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Estereoqumica

Qumica para Biocincias Prof. Jorge de A. Rodrigues Jr.

Ismeros Compostos de mesma frmula molecular, porm distintos.

Ismeros constitucionaisOH

O

O H

OHDiferena na conectividade molecular

Estereoismeros Mesma conectividade molecular, diferentes arranjos espaciais.

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ISMEROS

ISMEROS CONSTITUCIONAIS

ESTEREOISMEROS

ISMEROS CONFORMACIONAIS

ISMEROS CONFIGURACIONAIS

ENANTIMEROS

DIASTEREOISMEROS

Configurao vs Conformao

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Relevncia Interao especfica com receptores biolgicos.

X X

Relevncia Interao especfica com receptores biolgicos. Exemplos:

H N O

O

O

N

R-limoneno Odor de laranja

S-limoneno Odor de limo

O

Talidomida

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Quiralidade

Cl H3C H

Cl CH3 H

OH

HO

enantimeros

Elementos de simetria

CH3 H HPlano de simetria

Ph H

CO2H H H CO2H Ph

Cl H

Cl

H

C

C

H Cl

Centro de inverso

Eixo de simetria

Molculas quirais No apresentam elemento de simetria.

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Molculas quiraisA) Molculas com tomos de carbono como centro estereognico

Cl H3C H* * Carbono quiral

OH

B) Molculas com centros estereognicos de outros tomosO P H3CH2CH2 CH3

Molculas quiraisC) Molculas com tomos trivalentes estereognicos

N X

Z YPodem sofrer racemizao!

D) Adamantanos substitudosCH3

H Br

COOH

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Molculas quiraisE) Molculas com rotao restritaCl NO2 HOOC

AtropoisomeriaHOOC NO2

Cl

A B

C

C

C

A BH

A C BH C CH3

A C C B

H3C

Classificaes Enantimeros Estereoismeros que so imagens especulares no superponveis um do outro. Diastereoismeros Estereoismeros que no apresentam relao objeto/imagem especular. Ismeros meso Apresentam centros assimtricos localizados, no entanto, apresentam elemento de simetria. HHO HOOC

H OH COOH

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Diastereoismeros

Configurao R e S Sistema Cahn-Ingold-Prelog4 2

H C HO1 3

CO2H

CH3 CO2H2

C HO1

4

H CH33

Sentido horrio: Configurao R

No caso de sentido anti-horrio: Configurao S

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Determine a configurao absoluta das molculas abaixo:

Determine a prioridade relativa dos grupos:

Os pares abaixo so enantimeros ou so a mesma molcula?

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Determine a configurao absoluta das molculas abaixo:

Molculas com dois centros estereognicos

Desenhe as espcies em projeo de Fischer Nmero mximo de estereoismeros = 2n n = nmero de carbonos estereognicos

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Molculas com dois centros estereognicos

Grupos similares do mesmo lado = enantimero erythro Grupos similares em lados opostos= enantimero threo

Molculas com dois centros estereognicos

CO2H H H CO2H OH OH

CO2H H HO CO2H OH HHO H

CO2H H OH CO2H

A

B

C

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Molculas com dois centros estereognicos Configurao R, S

Nomeie os compostos a seguir:

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Comparando propriedades fsicas de estereoismeros

Isomeria cis-trans

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Isomeria cis-trans

Isomeria cis-trans

Ismeros cis

Ismeros trans

Ismero cis

Ismero trans

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Desenhe os possveis ismeros de: 2-cloro-3-hexanol 2-bromo-4-cicloexano 2,3-dicloropentano 1,3-dibromopentano

Entre todos os possveis ciclooctanos que tm um cloro e um grupo metila como substituintes, quais no apresentam carbonos assimtricos?

Desenhe um diastereoismero para cada uma das molculas a seguir:

Compostos meso

Representar em Fischer

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Compostos meso

Compostos meso

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Quais das molculas abaixo so quirais?

Desenhe os ismeros das molculas a seguir:

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Atividade tica

Atividade tica

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Atividade tica Molculas opticamente ativas Dextrorrotatria e levorrotatria (+) ou d (-) ou l No confundir com R e S!

Mistura racmica

Pureza ptica (op) e excesso enantiomrico (ee) Rotao especfica observada = Rotao especcica do enantimero puro

Pureza ptica

(S)-(+)-2-bromo-butano Rotao especfica observada = +23,1

Se uma amostra de 2-bromo-butano tem rotao especfica observada de +9,2.... Pureza ptica

= 0,40 ou 40%

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Pureza ptica (op) e excesso enantiomrico (ee) O cido mandlico tem rotao especfica de +158. Qual ser a rotao especfica observada para as seguintes misturas? 25% (-) - cido mandlico; 75% (+) - cido mandlico 50% (-) - cido mandlico; 50% (+) - cido mandlico 75% (-) - cido mandlico; 25% (+) - cido mandlico

Uma soluo preparada a partir da mistura de 10ml de uma soluo a 0,1M de um enantimero R e 30ml de uma soluo a 0,1M do enantimero S resultou em uma rotao especfica observada de +4,8. Qual a rotao especfica de cada um dos enantimeros?

Mtodos de resoluo de enantimeros 1. Converso a diastereoismeros

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Mtodos de resoluo de enantimeros 2. Separao mecnicaAlguns enantimeros cristalizam de forma distinta, seja pela formao de sais ou pela adio de cossolventes, tornando vivel a separao mecnica.

3. Adsoro diferencialA utilizao de fases estacionrias quirais na tcnica de cromatografia resulta em velocidades de eluio distintas para cada enantimero, viabilizando a separao.

Mtodos de resoluo de enantimeros 4. Resoluo cinticaBaseia-se na diferena de velocidade de reao de dois enantimeros com um reagente quiral. Quanto maior a diferena de velocidades, maior a velocidade de separao. Ex:OH cat. H2 CH3 CH3[Kitamura, M., et al. J. Org. Chem. 53:708, 1988]

OH 48% recuperado 96% ee

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Estereoqumica de reaes

Reao estereoespecfica Diferentes estereoismeros utilizados como reagentes de partida, resultam em estereoismeros distintos, quando submetidos s mesmas condies reacionais.

Reao estereosseletiva Um nico reagente forma dois ou mais estereoismeros, sendo um preferencialmente formado.

Estereoqumica de reaes

Reaes EstereoespecficasBr H3C H H CH3 Br

H3C H

H C C CH3

Br2

H3C H

C

C

CH3 H

Br2

Br H3C H

H3C

H Br

Reaes de adio anti

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Estereoqumica de reaes Reaes Estereoespecficas

Ph HPh H

CH3

Br Ph HBr H Ph

EtO K

-

+

H3C Ph

Ph C C H

CH3

EtO K

-

+

H3C Ph

H C C Ph

Reaes de eliminao anti

Estereoqumica de reaes Reaes EstereoespecficasH H3C(CH2)5 H3C OTs H CH3CO 2 (CH2)5CH3 CH3

CH3CO 2

-

H3C H3C(CH2)5 H

OTs

CH3CO 2

-

CH3CO 2

CH3 (CH2)5CH3 H

Substituio nucleoflica SN2 Inverso de configurao

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Estereoqumica de reaes Reaes EstereosseletivasH3C H I(CH3)3CO K+

Produto preferencial (mais estvel)H C H3C C CH3 H

H H H3C

H H3C H

H3C H I(C H3)3C O K+

H3C H

C

C

CH3 H

Reaes de eliminao anti

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