ESTEREOQUMICA

diferem porque seus tomos esto conectados em uma ordem diferente

Frmula Molecular Ismeros Constitucionais

C4H10

CH3CH2CH2CH3 e

Butano Isobutano

C3H7ClCH3CH2CH2Cl e

1-Cloropropano 2-Cloropropano

C2H6OCH3CH2OH e CH3OCH3

Etanol ter dimetlico

H3C CH

CH3

CH3

H3C CH

Cl

CH3

diferem apenas no rearranjo de seus tomos no espao

Os ismeros cis e trans so ESTEREOISMEROS

Apresentam a mesma seqncia de ligao dos tomos na molcula, mas diferem no arranjo

dos tomos no espao tridimensional ClC

CCl H

H HC

CCl H

Cl

ENANTIMEROS

Estereoismeros cujas molculas so imagens especulares uma da outra no sobreponveis

Imagens especulares

DIASTEREOISMEROS

Estereoismeros cujas molculas no so imagens especulares umas das outras

ENANTIMEROS (ESTEREOISMEROS)

MOLCULA QUIRAL

Imagens especulares no-sobreponveis

houve uma troca de posies entre o flor e o bromo no

enantimero

Plano de Simetria

Plano do Espelho

Um objeto simtrico tem um plano de simetria (plano especular)

Se um objeto tem um plano de simetria, a sua imagem no espelho ser idntica ao objeto original

As imagens idnticas so sobreponveis!!

PLANO DE SIMETRIA

A imagem especular de um objeto quiral diferente do objeto original e no sobreponvel.

QUIRALIDADE

Um objeto SEM simetria (assimtrico) QUIRAL

EXISTEM COMO UM PAR DE ENANTIMEROS

Um objeto COM simetria (simtrico) AQUIRAL

PLANO DE SIMETRIA

QUIRALIDADE

PLANOS DE SIMETRIA: TESTE DE QUIRALIDADE

AQUIRAL QUIRAL

AQUIRAL QUIRAL

HC

OHH

COOH

CH3CH(OH)COOH

Lactic acid

(chiral)

HC

HOCH3

COOH

HOCH2COOH

Hydroxyacetic acid

(achiral)

Symmetry plane NO ymmetry plane

ENANTIMEROS (ESTEREOISMEROS)

2-butanol

ESTEREOCENTROS

Um tomo carregando grupos de natureza tal que uma troca de quaisquer dois grupos ir produzir um estereoismero

4 grupos diferentes em torno do tomo

de carbono

Estereocentro tetradricoCarbono estereognico

EXERCCIO 26:

Algumas das seguintes molculas possuem estereocentro, outrasno. Escreva as frmulas tridimensionais de ambos os enantimerosdas molculas que apresentarem estereocentro.

a) 2-fluorpropanob) 2-metilbutanoc) 2-clorobutanod) 3-metilhexanoe) 1-cloro-2-metilbutano

A IMPORTNCIA BIOLGICA DA QUIRALIDADE

HO H

NH

OH

OHHO

OH

HO

N

CH3

CH3CH3

O

O

N

N OO

H

N

H

OO

N

O

OH

H

CO2H

NH2

OH

HO OH

OH

NH2

HO2C

H2N CO2H

O NH2H

NH2H O

HO2C NH2

H2CCH2

CH3O O

CH3CH3

H H

CH3

CH2 H2CCH3 CH3

CH3

HH

hormone

caraway seed odorspearmint fragrance

Carvone RS

Toxic

Epinephrine RS

S R

S RLimonene

lemon odor orange odor

teratogenic activity causes NO deformities

Anti-Parkinson's disease

S RDopa

(3,4-dihydroxyphenylalanine)

bitter taste

Asparagine

sweet taste

RS

Toxic

Thalidomide

sedative, hypnotic

H H

H H

AROMA DE LIMO LARANJAAROMA DE LARANJA

LIMONENO

CARVONA

ASPARAGINA

AROMA DE MENTA AROMA DE COMINHO

AMARGO DOCE

A IMPORTNCIA BIOLGICA DA QUIRALIDADE

HO H

NH

OH

OHHO

OH

HO

N

CH3

CH3CH3

O

O

N

N OO

H

N

H

OO

N

O

OH

H

CO2H

NH2

OH

HO OH

OH

NH2

HO2C

H2N CO2H

O NH2H

NH2H O

HO2C NH2

H2CCH2

CH3O O

CH3CH3

H H

CH3

CH2 H2CCH3 CH3

CH3

HH

hormone

caraway seed odorspearmint fragrance

Carvone RS

Toxic

Epinephrine RS

S R

S RLimonene

lemon odor orange odor

teratogenic activity causes NO deformities

Anti-Parkinson's disease

S RDopa

(3,4-dihydroxyphenylalanine)

bitter taste

Asparagine

sweet taste

RS

Toxic

Thalidomide

sedative, hypnotic

H H

H H

DOPA

ANTI-PARKINSON TXICO

EPINEFRINA

HORMNIOTXICO

TALIDOMIDA

SEDATIVOATIVIDADE TERATOGNICA

A IMPORTNCIA BIOLGICA DA QUIRALIDADE

As molculas receptoras so quirais!!

NOMENCLATURA DE ENANTIMEROSO SISTEMA (R-S)

HOC

CH3H

CH2

CH3

HC

CH3OH

CH2

CH3

2-BUTANOL

Cahn, Ingold e Prelog:

Configurao Absoluta: Baseada na ordem de prioridade dos tomos ou grupode tomos ao redor do carbono estereognico

Ordem de prioridade: maior nmero atmico do tomo que est diretamenteligado ao estereocentro.

Exemplos de prioridade para tomos ligados a um tomo quiral:

I > S > O > N > 13C > 12C > Li> 3H > 2H > 1H

R = rectus (direito)S = sinister (esquerdo)

HOC

CH3H

CH2

CH3

1 4

2 or 3

2 or 3(I) (II)

Trace o caminho de a para b para c e verifique se a direo est no sentido horrio (R) ou anti-horrio (S)

O SISTEMA (R-S)

Quando uma prioridade no pode ser atribuda com base no nmero atmico, ento o prximo conjunto de tomos presentes examinado.

HOC

CH

C

C

1 4

H H

HHH

HHH

3 (H, H, H)

2 (C, H, H)

HOC

CH3H

CH2

CH3

(I)

O prximo passo girar a frmula de modo que ogrupo de mais baixa prioridade fique afastado doobservador

(S)-2-butanol (R)-2-butanol

HC

CH3OH

CH2

CH3

(II)

O SISTEMA (R-S)

EXERCCIOS:

27. Escreva as formas enantiomricas do bromoclorofluormetano e atribua a cada enantimero sua designao correta (R) ou (S)

28. Atribua designaes (R) ou (S) para os seguintes compostos:

PROPRIEDADES FSICAS DOS ENANTIMEROS

Physical Property (R)-2-Butanol (S)-2-Butanol

Boiling point (1 atm) 99.5 C 99.5 C

Density (g mL1 at 20 C) 0.808 0.808

Index of refraction (20 C) 1.397 1.397

HOC

CH3H

CH2

CH3

HC

CH3OH

CH2

CH3

Pode-se diferenciar os enantimeros verificando seu comportamento em relao

luz plano-polarizada

Enantimeros apresentam comportamento diferente quando

reagem com outras molculas quirais

Quando um feixe de luz plano-polarizada passa atravs de um enantimero, o

plano de polarizao giraCOMPOSTOS OPTICAMENTE ATIVOS

PROPRIEDADES DOS ENANTIMEROSATIVIDADE PTICA

Luz plano polarizada

(Oscilaes eletromagnticas

em um nico plano)

Luz no polarizada

(Oscilaes eletromagnticas

em todos os planos)

LUZ PLANO-POLARIZADA

polarizador

Campo

magntico

Campo

eltricoOnda

eltrica

Onda

magntica

Direo de

propagao da luz

POLARMETRO

Aparelho utilizado para medir o efeito da luz plano-polarizada sobre compostos opticamente ativos

Os enantimeros provocam a rotao do feixe de luz plano-polarizada em quantidades iguais, mas em direes opostas

Composto opticamenteinativo, pois no girou oplano de vibrao da luzpolarizada.

Composto opticamente ativo e dextrgiro, pois girou o plano de vibrao da luz polarizada pra a direita (SENTIDO HORRIO)

Composto opticamente ativo e levgiro, pois girou o plano de vibrao da luz polarizada para a esquerda (SENTIDO ANTI-HORRIO)

DESVIO DA LUZ PLANO-POLARIZADA

ROTAO (a) POSITIVA

ROTAO (a) NEGATIVA

ATIVIDADE PTICA DE ENANTIMEROS

ISMEROS PTICOS

ROTAO ESPECFICA: TD][a

O nmero de graus que o plano de polarizao girado quando a luz passa atravs deuma soluo de um enantimero depende do nmero de molculas quirais que elaencontra, que depende do comprimento do tubo do polarmetro e da concentrao doenantimero.

[ ] = x

DTa

a

l c

[]TD = rotao tica especfica = rotao tica observadal = comprimento da cela polarimtrica, em dmc = concentrao da soluo, em g de soluto por cm3 de solvente (g/mL)T= temperatura em CD = comprimento de onda de emisso da linha D do sdio (589 nm)

HOC

CH3H

CH2

CH3

HC

CH3OH

CH2

CH3(R)-()-2-Butanol (S)-(+)-2-Butanol[a]25D = 13,52 [a]

25D = +13,52

HOH2C C

CH3H

C2H5

HC

CH3CH2OH

C2H5

(R)-(+)-2-Metil-1-butanol (S)-()-2-Metil-1-butanol[a]25D= +5,756 [a]

25D = 5,756

Composto [a ]D (graus) Composto [a ]D (graus)

Cnfora +44,26 Penicilina V +223

Morfina 132 Glutamato monossdico +25,5

Sacarose +66,47 Benzeno 0

Colesterol 31,5 cido actico 0

OBS: No existe correlao entre as configuraes (R) e (S) dos enantimeros eo sentido da rotao da luz plano-polarizada.

Ex: (R)-2-metil-1-butanol dextrgiro (+)(R)-1-cloro-2-metilbutano levgiro (-)

PUREZA TICA: uma substncia opticamente ativa constituda por um nicoenantimero, e diz-se enantiomericamente pura ou com um excessoenantiomrico de 100%.

P.O. = a observado x 100a do enantimero puro

MISTURA RACMICA (RACEMATO): uma mistura equimolar dos doisenantimeros no tem atividade ptica, pois cada um dos estereoismerosdesvia a luz plano-polarizada em mesma magnitude e em sentidos opostos,anulando a rotao lquida.

EXCESSO ENANTIOMRICO (ee)

ENANTIMERO PURO: 100% ee

medida que a amostra possui contaminantes (inclusive o outro enantimero), a rotao especfica diminui.

ee (%) =

quantidade de matria de (R)

quantidade de matria de (S)-

quantidade de matria de R + Sx 100

ee (%) = a R a R puro

x 100 ee (%) = a S a S puro

x 100

EXERCCIO 29: O 2-buteno foi obtido sinteticamente e apresentou atividade ticade + 9,54. Qual a pureza ptica deste composto (rotao doenantimero puro de + 13,5)?

EXERCCIO 30: Vamos supor que tenhamos uma mistura de enantimeros do 2-butanol que apresenta uma rotao especfica de +6,76. Calcule oexcesso enantiomrico dessa mistura (a = +13,52). O que o valorencontrado significa em relao s percentagens de cada um dosenantimeros?

EXERCCIO 31: Uma amostra de 1,5 gramas de coniina, extrato txico do veneno dacicuta, foi dissolvido em 10 mL de etanol e colocada em uma cela de5,0 cm. A rotao, para a linha D de sdio foi de +1,20. Calcular arotao especfica, [a]TD, para a coniina.

SNTESE DE MOLCULAS QUIRAIS (RACEMATOS)

FORMAS RACMICAS: So obtidas em reaes onde no h qualquer influncia quiral.

CH3CH2CCH3 CH3CH2CHCH3

OHO

+ H H (+)-Ni *

2-butanona ()-2-butanol

CH3CH2 +*

CH3CH2 CHCH2

Br H

HBr

CH3CH2

C CHH

H

H Br

CH3CH2

H

CH3

Br

CH3CH2

Br

CH3

H

H3CH2CCH3

H (S)-2-Bromobutane

Top

Bottom

+ (50%)

(50%)

(R)-2-Bromobutane

1-buteneCarbocation

intermediate

(achiral)Br

Br

SNTESE DE MOLCULAS QUIRAIS (RACEMATOS)

SNTESE ENANTIOSSELETIVA

Quando uma reao leva formao majoritria de um enantimero em relao ao outro, a reao dita enantiosseletiva

necessria a presena de um reagente, solvente ou catalisador quiral

Na natureza, a maioria das reaes enantiosseletiva

ENZIMAS

- catalisadores biolgicos de alta eficincia- possuem um stio ativo composto por aminocidos quirais- apenas um dos enantimeros se ajusta perfeitamente ao stio ativo

BIOCATLISE

OEt

O

F

OEt

O

H

lipase

F

Ethyl (R)-(+)-2-fluorohexanoate

(>99% enantiomeric excess)

OH

O

F H

(S)-()-2-Fluorohexanoic acid(>69% enantiomeric excess)

H OHH O+ Et+

Ethyl (+)-2-fluorohexanoate

[an ester that is a racemate

of (R) and (S) forms]

SNTESE ENANTIOSSELETIVA - LIPASES

SNTESE ENANTIOSSELETIVA - OXIDORREDUTASES

H

Reduo de Carbonilas por Saccharomyces cerevisiae

Reduo do acetoacetato de etila produzindo o (S)-(+)-3-

hidroxibutanoato de etila, material de partida para a sntese de

inmeros compostos biologicamente ativos.

O

O

CH3

CH3

O

O

O

CH3

CH3

OH

Saccharomyces cerevisiae

25C, n-hexano, agitao

(1) (2)

S-(+)

O

O

CH3

CH3

O

O

O

CH3

CH3

OH

Saccharomyces cerevisiae

25C, n-hexano, agitao

(1) (2)

S-(+)

O

O

CH3

CH3

O

O

O

CH3

CH3

OH

Saccharomyces cerevisiae

25C, n-hexano, agitao

(1) (2)

S-(+)

O

O

CH3

CH3

O

O

O

CH3

CH3

OH

Saccharomyces cerevisiae

25C, n-hexano, agitao

(1) (2)

S-(+)S. cerevisiae

SNTESE ENANTIOSSELETIVA DE FRMACOS

O

CH3

OH

IBUPROFENO

H3COO

H

OH

CH3

(S)-NAPROXENO

H2N

CO2H

HO

HO

CH3

(S)-METILDOPA

HS

H2N

CO2H

H

(S)-PENICILAMINA

total de estereoismeros = 2n

n = no de centros tetradricos

MOLCULAS COM MAIS DE UM CENTRO QUIRAL:

Enantimeros Enantimeros

O que so 1 e 3? e 2 e 3? E 1 e 4? E 2 e 4? Diastereoismeros

2,3-dibromopentano

COMPOSTOS MESO

C

C

OHH

COOH

COOH

HHO

C

C

HO H

COOH

COOH

H OH

C

C

OHH

COOH

COOH

OHH

C

C

HO H

COOH

COOH

HO H

1

2

3

4

2R,3R

Mirror 1

2

3

4

1

2

3

2S,3S

4

2S,3R

1

2

2R,3S

3

4

Mirror

C

C

OHH

COOH

COOH

OHH

C

C

HO H

COOH

COOH

HO H

1

2R,3S

2

3

4

Rotate

1

2

2S,3R

4

3180o

Identical

NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS COM MAIS DE UM ESTEREOCENTRO

(2R,3R)-2,3-dibromobutano

Encontrando os carbonos estereognicos e o nmero de estereoismeros:

20 = 1 21 = 2 21 = 2

22= 4 22 = 4 22 = 4

FORMA CIS AQUIRAL

Encontrando os carbonos estereognicos e o nmero de estereoismeros:

Quantos ismeros pticos podem ser encontrados a partir do cido 2-amino-3-metil-pentanico?

EXERCCIO 32:

EXERCCIOS PARA CASA:

1. Determine a configurao absoluta dos compostos abaixo:

2. Escreva a frmula tridimensional para o ismero (S) do ibuprofeno.

3. cido clico o maior esteride encontrado na bile. Quando 3,0 gramas docido clico foram dissolvidos em 5,0 mL de lcool e medidas em uma cela de 1,0cm de caminho tico, observou-se uma rotao especfica de + 2,22o . Calcule[a]D para o cido clico.