Minicurso de Estereoquímica de com

Carlos A.C. Kramer PET-QuímicaOrientadora: Prof. Drª Grazielle Malcher

A estereoquímica é resumidamente o ramo da Química queestuda da organização tridimensional dos átomos de moléculas, e comoisto afeta suas propriedades e reatividade.


O estudo da estereoquímica pode explicar o porquê que olimoneno presente tanto na laranja quanto no limão gera odoresdiferentes


O estudo da estereoquímica pode explicar o porquê que olimoneno presente na tanto na laranja quanto no limão gera odoresdiferentes

Limoneno


O estudo da estereoquímica pode explicar o porquê que olimoneno presente na tanto na laranja quanto no limão gera odoresdiferentes

Limoneno

Mesma fórmula molecular e diferentes estruturas

Exemplos: butano e 2-metilpropano, 1-cloropropano e 2-cloropropano, e etanol e o metóxi-metano (éter dietílico)

São isômeros que diferem no arranjo espacial

Focaremos o nosso estudo neste tipo de isômero

(R/S)-limoneno Cis/Tran-dicloroeteno

Enantiômeros Diasterisômeros

Imagem especular um do outro

Apresenta centro estereogênico

Do grego Kheir, mão




Propriedade de assimetria de compostos

Propriedade de assimetria de compostos

Assim como as mãos, os compostos quirais não são sobreponíveis

Assim como as mãos, os compostos quirais não são sobreponíveis

A imagem especular de um composto quiral é o seu enantiômero

O (R)-limoneno e o (S)-limoneno são imagem especular umdo outro e não são sobreponíveis, são enantiômeros um dooutros e são classificados como estereoisômeros.

O modelo de chave-fechadura nas reações biológicas ilustra bem a importância da quiralidade

A vista grossa sobre o enantiômeros da talidomida, um remédio para aliviar dor de gestantes, causou isto:







O remédio é atualmente proibido à gestantes, ao contrário de 5 décadas atrás

Utilizado no tratamento de câncer de medula e cerca de 60 outros tipos de tratamento

Fórmula do princípio ativo

(S)-Talidomida atua inibindo a enzima Cereblon, importante no desenvolvimento dos membros no fetos

Embora os portadores da deficiência possam ter uma vida relativamentenormal, leis brasileiras obrigam o pagamentos de indenizações mensais.

São estereoisômeros que não são imagem especular um do outro

O sapato é um objeto quiral?

O sapato é um objeto quiral?

Sim, você experimentoupôr o sapato direito no péesquerdo?!

A cadeira é um objeto quiral?

A cadeira é um objeto quiral?

Não, tanto que a mesmaserve para todos os ladosda mesa

Entre o parafuso e o prego quem é quiral?

Entre o parafuso e o prego quem é quiral?

Observe as imagensespeculares

A Ferrari 458 Italia, assim como

qualquer carro é um objeto quiral?

A Ferrari 458 Italia, assim como

qualquer carro é um objeto quiral?

Sim, trata-se de um objeto quiral

Ao olharmos a imagem especular vemos que boa parte do carro é sobreponível,

porém o cavalinho da marca e volante não sãosobreponíveis, portanto são objetos quirais

Bromo-cloro-fluorometano é um composto quiral?

Bromo-cloro-fluorometano é um composto quiral?

Sim, trata-se de umcomposto quiral

Existe imagem especular, não é sobreponível

Enantiômeros

1-bromopropano é um composto quiral?

1-bromopropano é um composto quiral?

Não, pois sua imagemespecular é ele mesmo e ésobreponível

O carbono sp3 está ligado a dois grupos iguais

Encontre o carbono estereogênico tetraédrico

(R/S)-limoneno

Encontre o centro estereogênico

As propriedades físicas e químicas dos compostosquirais são as mesmas, como ponto de fusão, ebulição,densidade, pka, etc, exceto às propriedade ópticas

A luz é um tipo de radiação eletromagnética que se propaga em linha reta em todas as direções

Já a luz polarizada é obtida através de filtros depolarímetros que a faz propagar em apenas um direção

A propriedade da luz polarizada que nos interessa é que

Ela pode ser desviada para esquerda ou direita ao passar por certos compostos químicos devido a atividade óptica destas substâncias.

Geralmente é utilizada uma das linhas de emissão amarela no espectro de sódio, a linha D

O polarímetro é um equipamento que utiliza a luz polarizada

Polarímetro antigo

Podemos classificar uma substância como levógira ou dextrógiraquando apresentam atividade óptica

Polarímetro moderno

O desvio da luz polarizada por compostos opticamenteativos depende de alguns fatores, como o comprimento do tubo econcentração do composto.

O desvio da luz polarizada por compostos opticamenteativos depende de alguns fatores, como o comprimento do tubo econcentração do composto.

[α] = __α___c.l

[α] = a rotação específicaα = a rotação observadac = concentração em g. ml-1

l = comprimento do tubo em dm

Na rotação do (R/S)-3-propanol

Na rotação do (R/S)-3-propanol

Não existe co-relação no sistema R/S com os enantiômeros [(+) ou (-)]

Não existe co-relação no sistema R/S com os enantiômeros [(+) ou (-)]

Numa mistura racêmica não provoca rotação da luz polarizadano plano

Exemplo de mistura racêmica: 50% de (R)-2-metil-1-butanol e

50% de (S)-2-metil-1-butanol

Numa mistura racêmica não provoca rotação da luz polarizadano plano

Exemplo de mistura racêmica: 50% de (R)-2-metil-1-butanol e

50% de (S)-2-metil-1-butanol

(+) -2-metil-1-butanol

Não é um mistura racêmica


% do excesso enatiomérico =__Rotação específica observada x 100%

Rotação específica do enantiômero puro


% do excesso enatiomérico =__Rotação específica observada x 100%


Por exemplo, observa-se a rotação específica do (+)-2-butanol é +6,76°,sabendo que a rotação específica do enantiômero puro é +13,52°


% do excesso enantiomérico =__Rotação específica observada x 100%



% do excesso enantiomérico =_+6,76° x 100% = 50%

+13,52°






+13,52°

Quer dizer que temos 50% da mistura corresponde ao

enantiômero (+) e o outros 50% tratam-se de um mistura

racêmica (25% dextrógiro e 25% levógiro)






+13,52°

Quer dizer que temos 50% da mistura corresponde ao

enantiômero (+) e o outros 50% tratam-se de um mistura

racêmica (25% dextrógiro e 25% levógiro)

Uma solução preparada pela dissolução de 400 mg detestosterona em 10,0 ml de etanol, foi colocada em um tudo de 10,0cm de comprimento, a rotação observada a 25°C, usando a linha Dde sódio, foi +4,36°. Qual a rotação específica?


[α] = __α___c.l

[α] = __+4,36___

1,00 x 0,0400

Nota: 1 dm = 10 cm


[α] = __α___c.l

[α] = __+4,36___

1,00 x 0,0400

Nota: 1 dm = 10 cm

[α] = + 109

Esta projeção foi idealiza pelo químico alemãoHermann Emil Fisher , inicialmente para projeção decarboidratos

Esta projeção foi idealiza pelo químico alemãoHermann Emil Fisher , inicialmente para projeção decarboidratos

A projeção é útil para expressar moléculas tridimensionais plano 2D, como no papel.

Nesta projeção em forma de cruz os grupos de maior prioridade estão lançado à frente e os de menos para trás

Nesta projeção em forma de cruz os grupos de maior prioridade estão lançado à frente e os de menos para trás

As prioridades dos grupos são atribuídas de acordo com osnúmeros atômicos quanto maior o número maior prioridade

Nesta molécula temos a ordem de prioridade

1. Cloro (17)2. Flúor (9)3. Oxigênio (8)4. Hidrogênio (9)

As prioridades dos grupos são atribuídas de acordo com osnúmeros atômicos quanto maior o número maior prioridade

Devemos visualizar os grupos de maior prioridade para forado plano

Devemos visualizar os grupos de maior prioridade para forado plano

Quando a prioridade não puder ser atribuída baseando-senos átomos ligados diretamente ao carbono, a outra camada deátomo deve ser avaliada






Quando existe ligações duplas ou triplas nos grupos ligadosao carbono assimétrico, tratamos a prioridade como se seus átomosfossem duplicados ou triplicados

Quando existe ligações duplas ou triplas nos grupos ligadosao carbono assimétrico, tratamos a prioridade como se seus átomosfossem duplicados ou triplicados

1 – A rotação óptica depende de algumas condições que se é realizada a medida, qual são estes fatores?

2 – passe as molécula para projeção de Fisher e/ou perspectiva e Newman (conformação mais estável), representando o carbono assimétrico com *

2 – passe as molécula para projeção de Fisher e/ou perspectiva e Newman (conformação mais estável), representando o carbono assimétrico com *

**

Exemplo:

Surgiu pela necessidade de nomear enantiômeros de formaque pudesse se distinguir um do outro

Por exemplo, na molécula abaixo

Nomearia-se como 2-butanol para as

duas estruturas

Por exemplo, na molécula abaixo

Nomearia-se como 2-butanol para as

duas estruturas

Contudo não poderia distinguir um enantiômero do outro

R (rectus, sentido horário) e S (sinistrus, sentido anti-horário)

As projeções de Fisher são úteis na denominação das configurações








(S)-bromo-cloro-fluormetano

Como melhor visualizar a molécula na projeção de Fisher

Projeção de Fisher incorreta, porém de mais fácil visualização


Uma Troca (Flúor por cloro), inverte a configuração


Outra troca (flúor por Hidrogênio) inverte a configuração e volta à configuração original

Uma Troca (Flúor por cloro), inverte a configuração


Outra troca (flúor por Hidrogênio) inverte a configuração e volta à configuração original

(S)-bromo-cloro-1-fluormetano

Como determinar a configuração sem utilizar as projeções de Fisher

1º Localizar o estereocentro



2º atribuir prioridades (1º Cloro, 2º

Hidroxila, 3º Metil, 4º Hidrogênio)




Oxigênio, 3º Metil, 4º Hidrogênio)

3º Orientar o grupo de menor

prioridade para trás













4º Traçar círculo imaginário

seguindo a ordem de prioridade







4º Traçar círculo imaginário

seguindo a ordem de prioridade

5º Determinar a configuração se S

(anti-horário) ou R (horário)


(S)-1-cloroetanol

1- Nomeie às moléculas


(R)-1-clorometa-1-ol; (R)-propan-1,2-diol;

(1S,2S)-1-bromo-1-cloro-propan-2-ol; (R)-3,4-dimetilbut-1-eno


(R)-1-clorometa-1-ol; (R)-propan-1,2-diol;

(1S,2S)-1-bromo-1-cloro-propan-2-ol; (R)-3,4-dimetilbut-1-eno

Explique o porquê de nesta reação de substituição nucleofílica ocorre a inversão da configuração S para R, já que tanto o grupo (-OH) e (-Cl) tem prioridade 1 perante os demais grupos.

Moléculas com mais de um carbono quiral apresentam ao máximo 2n estereoisômeros onde n representa o número de carbonos assimétricos

Moléculas com mais de um carbono quiral apresentam ao máximo 2n estereoisômeros onde n representa o número de carbonos assimétricos

3-amino-butan-2-ol

Assim como as moléculas com um centro estereogênico, um giro de 180° não faz as imagens especulares se sobreporem

3-amino-butan-2-ol

São composto que possuem centros assimétricos, mas amolécula possui um plano de simetria, tornando-a aquiral

São composto que possuem centros assimétricos, mas amolécula possui um plano de simetria, tornando-a aquiral

Este composto não desvia a luz plano polarizada, pois enquanto um centro desvia a luz para direita o outro desvia para esquerda na mesma proporção.

Qual destas estruturas representa um composto meso?Lembre do plano de simetria – Passe para perspectiva o compostomeso

Neste caso deve-se analisar cada centro separadamente,definindo-o como R ou S, depois numeramos a cadeia principal, porexemplo considere a molécula


A numeração da cadeia deve ser atribuída aos carbonos com grupos substituintes de maior número atômico.





(2R,3R)-3-Aminobutan-2-ol

Nomeie o composto

Nomeie o composto

(2R,3S)-2-bromobutan-3-ol

2,2-dibromo-6,6-dimetil-bifenil

Algumas moléculas sofrem o enantiomerismo conformacional devido a grande repulsão estérica ou tensão angular de sua forma simétrica aquiral

Uma reação estereoseletiva leva a predominância de um estereoisômero sobre outro

Ação enzima lipase

Esta reação, por exemplo, não é uma reação estereoseletiva

Quando nenhuma ligação do centro quiral é quebrada emuma reação, dizemos que a houve a retenção deconfiguração

Neste caso, a configuração se manteve, assim como a designação R/S

Nesta reação ocorre retenção de configuração, porém inversão da designação R/S

Nesta reação ocorre retenção de configuração, porém inversão da designação R/S

Solomons, T.W. Graham.; Química orgânica.; 9ª Ed. Rio de Janeiro, 2009

Duarte, Humberto C.; Souto, Carlos Roberto O; Química da vida, EDUFRN, 2006.

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