Aula 4 -_estereoquimica

1. Substâncias não idênticas que possuem a mesma fórmula molecular.
Diasteroisômeros
Estereoisômeros que não são
imagens especulares um do outro
Enantiômeros
Estereoisômeros que são
imagens especulares
não-superponíveis um do outro

2. Configuração de carbonos tetraédricos Quiralidade -Termo quiral vem da palavra grega cheirque significa mão.
Possui imagem especular não sobreponível.

4. Substâncias aquiraistêm imagem especular sobreponível.
Substâncias quiraistêm imagem especular não sobreponível.

5. H
3
C
CH
CH
2
CH
3
O
H
(methyl)
1(
h
y
d
r
o
g
e
n
)
(ethyl)
3 4
2
*
Centro Estereogênico
Se uma molécula contem um carbono com quatro substituintes diferentes, esta
molécula não terá plano de simetria e será quiral. Este carbono é chamado centro
estereogênicoou centro quirale terá um par de enantiômeros
O
H
(hydroxyl)
H
3
C
CH
CH
2
CH
3
OH*
H
3
C
CH
CH
2
CH
3
OH*
par de enantiômeros
A mistura de igual proporção dos dois enantiômeros é chamado mistura racêmica

7. Conformação e configuração
• Mudar a conformaçãode uma molécula quer dizer girar uma ligação
sem haver quebra.
• Conformações são interconvertidas e todas as conformações
representam a mesma molécula
• Mudar a configuraçãode uma molécula implica na quebra de uma
ligação
• Uma configuração diferente é uma molécula diferent e

9. Teste para quiralidade – plano de simetria
Plano simetria – plano imaginário que divide uma molécu la de tal forma que as duas
metades da molécula são imagens especulares uma da outra

10. Nomenclatura de enantiômeros
MÉTODO ORIGINAL⇒baseado num composto padrão: o GLICERALDEÍDO
COH
CH
2
OH
OH
H
H
HO
HOC
HOH
2
C
D - gliceraldeído
D-(+)
-gliceraldeído
L - gliceraldeído
L-(-)
-gliceraldeíd
o
Foi decidido arbitrariamenteque:
Configuração R (D)caberia ao (+)
Configuração S (L)caberia ao (----)
Podiam assim, determinar as configurações
relativas uma vez que, não sabiam associar os
compostos reais às projeções de Fischer ao lado.
configuração relativa – significa que a molécula possui a mesma posição relativa de seus
substituintes

11. Atenção!Isto foi feito até 1951, quando as configurações absolutasdo gliceraldeído foram
determinadas. Por coincidência, é igual a adotada arbitrariamente. Então o (+)-g liceraldeído tem
configuração absoluta R, e o (-)-gliceraldeído a configuração absoluta S.
A comprovação foi possível quando foi determinado por raios-x a configuração
absoluta do ácido (+)-tartárico, que pode ser sinte tizado a partir do (-)-gliceraldeído.
Este resultado comprovou que a configuração adotada arbitrariamente para o
gliceraldeído estava correta. Assim os compostos re lacionados ao gliceraldeído
passaram a ter suas configurações absolutas determinadas.
configuração absoluta – configuração R ou S

12. John Wiley & Sons, Inc.
R do latim rectus, direita
S do latim sinister, esquerda
Nomenclatura R,S
Regras de Cahn–Ingold–Prelog
MÉTODO ATUAL⇒baseado nas regras de Cahn-Ingold-Prelog, que permite nomear
TODOSos compostos.
Sentido horário Sentido antihorário

13. Relembrando isomeria E/ Z Regras de Cahn
–
Ingold
–
Prelog
Regras de Cahn
–
Ingold
–
Prelog

14. Nomeando a partir da Fórmula em Perspectiva
1
4
1. Classifique os grupos ligados ao carbono assimétrico
2
3
2. Se o grupo (ou átomo) de menor prioridade está l igado com uma cunha
tracejada,
S

15. 3. Pode ser determinada a configuração de uma molécula “trocando” as ligações
e identificando o isomero formado. O isomero original será o opostodo formado
Qual configuração
????
S R
4. Pode-se desenhar a seta do grupo 1 para o grupo 2, passando pelo grupo de
menor prioridade (4), mas nunca passando pelo grupo de menor prioridade (3).

16. Nomeando a partir da Projeção de Fischer
1. Classifique o grupo (ou átomo) que está ligado ao carbono assimétrico e desenhe
uma seta do grupo com maior prioridade para o grupo com a próxima maior
prioridade (caso a ligação menor prioridade estiver na vertical)
R
2. Se o grupo com menor prioridade estiver na ligação horizontal, a nomeação
será oposta à direção da seta
S
CH
3
H
OH
CH
2
CH
31
2
3
4

17. CH
3
C
HOH
COOH
(R)-Lactic acid
Projeção em Perspectiva e Projeção de Fischer
=
Bonds out of page
Bonds into page
CCOOH
H
OH
CH
3
=
Fischer projection
COOH
H
OH
CH
3
Uma projeção de Fischer pode somente ser rodada 180
°
no plano do papel, obtendo-se
a mesma molécula
C
O
O
H
H OH
CH
3
C
O
O
H
H HO
C
H
3
Rotação 180° igual
Rotação 90°
C
O
O
H
H OH
CH
3
COOH
H O
H
H
3
C
não é igual

18. Projeção em Perspectiva e Projeção de Fischer
90
o
rotation
COOH
H
OH
CH
3
Rotação 90°não representa a mesma molécula
(R)-Lactic acid Same asC
COOH
H
OH
CH
3
O
H
CH
3
OH H
HOOC
(S)-Lactic acid Same asC
O
H
HOOC
CH
3
H

19. Projeção em Perspectiva e Projeção de Fischer
Manter um dos grupos e girar os outros – mesma molécula
Hold steady
COOH
H
OH
C
H
3
COOH
CH
3
HO
H
Same as
C
H
3
OH
CH
2
CH
3
H
3
C
H
CH
3
H HO
C
H
2
C
H
3
CH
2
CH
3
CH
3
H
O
H
A
B
CH
Exemplo: qual estrutura é um confôrmero do composto A?

20. Propriedades dos enantiômeros: Atividade ótica
• Os enantiômeros têm pontos de fusão e ebulição idênticos, mesma solubilidade em
solventes aquirais.
• RMN, IV, UV, idênticos
• Mesma velocidade de reação frente a reagentes aquirais
• Diferente solubilidade em solventes quirais (puro ou excesso de um enantiômero)
• Diferente velocidade de reação frente a reagentes quirais
• Feixe de luz polarizada no plano passa através de um enantiômero, o plano de
polarização da luz gira
• Enantiômeros separados giram o plano de luz polari zada no plano em quantidades
iguais, mas em sentidos opostos

21. Luz polarizada no plano

22. Amostra de 2-propanol na luz polarizada Amostra pura de (R)-2-butanol na luz polarizada

23. A direção da rotação do plano de luz polarizada é incorp orada ao nome do composto
oticamente ativo
Não existe correlação entre as
configurações dos enantiômeros
(R,S) e o sentido do desvio da luz (R,S) e o sentido do desvio da luz polarizada no plano (+, -)

24. pureza óptica =
rotação específica observada
pureza óptica =
rotação específica do enantiômero puro
excesso
enantiomérico =
excesso de um único enantiômero
mistura inteira
Exemplo: amostra de 2-bromobutano tem rotação específica medida no polarímetro
igual a 9,2°, qual isômero está presente em maior quan tidade na mistura e qual o
excesso enantiomérico? (rotação específica pura do isômero Sigual a 23,1°)

25. Moléculas com mais de um centro estereogênico
COOH
OH H
CH
3
H
H HO
H H
3
C
H
O
O
C
HOOC
R
S R
S
H
OOC C
H OH
CH CH
3
COO
H
1234
Ácido 2-hidróxi-3-metil-succínico
COOH
H
O
O
C
HOOC
HOOC
H HO
CH
3
H
COOH
OH H
H
H
3
C
COOH
enanciômeros
enanciômeros
S R
S R
(A)(B)
(C)(D)
(A)ácido (2R,3S)-2-hidróxi-3-metil-succínico
(B)ácido (2S,3R)-2-hidróxi-3-metil-succínico
(C)ácido (2R,3R)-2-hidróxi-3-metil-succínico
(D)ácido (2S,3S)-2-hidróxi-3-metil-succínico

26. DIASTEREOISÔMEROS= isômeros que não são enantiômeros. Estes compostos
apresentam propriedades diferentesentre si.
COOH
OH H
CH
3
H
H HO
H H
3
C
H
O
O
C
HOOC
R
S R
S
COOH
H
O
O
C
HOOC
HOOC
H HO
CH
3
H
COOH
OH H
H
H
3
C
COOH
enanciômeros
enanciômeros
S R
S R
(A)(B)
(C)(D)

27. Exemplo:

28. H
OOC C
H OH
CH OH
COO
H
1234
Moléculas com mais de um centro estereogênico e com plano de
simetria: Compostos Meso
Ácido tartárico
(A)ácido (2R,3R)-(+)-2,3-dihidróxi
butanodióico
(B)ácido (2S,3S)-(-)-2,3-dihidróxi
butanodióico
(C)
ácido
meso
(2
R
,3
S
)
-
2,3
-
dihidróxi
Enanciômeros: (A)e (B)
racematos= 50% (A)+ 50% (B)
Meso = (C) ou (D)
(C)
ácido
meso
(2
R
,3
S
)
-
2,3
-
dihidróxi
butanodióico
Apenas 2 isômeros óticos
Nenhum diastereoisômero, pois C ou D são
inativos opticamente

29. Dois carbonos assimétricos
adjacentes, os enantiômeros
com os grupos similares no
mesmo lado da cadeia são
chamados enantiomeros
ERITRO
Dois carbonos assimétricos Dois carbonos assimétricos adjacentes, os enantiômeros
com os grupos similares em
lados opostos da cadeia são
chamados enantiomeros
TREO

30. Aldoses – D e L

31. Hidrogênios enantiotópicos
hidrogênio pró-R
hidrogênio pró-S Hidrogênios
Hidrogênios
Centros pró-quirais
Hidrogênios enantiotópicos têm a mesma reatividade químicae não podem ser
distinguidos por agentes aquirais, mas eles não são quimicamente equivalentes
frente a reagentes quirais.
Hidrogênios
enantiotópicos
homotópicos

32. Hidrogênios diastereotópicos não têm a mesma reatividade químicacom reagentes
aquirais
Hidrogênios diasterotópicos
Centros pró-quirais

33. Centros pró-quirais
Grupos carbonilas são centros pró-quirais, desde que a adiçã o do quarto ligante gere
um centro estereogênico. A carbonila possui uma face ree uma face si.
Reagentes aquirais não distinguem entre as duas faces, por ém reagentes quirais irão
formar produtos enantioméricos

34. Reações de substâncias que contenham um carbono assimétrico.
C
H
2
C
H
2
C
H
2
C
l
CH
3
CH
2
CH
3
H
C
H
2
C
H
2
C
H
2
O
H
CH
3
CH
2
CH
3
H
OH
-
Se não houver reação no carbono assimétrico; ambos o reagente e o produto terão as
mesmas configurações relativas. Diz-se que houve retenção de configuração
S S
H
C
CH
3CH
2
CH
2
CH
3
OH
+
H Cl
heat
H
C
CH
3CH
2
CH
2
CH
3
Cl
+
H
OH
S
a
m
e

c
o
n
f
i
g
u
r
a
t
i
o
n

35. Reações de substâncias que contenham um carbono assimétrico.
CH=CH
2
H
3
CH
2
CH
2
C
CH
3H
CH
2
CH
3
H
3
CH
2
CH
2
C
CH
3H
H
2
Pd/C
SR
Neste caso, reagente e produto possuem as mesmas configurações relativas, porém
diferentes configurações absolutas

36. Importância da quiralidade na atividade biológica

39. Resolução de uma Mistura Racêmica
(R)-ácido
(S)-ácido
enantiômeros
(S)-base
(
R
,S)-sal(
S
,S)-sal
diastereoisômeros
Separação por
métodos físicos
(
R
,S)-sal (
S
,S)-sal
HCl HCl
(S)-baseH
+
+
(R)-ácido
(S)-baseH
+
+
(S)-ácido

40. Exemplo:

42. Resolução por cromatografia
Coluna de sílica ligada a uma fase estacionária de um am inoácido quiral