-horário é S (sinister – 
esquerdo). 
2.1 Enantiômeros – Nomenclatura – Sistema (R-S) 
Como determinar a ordem de prioridade: 
1. Verificar o número atômico de cada átomo ligado ao 
estereocentro: quanto maior o número atômico, maior a 
prioridade. 
2. Se dois (ou mais) substituintes ligados diretamente ao 
estereocentro têm o mesmo número atômico, percorremos as 
cadeias até encontrar o primeiro ponto de diferença. 
3. Ligações duplas (e triplas) são tratadas como se fossem 
simples e os átomos são duplicados (ou triplicados). 
* Existem, ainda, outras regras para estruturas mais 
complicadas. 
2.1 Enantiômeros – Nomenclatura – Sistema (R-S) 
 Projeção de Fischer 
 Projeção de Fischer é um modo simplificado de representar um 
átomo de carbono tetraédrico e seus substituintes. 
 Linha horizontal significa ligações direcionadas para fora do plano 
do papel. 
 Linha vertical significa ligações direcionadas para trás do plano do 
papel. 
2.1 Enantiômeros – Nomenclatura – Sistema (R-S) 
 Projeção de Fischer -EXERCÍCIOS 
1. Classifique os grupos que estão ligados ao Carbono assimétrico 
em ordem de prioridade. 
2. Desenhe uma seta do grupo de maior prioridade para o grupo com 
a próxima maior prioridade. 
3. Se a seta indicar sentido horário: Configuração R 
4. Se a seta indicar sentido anti-horário: Configuração S 
 
Esta regra é valida desde que o grupo de menor prioridade 
esteja na linha vertical. 
 
Grupo de menor prioridade na linha horizontal: a resposta correta 
será o oposto. 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
 Os enantiômeros têm propriedades físicas idênticas (PE, PF, 
solubilidade em solventes comuns e outras). 
 Diferem no comportamento em relação à luz plano-polarizada. 
 Enantiômeros giram o plano de luz plano-polarizada. 
 Enantiômeros desviam a luz plano-polarizada da mesma quantidade 
de graus. 
 Apresentam sentidos opostos no desvio da luz plano polarizada: 
 Dextrorrotatório (+) desvio no sentido HORÁRIO; 
 Levorrotatório (-) desvio no sentido ANTI-HORÁRIO. 
 Para ser opticamente ativa, a amostra deve conter uma substância 
quiral e um enantiômero deve estar em quantidade maior que a do 
outro. 
 As misturas racêmicas (contêm quantidades iguais de 
enantiômeros) são opticamente inativas. 
MISTURA RACÊMICA (RACEMATO) 
 É a solução na qual estão presentes dois 
enantiômeros em quantidades equimolares. Esta 
mistura é OPTICAMENTE INATIVA. 
 
 A rotação promovida pelas moléculas de um 
enantiômero anula a rotação promovida pelas 
moléculas do outro enantiômero. 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
(Luz polarizada 
rotacionada) 
Ângulo de Rotação 
(Oscila em todos 
os planos) 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
 Polarímetro 
(Oscila apenas em 
um plano) 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
 Exemplos 
 Rotação específica é uma constante física característica de uma 
molécula (Somente moléculas quirais). 
 25: temperatura em graus Celsius. 
 D: comprimento de onda de 589 nm. A linha D de uma lâmpada de 
sódio. 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
 Uma substância pode ter o máximo de 2n estereoisômeros, 
onde n=nº de carbonos assimétricos. 
2.1 Enantiômeros – Atividade Óptica 
 Substância Meso 
1. Diga se os compostos abaixo estão na forma cis ou trans. 
 
a) 
 
Resposta: a é cis e b é trans. 
b) 
 
 
 
2. Que tipo de isomeria ocorre nos seguintes compostos? 
 
3. Considere um composto orgânico com a seguinte estrutura: 
Para que este composto adquira assimetria molecular, os dois radicais R 
podem ser substituídos por: 
 
(A) dois radicais metil 
(B) dois radicais etil 
(C) um radical metil e outro etil 
(D) um radical metil e outro n-propil 
(E) um radical etil e outro n-propil 
 
4. A molécula da anfetamina apresenta isomeria óptica, possuindo um 
carbono assimétrico. 
Na molécula da anfetamina apresentada ao lado, este átomo de 
carbono está representado pelo: 
(A) C1 
(B) C6 
(C) C7 
(D) C8 
(E) C9 
 
5. Compostos orgânicos, mesmo tendo fórmula estrutural igual, podem 
apresentar propriedades diferentes (isômeros) ou podem ser isolados 
de fontes diferentes, o que ocorre com o ácido lático, representado a 
seguir. 
 
É correto afirmar que as estruturas I e II são: 
(A) enantiômeras. 
(B) diastereoisômeras. 
(C) tautômeras. 
(D) mesoisômeras. 
(E) o mesmo composto. 
 
6. Os α-aminoácidos são moléculas naturais que contêm um grupo amino e um grupo 
carboxílico ligados ao mesmo átomo de carbono. Na grande maioria dos aminoácidos 
esse átomo de carbono é quiral. Qual das estruturas abaixo representa um α- 
aminoácido com as características citadas acima? 
 
7. A molécula da vitamina C (ácido L-ascórbico) tem a fórmula estrutural 
plana abaixo. 
O número de grupos hidroxila ligados a carbono assimétrico é: 
a) 0 
b)1 
c) 2 
d) 3 
e) 4 
8. Considere a molécula da adrenalina representada abaixo: 
De acordo com a estrutura, é correto afirmar que: 
 
a) os carbonos “d” e “g” são assimétricos. 
b) somente o carbono “g” é assimétrico. 
c) os carbonos “a”, “b”, e “d” são assimétricos. 
d) os carbonos “g” e “h” são assimétricos. 
e) não existem átomos assimétricos.