Post on 24-Nov-2015
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.