Estereoquimica 1c4ug

ESTEREOQUÍMICA MOLÉCULAS QUIRAIS

Isômeros Compostos diferentes com a a mesma fórmula molecular

Isômeros constitucionais

Estereoisômeros

(isômeoros cujos átomos possuem conectividade diferente).

(isômeros que têm a mesma conectividade, mas diferem entre si pelo arranjo no espaço).

Enantiômeros (estereoisômeros que são

imagens especulares um do outro e que não se superpõem).

Diastereoisômeros (estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro).

O OH Alcool etilico Eter dietilico

cis-1,3-dimetil ciclopentano

H

H Cl

Cl

CH3

H3C

(R)-2-clorobutano

(S)-2-clorobutano

trans-1,3-dimetil ciclopentano

ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS Enantiômeros só ocorrem moléculas são QUIRAIS

com

compostos

cujas

Molécula quiral: Apresenta lado esquerdo e lado direito. É uma molécula que é idêntica a sua imagem no espelho. A molécula quiral e sua imagem são enantiômeros e NÃO são superponíveis.

Quiralidade do 2-butanol CH3

CH3

HO

H

H

HO

OH

H

C

C

CH2

CH2

CH3

CH3

(I)

(II)

Como os modelos I e II não se superpõem um no outro, eles são moléculas diferentes, mas isoméricas: SÃO ENANTIÔMEROS.

Como saber se existe enantiômeros? -Um par de enantiômeros é sempre possível para moléculas que contêm um átomo de carbono tetraédrico com quatro diferentes H grupos ligados a ele. H3C

C*

CH2CH3

OH

-Trocar quaisquer dois grupos ligados ao átomo tetraédrico que carrega quatro grupos diferentes converte um enantiômero no outro. -ESTEREOCENTRO TETRAÉDRICO: um átomo carregando quatro grupos diferente de natureza tal que uma troca de quaisquer dois grupos irá produzir um estereoisômero.

QUIRALIDADE DE UMA MOLÉCULA GERAL CONTENDO UM ESTEREOCENTRO

RELEMBRANDO: OBJETOS QUIRAIS X OBJETOS AQUIRAIS UMA MOLÉCULA OU UM OBJETO NÃO É QUIRAL SE APRESENTA PELO MENOS UM PLANO DE SIMETRIA NÃO APRESENTAM NENHUM PLANO DE SIMETRIA, SEMPRE EXISTIRÃO AOS PARES dextro e levo

Um plano de simetria é aquele que a pelo meio do objeto. Todos objetos que NÃO apresentam nenhum plano de simetria, SEMPRE EXISTEM AOS PARES, sendo que um é imagem especular do outro E É QUIRAL

Molécula AQUIRAL Não tem estereocentro. Possuem dois ou mais grupos iguais ligado ao mesmo carbono. CH3 H

C CH3

OH

2-propanol

O CASO DA TALIDOMIDA O

N

O

* NH

O

O

1940-1960 – medicamento foi usado para aliviar as náuseas matinais em mulheres grávidas 1963 – descobriu-se que a talidomida é teratogênica Atualmente – é usada contra hanseníase

IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA

QUIRALIDADE-LATERALIDADE

O corpo humano é estruturalmente quiral. molécula quiral (aminoácido) Sítio de recepção quiral (enzimas) Direção correta

resposta fisiológica natural (impulso neural, catálise da reação)

IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA

TESTES PARA QUIRALIDADE PLANOS DE SIMETRIA 1. Construir modelos da molécula e sua imagem especular e então determinar se eles são superponíveis (caso sejam tratar-se da mesma molécula) 2. Observar se há plano de simetria. Se houver a molécula será aquiral PLANO DE SIMETRIA: plano imaginário que corta a molécula de maneira que duas metades da molécula sejam uma imagem especular da outra. AQUIRAL

QUIRAL

NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS Pela IUPAC: “compostos diferentes devem ter nomes específicos.” CH3

CH3 H

HO

OH

H

C

C

CH2

CH2

CH3

CH3 (II)

(I)

2-butanol Compostos são enantiômeros logo são diferentes e portanto devem ter nomes diferentes.

SISTEMA (R-S) Regras: 1- Cada grupo ligado ao estereocentro recebe uma prioridade (varia de 1 a 4) de acordo com o NÚMERO ATÔMICO Menor número atômico: prioridade menor (4) Maior número atômico: prioridade maior (1)

2 ou 3 1 4 2 ou 3

SISTEMA (R-S) Regras: 2- Quando houver empate, considerar o próximo conjunto de átomos presentes nos grupos não designados até que haja desempate. 3

No grupo metila temos que o próximo conjunto de átomo é (H,H,H) No grupo etila é (H,H,C) LOGO (H,H,C) tem prioridade sobre (H,H,H)

1 4 2

Regras:

SISTEMA (R-S)

3- Agora, giramos a molécula de modo que o grupo de menor prioridade (4) fique afastado do observador. 3

4 1 2

SISTEMA (R-S) Então traçamos um caminho de 1 para 3. Se a direção for no sentindo horário o enantiômero é o (R) Se a direção for no sentindo anti-horário o enantiômero é o (S). 3

4

4 1

(R)-2-butanol

2 Sentindo horário logo enantiômero R.

SISTEMA (R-S)

Regras:

4- Para grupos contendo duplas ou triplas são atribuídos prioridades como se ambos os átomos estivessem duplicados ou triplicados como se fosse

Y

C

Y

como se fosse

C

Y

Y

C

Y

C

C

Y

Y

C

PROPRIEDADES DOS ENANTIÔMEROS: ATIVIDADE ÓTICA Propriedade física (R)-2-butanol (S)-2-butanol Ponto de ebulição

99,5 0C

99,5 0C

Densidade (g/mL)

0,808

0,808

Índice de refração

1,397

1,397

- DEPENDE DAS FORÇAS INTERMOLECULARES

ENANTIÔMEROS Propriedades físicas iguais -Só exibem comportamentos diferentes se estão em um “ambiente” QUIRAL - Como observar diferença? Observar o comportamento frente a luz plano-polarizada - Cada enantiômero gira o plano da luz plano-polarizada (mesmo valor porém em sentido opostos). COMO MEDIR: POLARÍMETRO.

A luz plano-polarizada Campo elétrico

Onda Campo magnética magnético

Onda elétrica

Direção do movimento do feixe de luz

Os campos elétrico e magnético oscilantes de um raio de luz, limitados a um plano

Oscilações do campo elétrico na luz ordinária

Plano de oscilação do campo elétrico da luz plano-polarizada.

POLARÍMETRO As setas indicam que a substância ativa na solução que está no tubo provoca a rotação do pano da luz polarizada O Plano da polarização da luz emergente . não coincide com o plano de polarização da luz polarizada incidente

ROTAÇÃO ESPECÍFICA Símbolo é alfa (α) É medida em graus se girar para a direita = + (dextrogira) Se girar para a esquerda = - (levogira) [α] = rotação específica α = rotação observada c = concentração (g/mL) l – comprmento do tubo (dm)

ROTAÇÃO ESPECÍFICA A direção da rotação é frequentemente incorporada nos nomes dos compostos

ROTAÇÃO ESPECÍFICA Não existe correlação óbvia entre as configurações de enantiômeros e a direção [(+) ou (-)] em que eles rodam a luz plano polarizada

ROTAÇÃO ESPECÍFICA Não existe correlação necessária entre a designação (R) e (S) e a direção da rotação da luz plano-polarizada [(+) ou (-)]

FORMAS RACÊMICAS Mistura equimolar de dois enantiômeros

Não apresenta rotação de luz plano-polarizada (é oticamente inativa)

(±)-2-butanol ou como (±)-CH3CH2CHOHCH3)

Moléculas com mais de um estereocentro Vamos considerar o 2,3-dibromopentano Br

*

* Br

Quantos estereoisômeros pode ter? No máximo 2n (n = número de estereocentros) 22 = 4

Desenhando fórmulas tridimensionais CONVENÇÕES: Escrevemos as estruturas em conformação eclipsadas (não são as mais estáveis, facilitam reconhecer planos de simetria). Escrevemos a cadeia de carbono mais longa em uma orientação vertical na página Colocamos os grupos nas horizontais apontando para frente (cunha cheia)

CH3 H

H

C C C2H5

Br

Br

Desenhando os estereoisômeros Escrevemos uma fórmula tridimensional e então a sua imagem especular CH3

CH3 H

H

C C C2H5

Br

Br

Br

Br

C C

H

H

C2H5

1

Trocamos as posições de grupos no mesmo carbono e então a sua imagem especular

2

CH3

CH3 Br

H

C C C 2H 5

3

H

H

Br

Br

C C C2H5

4

Br

H

RELAÇÃO ESTEREOISOMÉRICA CH3

CH3 H

H

C C C2H5

Br

Br

Br

Br

C C

CH3

CH3 H

Br

H

C2H5

H

C C

H

H

Br

Br

C2H5

1

2

3

C C C2H5

4

1/2 e 3/4 são enantiômeros 1/3, 1/4, 2/3, 2/4 = são diasteroisômeros Todos os compostos separadamente terão atividade ótica Diasteroisômeros apresentam propriedades físicas diferentes

Br

H

COMPOSTOS MESO São compostos que apesar de apresentarem estereocentros não apresentam atividade ótica, são aquirais Br Apresentam plano de simetria.

* CH3

CH3 Br

H

C C

H

Br

H

Br

C C

CH3

CH3

1

2

Br

H

H

H

C C CH3

3

Br

CH3

CH3 Br

Br

Br

Br

C C CH3

4

*

H

H

NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS COM MAIS DE UM ESTEREOCENTRO

2

3

4

2

1 4

3 1

FÓRMULAS DE PROJEÇÃO DE FISCHER Modo de representar a molécula tridimensional em duas dimensões. Regras para escrever as fórmulas de Fischer 1 – A cadeia carbônica principal é escrita estendida do topo ao fundo e com todos os grupos eclipsados.

CH3 H

Br

H

Br

2 – Linhas verticais representam ligações que são projetadas para trás do plano do papel (ou que ficam nele) 3 –linhas horizontais representam ligações que são projetadas para fora do plano do papel 4 – A interseção das linhas vertical e horizontal representam um átomo de carbono (o estereocentro) 5 – Só podem ser giradas no plano do papel de 1800

CH3

CH3 H

H

C C CH3

Br

Br

Nomenclatura utilizando fórmula de Fisher Regras: -Dar prioridades para os grupos de acordo com o número atômico

3 4 H

CH3

2

H

1 Br Br

CH3

Nomenclatura utilizando fórmula de Fisher Regras: -traçar um caminho de 1 para 2 e para 3. Se o caminho for horário deveria ser (R) Se o caminho for anti-horário deveria ser (S) Deveria ser (R)

3 4 H

CH3

2

H

1 Br Br

CH3

Nomenclatura utilizando fórmula de Fisher Regras: -Observar a posição do grupo de menor prioridade (4) -Se estiver na VERTICAL a nomenclatura é VERDADEIRA -Se estiver na HORIZONTAL a nomenclatura é HORRÍVEL e deve ser trocada Deveria ser (R)

3 4 H

CH3

2

H

Horizontal

CH3

1

H

(S)

Br

H

Br

Br

CH3 CH3

Br

Nomenclatura utilizando fórmula de Fisher CH3

PARA O OUTRO CARBONO:

H H

CH3 CH3

H

2

H

Br

3 CH3

Br

2

Br

4

H

Horizontal

1

H

Br

4

3 CH3

1

H

(S)

Br

(R) CH3

(R) CH3

CH3

H

(S)

Br

Br Br

A QUIRALIDADE E OS PARES DE ENANTIÔMEROS ENCONTRADOS NA NATUREZA

H

5R H 6R H H N S

H O

O

O (+) - Limonemo "odor de laranja"

O

(-) - Limonemo "odor de limão"

O

N

O

NHCH3

CH3 CH3

H CO2H 2S Penicilina V (Configuração 5R, 6R, 2S)

O

O

H F3C (S) - Fluoxetina Previne a enxaqueca

(+) - Carvona (-) - Carvona "óleo de hortelã" "óleo da semente de cominho"

Exercícios Assinale como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmativas referentes à seguinte frase: - Quando uma estrutura e sua imagem especular não são superponíveis,.... a. existe quiralidade. ( ) b. trata-se de um par de enantiômeros. ( ) c. representam dois diastereoisômeros. ( ) d. constituem uma forma meso. ( )

Exercícios Assinale como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmativas referentes à seguinte frase: - Quando uma estrutura e sua imagem especular não são superponíveis,.... a. existe quiralidade. ( V ) b. trata-se de um par de enantiômeros. ( V ) c. representam dois diastereoisômeros. ( F ) d. constituem uma forma meso. ( F )

Exercícios