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  • 1. Prof. Nunes EstereoquímicaEstereoquímica Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Química Orgânica e Inorgânica Química Orgânica I Atualizado em setembro/2014 DQOI - UFC EstereoquímicaEstereoquímica Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr. nunes.ufc@gmail.com 1
  • 2. Prof. Nunes Isomeria :Isomeria : Isômeros ConstitucionaisIsômeros Constitucionais isômeros  Compostos que têm a mesmamesma fórmulafórmula molecularmolecular, mas não são idênticos são chamados de isômerosisômeros, os quais se dividem em duas classes principais: isômerosisômeros constitucionaisconstitucionais e estereoisômerosestereoisômeros.. DQOI - UFC2 isômeros constitucionais estereoisômeros isômeros cis/trans isômeros que contêm centros quirais CC22HH55OO CC44HH99ClCl CC55HH1212 CC22HH66OO
  • 3. Prof. Nunes Isomeria:Isomeria: EstereoisômerosEstereoisômeros  Diferentemente do que ocorre nos isômerosisômeros constitucionaisconstitucionais, nos estereoisomerosestereoisomeros,, os átomos estãoestão conectadosconectados dada mesmamesma formaforma.  EstereoisômerosEstereoisômeros (também chamados de isômeros configuracionais) diferemdiferem--sese nana formaforma queque seusseus átomosátomos estãoestão arranjadosarranjados nono espaçoespaço. DQOI - UFC3 isômeros isômeros constitucionais estereoisômeros isômeros cis/trans isômeros que contêm centros quirais
  • 4. Prof. Nunes Centros EstereogênicosCentros Estereogênicos  Os estereoisomerosestereoisomeros, por sua vez, sãosão subdivididossubdivididos emem duasduas classesclasses, de acordo com a presença (ou não) de centroscentros estereogênicosestereogênicos. isômeros isômeros constitucionais estereoisômeros DQOI - UFC4 Isômeros que possuem duplas ou anéis isômeros que contêm centro estereogênico tetraédrico estereocentro estereocentro estereocentro
  • 5. Prof. Nunes CentroCentro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico  Um carbonocarbono estereogênicoestereogênico tetraédricotetraédrico é um átomo de carbono que estáestá ligadoligado aa 44 gruposgrupos diferentesdiferentes, e é normalmente indicado por um asteriscoasterisco. DQOI - UFC5 carbono estereogênico
  • 6. Prof. Nunes  SomenteSomente os carbonos com hibridaçãohibridação spsp33 são carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos tetraédricostetraédricos..  Um carbonocarbono estereogênicoestereogênico é também conhecido como um centrocentro estereogênicoestereogênico tetraédricotetraédrico.  Átomos como nitrogênionitrogênio e fósforofósforo podempodem serser estereogênicosestereogênicos, quandoquando estiveremestiverem ligadosligados aa quatroquatro átomosátomos ouou gruposgrupos diferentesdiferentes. CentroCentro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico DQOI - UFC6 estiveremestiverem ligadosligados aa quatroquatro átomosátomos ouou gruposgrupos diferentesdiferentes.  Um centrocentro estereogênicoestereogênico, portanto, quando abrange tais átomos, pode ser chamado de forma mais abrangente como um estereocentroestereocentro. carbono estereogênico
  • 7. Prof. Nunes Identifique todos os centros estereogênicos tetraédricos em cada um dos seguintes compostos: CentroCentro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico DQOI - UFC7
  • 8. Prof. Nunes Identifique todos os centros estereogênicos tetraédricos em cada um dos seguintes compostos: CentroCentro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico DQOI - UFC8
  • 9. Prof. Nunes Isômeros comIsômeros com 1 Carbono1 Carbono EstereogênicoEstereogênico Um composto com um carbonocarbono estereogênicoestereogênico pode existir como doisdois estereoisômerosestereoisômeros diferentesdiferentes::  EnantiômerosEnantiômeros: mantêm uma relaçãorelação objetoobjeto--imagemimagem e não são sobreponíveis.  Diastereoisômeros: têm nono mínimomínimo dois centros estereogênicos e não mantêm relação objeto-imagem entre si. isômeros DQOI - UFC9 isômeros isômeros constitucionais estereoisômeros isômeros com duplas e anéis isômeros com centros estereogênicos tetraédricos enantiômeros diastereoisômeros
  • 10. Prof. Nunes  O estereoisômeros do 22--bromobutanobromobutano mantêm uma relaçãorelação objetoobjeto-- imagemimagem e não são sobreponíveis. Logo são enantiômerosenantiômeros. Isômeros comIsômeros com 1 Centro1 Centro EstereogênicoEstereogênico DQOI - UFC10 EstereoisômerosEstereoisômeros -- EnantiômerosEnantiômeros
  • 11. Prof. Nunes Desenhando EnantiômerosDesenhando Enantiômeros  Os enantiômerosenantiômeros sãosão normalmentenormalmente desenhadosdesenhados utilizando-se fórmulasfórmulas emem perspectivaperspectiva ((cavaletecavalete)) ou projeçõesprojeções dede FischerFischer.  A fórmulasfórmulas emem perspectivaperspectiva mostram duasduas dasdas ligaçõesligações ao carbono assimétrico nono planoplano do papel (linhas cheias), umauma ligaçãoligação parapara trástrás do plano (cunha pontilhada) e umauma ligaçãoligação parapara aa frentefrente do plano (cunha DQOI - UFC11 plano (cunha pontilhada) e umauma ligaçãoligação parapara aa frentefrente do plano (cunha cheia). fórmulas em perspectiva dos enantiômerosenantiômeros do 2-bromobutano
  • 12. Prof. Nunes Projeção de FischerProjeção de Fischer  Uma representação simplificada, chamada de ProjeçãoProjeção dede FischerFischer, mostra o arranjoarranjo tridimensionaltridimensional dosdos gruposgrupos ligadosligados aoao carbonocarbono assimétricoassimétrico emem duasduas dimensõesdimensões.  A projeçãoprojeção dede FischerFischer representa um carbonocarbono estereogênicoestereogênico comocomo oo pontoponto dede intersecçãointersecção entre duas linhas perpendiculares: DQOI - UFC12 pontoponto dede intersecçãointersecção entre duas linhas perpendiculares:  linhaslinhas horizontaishorizontais:: ligações para frente do plano  linhaslinhas verticaisverticais:: ligações para trás do plano. carbono estereogênico
  • 13. Prof. Nunes Projeção de FischerProjeção de Fischer DQOI - UFC13
  • 14. Prof. Nunes Projeção de FischerProjeção de Fischer DQOI - UFC14
  • 15. Prof. Nunes Nomeando EnantiômerosNomeando Enantiômeros  Há a necessidade de um sistemasistema dede nomenclaturanomenclatura que indicasse a configuraçãoconfiguração ((arranjoarranjo espacialespacial)) dosdos átomosátomos ouou gruposgrupos aoao redorredor dodo carbonocarbono estereogênicoestereogênico.  As letras RR e SS são utilizadas para indicar as duasduas configuraçõesconfigurações possíveispossíveis. DQOI - UFC15  O sistemasistema RR,SS foi desenvolvido por Cahn,Cahn, IngoldIngold ee PrelogPrelog.
  • 16. Prof. Nunes Sugestão de LeituraSugestão de Leitura DQOI - UFC16
  • 17. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S Vamos primeiro olhar como podemos determinar a configuração de um composto se nós temos um modelo tridimensional do composto. 1)1) ClassifiqueClassifique osos gruposgrupos (ou(ou átomos)átomos) ligadosligados aoao carbonocarbono estereogênicoestereogênico DQOI - UFC17 1)1) ClassifiqueClassifique osos gruposgrupos (ou(ou átomos)átomos) ligadosligados aoao carbonocarbono estereogênicoestereogênico segundosegundo aa ordemordem dede prioridadeprioridade. Os números atômicos dos átomos diretamente ligados ao carbono assimétrico determinam as prioridades relativas. QuantoQuanto maiormaior oo númeronúmero atômico,atômico, maiormaior aa prioridadeprioridade. maior prioridade menor prioridade
  • 18. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S  Se a prioridade não puder atribuída com base nos átomos diretamente ligados ao carbono estereogênico, a próxima camada de átomos deverá ser examinada. ** (4)(4)(1)(1) (3)(3) DQOI - UFC18 **(2)(2)
  • 19. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S  Grupos com ligaçõesligações duplasduplas ou triplastriplas são atribuídas prioridades, como se seus átomos fossem duplicadosduplicados ou triplicadostriplicados. como se ele fosse DQOI - UFC19 como se ele fosse é tratadoé tratado como se secomo se se fossefosse comcom prioridadeprioridade maior quemaior que
  • 20. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S 2) Oriente a molécula para que o grupo (ou átomo), comcom aa prioridadeprioridade maismais baixabaixa ((44)) seja dirigido para longe de você. Em seguida, desenhedesenhe umauma setaseta imagináriaimaginária partido do grupo (ou átomo) com o prioridadeprioridade maismais altaalta ((11)) parapara oo grupogrupo (ou(ou átomo)átomo) comcom aa próximapróxima prioridadeprioridade ((22))..  SeSe aa setapontossetapontos nono sentidosentido horário,horário, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico possuipossui aa configuraçãoconfiguração RR (R de rectus, palavra latina que significa "direito").  SeSe aa setaseta apontaaponta parapara aa esquerda,esquerda, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico temtem DQOI - UFC20  SeSe aa setaseta apontaaponta parapara aa esquerda,esquerda, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico temtem aa configuraçãoconfiguração SS (S de sinister, palavra latina que significa "esquerda"). (4) (1) (2) (3) RR
  • 21. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S  Se você tem problemas para visualizar relações espaciais e não tiver acesso a um modelo molecular, a metodologiametodologia abaixoabaixo permitirápermitirá queque vocêvocê determinedetermine aa configuraçãoconfiguração dede umum carbonocarbono semsem terter dede girargirar mentalmentementalmente aa moléculamolécula. DQOI - UFC21 1)1) RanqueieRanqueie osos átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) segundosegundo suassuas prioridadesprioridades.. enantiômeros do 2-butano
  • 22. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S 2) Se o grupo (ou átomo) com a prioridadeprioridade maismais baixabaixa estáestá ligadoligado porpor umauma cunhacunha tracejadatracejada, desenhedesenhe umauma setaseta aa partirpartir dodo grupogrupo (ou(ou átomo),átomo), comcom aa prioridadeprioridade maismais altaalta ((11)) parapara oo grupogrupo (ou(ou átomo)átomo) comcom aa segundasegunda maiormaior prioridadeprioridade ((22)).. Se a setaseta apontaaponta nono sentidosentido horáriohorário, o composto tem a configuraçãoconfiguração RR, e se apontaaponta parapara aa esquerdaesquerda, o composto tem a configuraçãoconfiguração SS. DQOI - UFC22
  • 23. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S 2) Se o grupo (ou átomo) com a prioridadeprioridade maismais baixabaixa nãonão estáestá ligadoligado porpor umauma cunhacunha tracejadatracejada, redesenheredesenhe aa projeçãoprojeção emem perspectivaperspectiva dede modomodo aa colocarcolocar oo grupogrupo dede maismais baixabaixa prioridadeprioridade voltadovoltado parapara trástrás dodo planoplano..  AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) duasduas vezes,vezes, aa configuraçãoconfiguração dodo centrocentro estereogênicoestereogênico nãonão sese alteraaltera..  AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) umauma vezvez,, aa DQOI - UFC23  AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) umauma vezvez,, aa configuraçãoconfiguração dodo centrocentro estereogênicoestereogênico sese alteraaltera.. 1 troca 2 trocas (R)(R) (S)(S) (R)(R)
  • 24. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S qual a configuração? a molécula tem configuração Rconfiguração R. Portanto, ela tinha configuração Sconfiguração S antes dos 1 troca Projeção em perspectivaProjeção em perspectiva DQOI - UFC24 ela tinha configuração Sconfiguração S antes dos grupos serem trocados.
  • 25. Prof. Nunes Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S H para trásH para trás -- mantémmantém--sese a configuração determinadaa configuração determinada Projeção de FischerProjeção de Fischer DQOI - UFC25 H paraH para frentefrente -- inverteinverte--sese a configuração determinadaa configuração determinada
  • 26. Prof. Nunes ExercitandoExercitando IndiqueIndique aa configuraçãoconfiguração absolutaabsoluta dosdos centroscentros quiraisquirais.. (R)(R) (R)(R) DQOI - UFC26 (R)(R) (R)(R)
  • 27. Prof. Nunes ExercitandoExercitando ClassifiqueClassifique cadacada parpar dede moléculasmoléculas comocomo enantiômerosenantiômeros ouou idênticasidênticas.. (R)(R)(S)(S) enantiômerosenantiômeros (R)(R)(S)(S) DQOI - UFC27 enantiômerosenantiômeros enantiômerosenantiômeros enantiômerosenantiômeros (R)(R)(S)(S) (S)(S) (R)(R) (S)(S)(R)(R)
  • 28. Prof. Nunes ExercitandoExercitando IndiqueIndique aa ordemordem dede prioridadeprioridade dede cadacada conjuntoconjunto dede substituintessubstituintes.. 33 22 44 3311 22 44 11 33 22 44 33 11 22 44 11 DQOI - UFC28 33 4422 11
  • 29. Prof. Nunes  Muitos compostos orgânicos têm mais de um carbono estereogênico. QuantoQuanto maismais carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos umum compostocomposto tiver,tiver, maismais estereoisômerosestereoisômeros são possíveis para o composto.  Se soubermos quantos carbonos estereogênicos tem no composto, podemos calcular o número máximo de estereoisômeros: 22nn. Isômeros comIsômeros com mais que 1mais que 1 CarbonoCarbono EstereogênicoEstereogênico DQOI - UFC29  Por exemplo, o ácido 22,,33--diidroxibutanóicodiidroxibutanóico tem dois carbonos estereogênicos. Portanto, ele pode ter até quatroquatro estereoisômerosestereoisômeros..
  • 30. Prof. Nunes EnantiômerosEnantiômeros ee DiastereoisômerosDiastereoisômeros Todos centros estereogênicos com configurações invertidas DQOI - UFC30 Todos centros estereogênicos com configurações invertidas Todos centros estereogênicos nãonão possuem configurações invertidas Todos centros estereogênicos nãonão possuem configurações invertidas
  • 31. Prof. Nunes EnantiômerosEnantiômeros ee DiastereoisômerosDiastereoisômeros  Ao escrever as projeçõesprojeções dede FischerFischer das moléculas com dois centros estereogênicos, temos: DQOI - UFC31  I e II – enantiômeros  III e IV – enantiômeros  Demais pares – diastereoisômeros
  • 32. Prof. Nunes EnantiômerosEnantiômeros ee DiastereoisômerosDiastereoisômeros  Quando a cadeia carbônica está na vertical e seus substituintessubstituintes estãoestão dodo DQOI - UFC32  Quando a cadeia carbônica está na vertical e seus substituintessubstituintes estãoestão dodo mesmomesmo ladolado da projeção Fischer, a molécula é descrita como o diastereoisômero eritroeritro.  Quando os substituintessubstituintes estãoestão emem ladoslados opostosopostos da Fischer projeção, a molécula é descrito como o diastereoisômero treotreo.
  • 33. Prof. Nunes  O 1-bromo-2-metilciclopentano também tem dois carbonos estereogênicos e quatro estereoisômeros.  Por ser um composto cíclico, os substituintessubstituintes podem manter uma relação espacial ciscis ou transtrans.  Os isômeros ciscis e transtrans existem como pares de enantiômeros: EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis DQOI - UFC33  Os isômeros ciscis e transtrans existem como pares de enantiômeros:
  • 34. Prof. Nunes  O 1-bromo-3-metilciclobutano nãonão temtem nenhumnenhum carbonocarbono estereogênicoestereogênico.  O CC--11 tem um bromo e um hidrogênio ligado a ele, mas seus outros doisdois gruposgrupos sãosão idênticosidênticos;  O CC--33 tem um grupo metila e um hidrogênio ligado a ele, mas seus doisdois outrosoutros gruposgrupos sãosão idênticosidênticos. EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis DQOI - UFC34  Porque oo compostocomposto éé cíclicocíclico ee nãonão temtem nenhumnenhum carbonocarbono comcom quatroquatro gruposgrupos diferentesdiferentes ligados a ele, eleele temtem apenasapenas doisdois estereoisômerosestereoisômeros, o isômero ciscis e o isômero transtrans.
  • 35. Prof. Nunes  O 1-bromo-3-metilcicloexano é ciclico e tem doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos.  O carbono 1 que está ligado a um hidrogêniohidrogênio e a um bromobromo também é ligado a dois ((--CHCH22CH(CHCH(CH33)CH)CH22CHCH22CHCH22-- e --CHCH22CHCH22CHCH22CH(CHCH(CH33)CH)CH22--), e por isso é um carbono estereogênico.  OO carbonocarbono 22 está ligado a um hidrogênio e a um grupo metila, mas EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis DQOI - UFC35  OO carbonocarbono 22 está ligado a um hidrogênio e a um grupo metila, mas também estáestá ligadoligado aa doisdois diferentesdiferentes gruposgrupos contendocontendo carbonocarbono, por isso é também carbonocarbono estereogênicoestereogênico. carbono estereogênico estes 2 grupos são diferentes carbono estereogênico1 2
  • 36. Prof. Nunes  Devido ao fato do composto possuir doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos, quatro estereoisômeros podem existir .  EnantiômerosEnantiômeros podem ser desenhados para os isômero ciscis e transtrans. EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis DQOI - UFC36 par de enantiômerospar de enantiômeros par de enantiômerospar de enantiômeros
  • 37. Prof. Nunes  O 1-bromo-4-metilcicloexano nãonão temtem carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos.  Portanto, o composto tem apenas um isômero ciscis e um isômero transtrans. EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis DQOI - UFC37
  • 38. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso  Nos exemplos anteriores, cadacada compostocomposto comcom doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos tinhatinha quatroquatro estereoisômerosestereoisômeros.  No entanto, alguns compostos com doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos têm apenas trêstrês estereoisômerosestereoisômeros. Ex: 22,,33--dibromobutanodibromobutano. DQOI - UFC38
  • 39. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso  O isômero que "faltafalta" é a imagem especular de 11, porque 11 e sua imagemimagem nono espelhoespelho sãosão aa mesmamesma moléculamolécula.. DQOI - UFC39 nono espelhoespelho sãosão aa mesmamesma moléculamolécula..
  • 40. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso  O estereoisômero 11 é chamado um compostocomposto mesomeso. Embora possua carbonos estereogênicos, é uma moléculamolécula aquiralaquiral porque éé sobreponívelsobreponível sobresobre suasua imagemimagem especularespecular..  Quando a luz plano-polarizada atravessa de uma solução de um composto mesomeso, o planoplano dede polarizaçãopolarização nãonão éé giradogirado.  Um composto mesomeso pode ser reconhecido pelo fato de que ele temtem doisdois DQOI - UFC40  Um composto mesomeso pode ser reconhecido pelo fato de que ele temtem doisdois ouou maismais carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos e umum planoplano dede simetriasimetria. 11 plano de simetria estereoisômero 11 compostos mesomeso
  • 41. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso  É fácil reconhecer quando um composto comcom doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos têm um estereoisômero que é um compostocomposto mesomeso..  Ele possui os doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos com quatroquatro átomosátomos ouou gruposgrupos idênticosidênticos ligadosligados aa cadacada umum dosdos carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos. DQOI - UFC41 composto mesocomposto meso par depar de enantiômerosenantiômeros composto mesocomposto meso par depar de enantiômerosenantiômeros
  • 42. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso  No caso de compostoscompostos cíclicoscíclicos, o isômero ciscis será o composto mesomeso e o isômero transtrans vai existirexistir comocomo enantiômerosenantiômeros. DQOI - UFC42 composto mesocomposto meso cis-1,3-dibromociclopentano par depar de enantiômerosenantiômeros trans-1,3-dibromociclopentano composto mesocomposto meso cis-1,2-dibromocicloexano par depar de enantiômerosenantiômeros trans-1,2-dibromocicloexano
  • 43. Prof. Nunes Compostos MesoCompostos Meso mesomeso cis-1,2-dibromocicloexano DQOI - UFC43 plano de simetria nenhum plano de simetria conformação cadeiraconformação cadeira conformação barcoconformação barco
  • 44. Prof. Nunes Propriedades dosPropriedades dos EstereoisômerosEstereoisômeros Propriedades Físicas* Químicas Ópticas Biológicas enantiômerosenantiômeros == == iguais, com sinaisiguais, com sinais opostosopostos variadasvariadas diastereoisômerosdiastereoisômeros ≠≠ ≠≠ ≠≠ variadasvariadas DQOI - UFC44
  • 45. Prof. Nunes  Um receptor é uma proteína que se liga a uma molécula particular.  Devido ao fato do receptorreceptor serser estereogênicoestereogênico, umum enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor queque oo outrooutro.  Em 1894, propôs o modelo chave-fechadura para a interação fármaco-receptor. PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EstereoisômerosEstereoisômeros DQOI - UFC45 a interação fármaco-receptor. Emil Fisher efeito biológico sem efeito
  • 46. Prof. Nunes  Um receptor é uma proteína que se liga a uma molécula particular.  Devido ao fato do receptorreceptor serser quiralquiral, umum enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor queque oo outrooutro. PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EstereoisômerosEstereoisômeros enantiômeroenantiômero RR enantiômeroenantiômero SS DQOI - UFC46 sítio ligante do receptorsítio ligante do receptor sítio ligante do receptorsítio ligante do receptor
  • 47. Prof. Nunes  Devido ao fato do receptor ser quiral, umum enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor queque oo outrooutro. PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EstereoisômerosEstereoisômeros OH OH H OH N+ H3C H H OH OH OH H N+ H3C H H ** DQOI - UFC47 X sítio aniônico área plana não ocorre interação X sítio aniônico área plana ocorre interação (+)-Efedrina – menos ativa (-)-Efedrina – mais ativa
  • 48. Prof. Nunes PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EnantiômerosEnantiômeros DQOI - UFC48  PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes podem ser associadas a cada enantiômero.  Receptores localizados no exterior do células nervosas no nariz, por exemplo, são capazes de perceber e diferenciar o estimado 10.000 odores a que estão expostos. (R(R))--((--))--carvonacarvona éé encontradoencontrado nono óleoóleo dede hortelãhortelã, e (S(S))--(+)(+)--carvonacarvona éé oo principalprincipal constituinteconstituinte dodo óleoóleo dede sementesemente dede cominhocominho.
  • 49. Prof. Nunes  PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EnantiômerosEnantiômeros DQOI - UFC49
  • 50. Prof. Nunes  PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EnantiômerosEnantiômeros DQOI - UFC50 (4R)-(+)-Limoneno Odor de laranja (4S)-(-)-Limoneno odor de limão
  • 51. Prof. Nunes PropriedadesPropriedades FisiológicasFisiológicas dede EnantiômerosEnantiômeros  Talidomida administrada, nos anos 60, como racemato para o tratamento de enjôo matutino de grávidas nos Estados Unidos. ativo menos ativo N N H O O O O DQOI - UFC51 (R)-Talidomida sedativo (S)-Talidomida mutagênico eutômero distômero N N H O O O O N N H O O O O
  • 52. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC52
  • 53. Prof. Nunes A administração de uma mistura racêmica pode levar a três situações diferentes:  O distômero não apresenta nenhum efeito colateral mais sério;  O distômero exibe um efeito colateral indesejável; DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC53  Ambos os isômeros apresentam valor terapêutico independente.
  • 54. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais  O distômero não apresenta nenhum efeito colateral mais sério. O N OH H O N OH H N S N N O (S)-Propanolol DQOI - UFC54 Os enantiômerosenantiômeros RR sãosão inativosinativos e não apresenta efeito colateral. OH H O N OH H O (S)-Timolol (S)-Metaprolol
  • 55. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais  O distômero exibe um efeitoefeito colateralcolateral indesejávelindesejável; HS COOH NH2 HS COOH NH2 (R)-Penicilamina anti-artrite (S)-Penicilamina mutagênico DQOI - UFC55 N N HO H H OH N N HO H H OH anti-artrite mutagênico (R,R)-Etambutol tuberculóstico (S,S)-Etambutol causa cegueira
  • 56. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais  Ambos os isômeros apresentam valorvalor terapêuticoterapêutico independenteindependente. N O O R S N O O R S DQOI - UFC56 Darvon analgésico Novrad anti-tussígeno (S)-Ketamina anestésico (R)-Ketamina alucinógeno O N CH3 H Cl R O N H3C H Cl S
  • 57. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC57
  • 58. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC58
  • 59. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC59
  • 60. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC60
  • 61. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC61
  • 62. Prof. Nunes Indústria FarmacêuticaIndústria Farmacêutica  A relevância do tema quiralidade e atividade biológica é confirmada na análise da evolução do licenciamento de enantiômeros. DQOI - UFC62 Agranat, I.; Carner, H.; Caldwell, J. Putting Chirality to work: The strategy of chiral switches, Nature Rev. Drugs Discovery 2002, 1, 753-768.
  • 63. Prof. Nunes Mercado MundialMercado Mundial 25,4% enantiômero puroracemato  Percentuais dos tipos de fármacos comercializados no mundo.  US$ 48 bilhões DQOI - UFC63 64,6% 25,4% 10% aquiral Fonte: Chem. Eng. News 2004, 82(24), 47-62.
  • 64. Prof. Nunes Polarímetro VirtualPolarímetro Virtual DQOI - UFC64 http://www.quimica.ufc.br/polarimetro
  • 65. Prof. Nunes Atividade ÓticaAtividade Ótica  EnantiômerosEnantiômeros compartilham muitas de suas propriedades. TêmTêm osos:  mesmos pontos de ebulição.  mesmos pontos de fusão.  mesmas solubilidades.  Na verdade, todastodas asas propriedadespropriedades físicasfísicas dosdos enantiômerosenantiômeros sãosão iguaisiguais, exceto aquelas que derivam da forma como os grupos ligados ao DQOI - UFC65 iguaisiguais, exceto aquelas que derivam da forma como os grupos ligados ao carbono estereogênico estão dispostos no espaço.  Uma das propriedades que dos enantiômeros que diferem é a formaforma comocomo queque eleseles interageminteragem comcom aa luzluz planoplano--polarizadapolarizada.  O que é a luzluz planoplano--polarizadapolarizada?
  • 66. Prof. Nunes Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada  A luzluz normalnormal consisteconsiste dede ondasondas eletromagnéticaseletromagnéticas queque oscilamoscilam emem todastodas asas direçõesdireções.  A luz plano-polarizada (ou simplesmente luzluz polarizadapolarizada), ao contrário, oscilaoscila apenasapenas emem umum únicoúnico planoplano através do caminho de propagação.  A luz plano-polarizada é produzidaproduzida pelapela passagempassagem dede luzluz normalnormal atravésatravés dede umum polarizadorpolarizador, como uma lente polarizada ou um Prisma DQOI - UFC66 atravésatravés dede umum polarizadorpolarizador, como uma lente polarizada ou um Prisma Nicol. ondas da luz oscilam em todas as direções ondas da luz oscilam em um único plano direção de propagação da luz Fonte Luz Polarizador Luz de luz normal polarizada
  • 67. Prof. Nunes Em 1815, o físico JeanJean--BaptisteBaptiste BiotBiot descobriu que certas substânciassubstâncias orgânicasorgânicas naturaisnaturais, tais como a cânfora e o óleo de terebintina erameram capazescapazes dede girargirar oo planoplano dada luzluz polarizadapolarizada. Ele observou que alguns compostos giravamgiravam oo planoplano dede polarizaçãopolarização no sentido horário e outros no sentido anti- horário, enquanto algunsalguns nãonão giravamgiravam oo planoplano dede polarizaçãopolarização. Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada DQOI - UFC67 polarizaçãopolarização. (1774 -1862)
  • 68. Prof. Nunes  JeanJean--BaptisteBaptiste BiotBiot previu que a capacidade de girar o plano de polarização era atribuída a alguma assimetria nas moléculas.  JacobusJacobus HendricusHendricus Van'tVan't HoffHoff e JosephJoseph AchilleAchille LeLe BelBel depois determinaramdeterminaram queque aa assimetriaassimetria molecularmolecular estavaestava associadaassociada aosaos compostoscompostos queque apresentavamapresentavam (1774 -1862) Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada DQOI - UFC68 estavaestava associadaassociada aosaos compostoscompostos queque apresentavamapresentavam umum ouou maismais carbonoscarbonos assimétricosassimétricos. (1852-1911) (1847-1930)
  • 69. Prof. Nunes  Um compostocomposto aquiralaquiral não gira o plano de polarização. É opticamenteopticamente inativoinativo.  Quando a luz polarizada passa através de uma solução de moléculasmoléculas aquiraisaquirais, a luz emerge a partir da solução com o seu planoplano dede polarizaçãopolarização inalteradainalterada. Atividade ÓticaAtividade Ótica –– CompostosCompostos AquiraisAquirais DQOI - UFC69
  • 70. Prof. Nunes Atividade ÓticaAtividade Ótica –– CompostosCompostos QuiraisQuirais  Quando a luz polarizada passa através de uma solução de um compostocomposto quiralquiral, o luz emerge com o seu planoplano dede polarizaçãopolarização alteradoalterado.  Assim, um compostocomposto quiralquiral giragira oo planoplano dede polarizaçãopolarização.  Trata-se de um composto opticamenteopticamente inativoinativo. DQOI - UFC70
  • 71. Prof. Nunes  Um compostocomposto quiralquiral (oticamente(oticamente ativo)ativo) irá girar o plano de polarização no sentidosentido horáriohorário ou antianti--horáriohorário.  Se um enantiômeroenantiômero giragira oo planoplano dede polarizaçãopolarização nono sentidosentido horáriohorário, suasua imagemimagem nono espelhoespelho iráirá girargirar o plano de polarização exatamente na mesma magnitude (em graus) nono sentidosentido antianti--horáriohorário. Atividade ÓticaAtividade Ótica –– CompostosCompostos QuiraisQuirais DQOI - UFC71
  • 72. Prof. Nunes  Se um composto opticamente ativo gira o plano de polarização no sentidosentido horáriohorário, é chamado dextrógirodextrógiro, indicado pelo sinal (+)(+). (R)(R)--(+)(+)--22--butanolbutanol Atividade ÓticaAtividade Ótica –– CompostosCompostos QuiraisQuirais DQOI - UFC72  Se um composto opticamente ativo gira o plano de polarização antianti-- horáriohorário, é chamado de levógirolevógiro, indicado pelo ((--)). (S)(S)--((--))--ácido málicoácido málico
  • 73. Prof. Nunes  Não confunda (+)(+) e ((--)) com RR e SS.  Os símbolos (+)(+) e ((--)) indicam a direçãoem que um composto opticamente ativo gira o plano de polarização.  Enquanto que RR e SS indicamindicam aa disposiçãodisposição dosdos gruposgrupos sobresobre umum carbonocarbono assimétricoassimétrico.  Alguns compostos com a configuração de RR são ((--)) e alguns SS são (+)(+).. Atividade ÓticaAtividade Ótica –– CompostosCompostos QuiraisQuirais DQOI - UFC73  Alguns compostos com a configuração de RR são ((--)) e alguns SS são (+)(+)..
  • 74. Prof. Nunes Rotação ÓticaRotação Ótica  O graugrau em que um composto opticamente ativo giragira oo planoplano dede polarizaçãopolarização pode ser medida com um instrumento chamado polarímetropolarímetro. DQOI - UFC74  O graugrau em que o analisador é girado pode ser lido e representa a diferença entre uma amostra opticamente inativa e uma amostra opticamente ativa.  Isso é chamado de rotaçãorotação observadaobservada ((aa)) e é medida em graus.
  • 75. Prof. Nunes  A rotaçãorotação observadaobservada ((aa)) é proporcional à concentraçãoconcentração dada substânciasubstância opticamente ativa (c)(c) e ao comprimentocomprimento dada celacela (l)(l), onde a solução foi inserida para a realização da análise. Rotação ÓticaRotação Ótica DQOI - UFC75 aa proporcional à c.lc.l logologo aa = [[a]a]DD c.lc.l rotação específicarotação específica UnidadesUnidades C (g/mL) L (dm)
  • 76. Prof. Nunes  A rotaçãorotação observadaobservada de 2,0 g de um composto em 50 mL de solução em um tubo de polarímetro de 50 centímetros de comprimento +13,4o. Qual é a a rotaçãorotação específicaespecífica do composto? ExercitandoExercitando [[a]a]DD = aa c.lc.l DQOI - UFC76 [[a]a]DD = 13,413,4 0,04 . 50,04 . 5 [[a]a]DD = 13,413,4 0,04 . 50,04 . 5 [[a]a]DD = 67º.mL.g67º.mL.g--11.dm.dm--11
  • 77. Prof. Nunes  Quando sintetizamos um composto quiral com apenas um centro quiral (por exemplo), podemos obtê-lo como um únicoúnico enantiômeroenantiômero ((RR ouou SS)) ou como uma misturamistura dede enantiômerosenantiômeros ((RR ++ SS)).  Quado a síntese levou à formação de um únicoúnico enantiômeroenantiômero, dizemos que a reaçãoreação foifoi estereoespecíficaestereoespecífica, e o produto é enantiometicamenteenantiometicamente puropuro. Misturas deMisturas de EnantiômerosEnantiômeros DQOI - UFC77  Quado a síntese levou à formação de uma misturamistura dede enantiômerosenantiômeros, podemos ter duas situações.  Quantidades iguais dos 2 enantiômeros [R][R] == [S][S]: misturamistura racêmicaracêmica ou racematoracemato::  Quantidades diferentes dos 2 enantiômeros [R][R] ≠≠ [S][S]: excessoexcesso enantioméricoenantiomérico::  [R][R] >> [S][S]: excesso enantiomérico de RR  [S][S] >> [R][R]: excesso enantiomérico de SS
  • 78. Prof. Nunes  Podemos determinar se uma amostra é constituída de um único enantiômero ou uma mistura de enantiômeros através da medida de sua rotaçãorotação específicaespecífica [[a]a]DD. Pureza ÓticaPureza Ótica DQOI - UFC 78 %R %S %R %S 100100 00 100100 00 5050 5050 rotação específica [rotação específica [a]a]DD + 5,75+ 5,75 -- 5,755,750,000,005,75 >5,75 > [[a]a]DD > 0> 0 5,75 <5,75 < [[a]a]DD < 0< 0 e.e.e.e. de Rde R e.e.e.e. de Sde S S.E.P.S.E.P. S.E.P.S.E.P.racematoracemato
  • 79. Prof. Nunes  A partir da rotaçãorotação específicaespecífica [[a]a]DD podemos calcular a purezapureza óticaótica (p(p..oo..)) de uma mistura. pp..oo.. = [[a]a]DD observada [[a]a]DD do enantiômero puro Pureza ÓticaPureza Ótica DQOI - UFC79  PorPor exemploexemplo:: se uma amostra de 2-bromobutano tem uma rotação específica de 2,3º, sua pureza ótica é de 0,40. Em outras palavras, é 4040%% opticamenteopticamente purapura - 4040%% dada misturamistura consisteconsiste dede umum excessoexcesso dede umum únicoúnico enantiômeroenantiômero. pp..oo.. = 22,,33 = 00,,44 ou 4040%% logologo........ 55,,7575 %% RR ++ %%SS ==100100 22 %%RR == 140140 %% RR -- %%SS == ee..ee ((4040%%)) %%RR == 140140 = 7070%% %%SS == 3030%% 22
  • 80. Prof. Nunes O NaproxenoNaproxeno, uma droga anti-inflamatória não-esteroidal, é o ingrediente ExercícioExercício DQOI - UFC80 O NaproxenoNaproxeno, uma droga anti-inflamatória não-esteroidal, é o ingrediente ativo no AleveAleve. O Naproxeno tem uma rotaçãorotação específicaespecífica dede ++6666oo, em clorofórmio. Uma preparação comercial resultou em uma mistura que é de 97% opticamente pura. a) O que se pode dizer da pureza enatiomérica do composto preparado? b) Qual o percentual de cada enantiômero obtido a partir da preparação comercial?
  • 81. Prof. Nunes  A solução preparada pela mistura de 1010 mLmL dede umauma soluçãosolução 00,,1010 MM dodo enantiômeroenantiômero RR e 3030 mLmL dede umauma soluçãosolução 00,,1010 MM dodo enantiômeroenantiômero SS apresentou uma rotação específica de + 4,8º.  QualQual éé aa rotaçãorotação específicaespecífica dede cadacada umum dosdos enantiômeros?enantiômeros? ExercícioExercício DQOI - UFC81
  • 82. Prof. Nunes Mercado MundialMercado Mundial DQOI - UFC82  Em nenhuma parte, a importância da quiralidade é mais importante que nas vendas de drogas cardiovasculares.  Os 4 primeiros são vendidos como simples enantiômeros.  O último é vendido como um racemato.
  • 83. Prof. Nunes Mercado dos FármacosMercado dos Fármacos N H OH OH O DQOI - UFC83 Cl N OH N N O H Cl OH Cl
  • 84. Prof. Nunes DrogasDrogas QuiraisQuirais DQOI - UFC84 Sugestão de leitura:Sugestão de leitura: SuperSuper remédios para quemremédios para quem?? Revista Época Edição 363 - 20/04/2005 http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EDG69991-6014-363,00.html
  • 85. Prof. Nunes SuperSuper RemédiosRemédios parapara QuemQuem?? DQOI - UFC85
  • 86. Prof. Nunes PropriedadesPropriedades BiológicasBiológicas dede EstereoisômerosEstereoisômeros  Sugestão de LeituraSugestão de Leitura DQOI - UFC86
  • 87. Prof. Nunes PropriedadesPropriedades BiológicasBiológicas dede EstereoisômerosEstereoisômeros  Sugestão de LeituraSugestão de Leitura DQOI - UFC87
  • 88. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC88
  • 89. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC89
  • 90. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC90
  • 91. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC91
  • 92. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC92
  • 93. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC93
  • 94. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC94
  • 95. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC95
  • 96. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC96
  • 97. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC97
  • 98. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC98
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  • 100. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC100
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  • 103. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC103
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  • 105. Prof. Nunes ExercíciosExercícios DQOI - UFC105

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