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Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica               Estereoquímica – Estereoisômeros
  Compostos como par de objeto – imagem especular                 Enantiômeros e Quiralidade
                                                      Enantiômeros são estruturas que não são idênticas,
                                                    mas são imagem especular umas das outras;
                                                      Estruturas são quirais se elas não forem sobreponíveis
                                                    em sua imagem especular.




                    ou




                             Enantiômeros




                                                    Estruturas aquirais se sobrepõem nas suas imagens especulares
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                      Estereoquímica – Estereoisômeros
                                                                          Centro estereogênico
                  Plano de simetria




                                                                                  Não possui centro
                                                                                   estereogênico




     Moléculas quirais não possuem plano de simetria




                                                        • Se uma molécula contém um átomo de carbono com quatro
                                                        grupos diferentes, essa molécula não possui nenhum plano de
                                                        simetria e deve portanto ser quiral. Um átomo de carbono
                    Objetos quirais
                                                        contendo quatro grupos diferentes é portanto estereogênico ou
                                                        centro quiral.
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                                Estereoquímica – Estereoisômeros
                                                                                             Configuração x Conformação
                                  ISÔMEROS




                                                 Estereoisômeros
 Isômeros estruturais
                                                       ou
                                                Isômeros espaciais




                           Isômeros                            Isômeros
                        configuracionais                    conformacionais

                                                                                                                    Moléculas iguais
                                                                                                    H
                                                                                       H                    F
                                                                                                                   Não são separáveis
                                                                               H                    H
                                                                                        H                   H
                                                                                                                    (em equilíbrio)
                                                                                   F
                                                                                        Conformação
                                                     Isômeros geométricos
       Isômeros ópticos

                                                                                                            F
                                                                                       H
                                                                                                                   Moléculas diferentes
                                                                                             e
                                                                                                   H        H
                                                                              H        H                            São separáveis
                                                                                                        H
                                                                                   F
enantiômeros                     Diastereoisômeros                                      Configuração

                                                                              •A    configuração de uma molécula só é alterada se
                                                                              ligações forem quebradas e formadas;
                                                                              • Configurações     diferentes,     necessariamente,     são
                                                                              moléculas diferentes.
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                     Estereoquímica – Estereoisômeros
                                                                   Mentalmente, mova do substituinte de prioridade até o de
     Nomenclatura R e S para descrever a configuração
                                                                prioridade 3. Se o movimento for no sentido horário a horá
              absoluta de um centro quiral
                                                                configuração absoluta da molécula é R. Caso o movimento se
                                                                processe no sentido anti-horário a configuração absoluta é S .
                                                                                    anti- horá
Nomenclatura atual, baseada no sistema Cahn, Ingold e Prelog.
Este sistema faz parte das regras da IUPAC.                       Atividade óptica – rotação da luz plano polarizada

                                                                    Propriedades Físicas      (R)-2-Butanol   (S)-2-Butanol
                   Regras de prioridade
                                                                                                 99.5 °C         99.5 °C
                                                                 Ponto de ebulição (1 atm)
1
                                                                 Densidade (g mL–1 a 20 °C)       0.808           0.808
                                                                 Índice de refração (20 °C)       1.397           1.397


    Assinale o número de prioridade de cada substituinte do
 centro quiral. Átomos com maiores números atômicos possuem
 as maiores prioridades;


 2



   O átomo de menor prioridade deve estar o mais afastado
 possível do observador;


 3                           2
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                             Estereoquímica – Estereoisômeros
                         Rotação específica                                                   Mistura racêmica

   Rotação específica [α]: é a medida quantitativa da atividade
 óptica por polarimetria. É característica de cada molécula
 opticamente ativa.

          Me

     H                                          ATENÇÃO ! A
                OH
                                  H
                             HO               nomenclatura R, S
     Ph
                                                 não diz se o
                            isômero R
     isômero R                                                               Pureza Óptica e Excesso Enantiomérico
                                              isômero é (+) ou (-)
                           25
    25
[α] D (puro) + 42o [α] D (puro) - 48o
                                                                         Pureza óptica =       rotação específica observada
                                      α     rotação observada (graus)
                                                                                           rotação específica do enantiômero puro
                                            comprimento do tubo (dm)
                     [α] = α
                                        l
[α] = α
   t                    t
                                        c    concentração (g / 100 mL)
                        λ
   λ                       l. c
      l. d
                                        d    densidade (g / mL)
                 para soluções               temperatura ( oC)
para líquidos                           t
   puros                                λ    comprimento de onda
                                             da luz incidente (nm)
                                                                                           Composto        [a]D (Graus)
                                                                                             Cânfora          +44.26
                          - λ da luz (raia D do sódio: mais usada)                           Morfina           –132
                                                  determinar [ α] em
                          - natureza do solvente                                           Penicilina V        +223
         Fatores que                              diferentes solventes
         influenciam                                                                        Colesterol         –31.5
                                         usar, sempre que possível,
         o valor de       - concentração   amostras concentradas
             [α]
                                                  c    5
                                                                                  % Excesso Enantiomérico = (M+) – (M-)
                          - temperatura
                                                                                                            (M+) + (M-)
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica             Estereoquímica – Estereoisômeros
          Diastereoisômeros – aquirais                   Diastereoisômeros – quirais
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                Estereoquímica – Estereoisômeros
       Diastereoisômeros e propriedades físicas

                                          Epímeros




    Moléculas aquirais com centros estereogênicos




                                                        Compostos que contem centros estereogênicos e são
                                                     muitas vezes quirais são chamados de compostos meso.
                                                     Esses compostos necessariamente possuem um plano
                                                     de simetria.
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica               Estereoquímica – Estereoisômeros
    Compostos quirais sem centros estereogênicos                Estereoisomerismo e propriedades físicas
                                                      Diastereoisômeros – propriedades físicas diferentes

                                                     Exemplos:
                                                                                          O           O

                                                                                                 Cl          H
                                                            o                   o
                                                                                             H         Cl
                                                    p.e. = 4 C    p.e. = 1 C
                                                                                       μ = 3,07 D μ = 1,08 D
                                                   (mais polar) (menos polar)
                                                                                                  HO
                                                                         HO                      OH
                                                                         O                           O
                                                              HO                            HO
                                                             HO                           HO
                                                                HO      OH                           OH
                                                                (D-glicose)                   (D-manose)
                                                                25                        25
                                                           [α]D + 52 (c 1, H2O)        [α]D + 14,8 (c 4, H2O)
                                                                OTs                                                   OTs
                                                                                                       EtONa
                                                                              EtONa
                                                                                                                       H
                                                                                                          (E2)
                                                                              (E2)
                                                           H
                                                       cis             rápido                          lento       trans
                                                   H e OTs: antiperiplanares

                                                                      OH
                                                                              CO2Me
                                                       O
                                                       O
                                                                                                 Eluente: 0,5% MeOH/ CHCl3
                                                                 ( + )-anti
                                                                   _
                                                                                                 Revelador: luz U.V.
                                                                      OH
                                                                              CO2Me
                                                       O
                                                                                      syn anti
                                                       O
                                                                 ( + )-syn
                                                                   _
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                          Estereoquímica – Estereoisômeros
       Estereoisomerismo e propriedades físicas
      Enantioômeros – propriedades físicas iguais
                                                   O
                         O
  EXCEÇÃO                                              CO2CH3
                              CO2CH3
                                                        Et
                               Et
SINAL DO [α]D                                 25
                    25
                                           [α]D +82 (c 5,7, EtOH)
                 [α]D -82 (c 5,7, EtOH)

                Separação de enantiômeros
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                Estereoquímica – Estereoisômeros

                 Solubilidade



  Separação de enantiômeros




        Cromatografia
Prof.: Sandro J. Greco
Química Orgânica                                    Estereoquímica – Estereoisômeros
               Importância do estereoisomerismo                                    Enantiômeros x Receptores Biológicos
   Propriedades biológicas de muitas substâncias são
muito dependentes das suas configurações absolutas.
Indústrias: farmacêutica, defensivos agrícolas,
flavours, etc.
  TRAGÉDIA DA TALIDOMIDA

                                                O
              O

                                                              O
                                                N
                               O
               N
                                                         N
                          N
                                                OO        H
              OO           H

                                           (-)-talidomida
        (+)-talidomida
                                            (teratogênico)
          (sedativo)




        O
                     O
    O
                                                    O
                      O
   HO                     H
          HO
                                            H
         O
                                                N
                                O                                              O
                                      HO
         O                                    ON
                          H                   O
                               O


             H3CO              OCH3
                                             N3
                      OCH3

                                                                  β-vetivona
             Vepesid VP-16                     AZT
              (antitumoral)                 (anti-HIV)

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Estereoquímica - Enantiômeros e Quiralidade

  • 1. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Compostos como par de objeto – imagem especular Enantiômeros e Quiralidade Enantiômeros são estruturas que não são idênticas, mas são imagem especular umas das outras; Estruturas são quirais se elas não forem sobreponíveis em sua imagem especular. ou Enantiômeros Estruturas aquirais se sobrepõem nas suas imagens especulares
  • 2. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Centro estereogênico Plano de simetria Não possui centro estereogênico Moléculas quirais não possuem plano de simetria • Se uma molécula contém um átomo de carbono com quatro grupos diferentes, essa molécula não possui nenhum plano de simetria e deve portanto ser quiral. Um átomo de carbono Objetos quirais contendo quatro grupos diferentes é portanto estereogênico ou centro quiral.
  • 3. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Configuração x Conformação ISÔMEROS Estereoisômeros Isômeros estruturais ou Isômeros espaciais Isômeros Isômeros configuracionais conformacionais Moléculas iguais H H F Não são separáveis H H H H (em equilíbrio) F Conformação Isômeros geométricos Isômeros ópticos F H Moléculas diferentes e H H H H São separáveis H F enantiômeros Diastereoisômeros Configuração •A configuração de uma molécula só é alterada se ligações forem quebradas e formadas; • Configurações diferentes, necessariamente, são moléculas diferentes.
  • 4. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Mentalmente, mova do substituinte de prioridade até o de Nomenclatura R e S para descrever a configuração prioridade 3. Se o movimento for no sentido horário a horá absoluta de um centro quiral configuração absoluta da molécula é R. Caso o movimento se processe no sentido anti-horário a configuração absoluta é S . anti- horá Nomenclatura atual, baseada no sistema Cahn, Ingold e Prelog. Este sistema faz parte das regras da IUPAC. Atividade óptica – rotação da luz plano polarizada Propriedades Físicas (R)-2-Butanol (S)-2-Butanol Regras de prioridade 99.5 °C 99.5 °C Ponto de ebulição (1 atm) 1 Densidade (g mL–1 a 20 °C) 0.808 0.808 Índice de refração (20 °C) 1.397 1.397 Assinale o número de prioridade de cada substituinte do centro quiral. Átomos com maiores números atômicos possuem as maiores prioridades; 2 O átomo de menor prioridade deve estar o mais afastado possível do observador; 3 2
  • 5. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Rotação específica Mistura racêmica Rotação específica [α]: é a medida quantitativa da atividade óptica por polarimetria. É característica de cada molécula opticamente ativa. Me H ATENÇÃO ! A OH H HO nomenclatura R, S Ph não diz se o isômero R isômero R Pureza Óptica e Excesso Enantiomérico isômero é (+) ou (-) 25 25 [α] D (puro) + 42o [α] D (puro) - 48o Pureza óptica = rotação específica observada α rotação observada (graus) rotação específica do enantiômero puro comprimento do tubo (dm) [α] = α l [α] = α t t c concentração (g / 100 mL) λ λ l. c l. d d densidade (g / mL) para soluções temperatura ( oC) para líquidos t puros λ comprimento de onda da luz incidente (nm) Composto [a]D (Graus) Cânfora +44.26 - λ da luz (raia D do sódio: mais usada) Morfina –132 determinar [ α] em - natureza do solvente Penicilina V +223 Fatores que diferentes solventes influenciam Colesterol –31.5 usar, sempre que possível, o valor de - concentração amostras concentradas [α] c 5 % Excesso Enantiomérico = (M+) – (M-) - temperatura (M+) + (M-)
  • 6. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Diastereoisômeros – aquirais Diastereoisômeros – quirais
  • 7. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Diastereoisômeros e propriedades físicas Epímeros Moléculas aquirais com centros estereogênicos Compostos que contem centros estereogênicos e são muitas vezes quirais são chamados de compostos meso. Esses compostos necessariamente possuem um plano de simetria.
  • 8. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Compostos quirais sem centros estereogênicos Estereoisomerismo e propriedades físicas Diastereoisômeros – propriedades físicas diferentes Exemplos: O O Cl H o o H Cl p.e. = 4 C p.e. = 1 C μ = 3,07 D μ = 1,08 D (mais polar) (menos polar) HO HO OH O O HO HO HO HO HO OH OH (D-glicose) (D-manose) 25 25 [α]D + 52 (c 1, H2O) [α]D + 14,8 (c 4, H2O) OTs OTs EtONa EtONa H (E2) (E2) H cis rápido lento trans H e OTs: antiperiplanares OH CO2Me O O Eluente: 0,5% MeOH/ CHCl3 ( + )-anti _ Revelador: luz U.V. OH CO2Me O syn anti O ( + )-syn _
  • 9. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Estereoisomerismo e propriedades físicas Enantioômeros – propriedades físicas iguais O O EXCEÇÃO CO2CH3 CO2CH3 Et Et SINAL DO [α]D 25 25 [α]D +82 (c 5,7, EtOH) [α]D -82 (c 5,7, EtOH) Separação de enantiômeros
  • 10. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Solubilidade Separação de enantiômeros Cromatografia
  • 11. Prof.: Sandro J. Greco Química Orgânica Estereoquímica – Estereoisômeros Importância do estereoisomerismo Enantiômeros x Receptores Biológicos Propriedades biológicas de muitas substâncias são muito dependentes das suas configurações absolutas. Indústrias: farmacêutica, defensivos agrícolas, flavours, etc. TRAGÉDIA DA TALIDOMIDA O O O N O N N N OO H OO H (-)-talidomida (+)-talidomida (teratogênico) (sedativo) O O O O O HO H HO H O N O O HO O ON H O O H3CO OCH3 N3 OCH3 β-vetivona Vepesid VP-16 AZT (antitumoral) (anti-HIV)