moodle.ufsc.br · Title: Slide 1 Author: Simone Created Date: 5/16/2017 9:30:01 PM

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1

1LabSelen : Laboratório de Síntese de Substâncias Quirais de Selênio

Prof. BragaQuímica Orgânica A – Estereoquímica

1

Prof. Antonio Luiz [email protected]

Estereoquímica



2

IMPORTÂNCIA DA SÍNTESE ASSIMÉTRICA

FARMOQUÍMICA

PERFUMARIA

AGROQUÍMICA

CRISTAIS LÍQUIDOS

FLAVORIZANTES

FEROMÔNIOS

2002 – drogas enantiomericamente

puras: vendas mundiais: US$ 159 bi

(estudo da estereoquímica das reações e das moléculas)

mailto:[email protected]

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3



4

KNOWLESNOYORI SHARPLESS

PRÊMIO NOBEL EM QUÍMICA - 2001

“ pelo desenvolvimento de catalisadores

quirais que permitiram a síntese de

moléculas opticamente ativas”

(Monsanto - L-Dopa) (Redução

Enantiosseletiva)(Oxidação)

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Como preparar compostos quirais

enantiomericamente puros ou

enriquecidos ? ? ? ? ? ? ? ?

Em primeiro lugar temos que ententer o que

são compostos quirais, enantiômeros,

diastereoisômeros, mistura racemica….

enfim, estudando estereoquímica…..



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Isômeros

Compostos diferentes com a mesma fórmula molecular

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Isômeros Cis-Trans



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Quiralidade

Um objeto quiral tem imagem especular não sobreponível.

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Carbonos assimétricos, centros quirais e estereocentros

Um carbono assimétrico é aquele que está ligado a quatro substituintes

diferentes.



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Isômeros com um carbono assimétricoUm substância com um carbono assimétrico pode existir como dois

diferentes esterioisômeros. Os dois isômeros são análogos à mão direita e

à esquerda.

Moléculas de imagen especular

não sobreponível são chamadas

de enantiômeros.

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11

-Compostos quirais têm imagem especular não sobreponível

-Compostos não quirais (aquirais) têm imagem especular sobreponível

e plano de simetria

enantiômeros

plane of symmetry runs

through central carbon,

OH and CN



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Diferença entre configuração e conformação:

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Nomeando Enantiômeros

Primeiramente liste os substituintes

do centro quiral, em ordem de

prioridade, conforme

feito para o sistema E,Z

A nomenclatura do sistema R,S (Kahn-Prelog-Ingold)

Movimento horário = Configuração R (rectus)

Movimento anti-horário = Configuração S (sinister)

Posicione o grupo de menor

prioridade (4) para trás



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Nomeando o

aminoácido

L-alanina

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Atribuir a configuração absoluta (R ou S) para a molécula abaixo

Exercícios

s

(+)-2-butanol



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Projeção de Fisher

H

CH3

Cl

CH2CH3

C HCl

CH3

CH2CH3

abaixo

abaixo do plano

acima acima

OH

ClCH3CH2

Cl

HCH3 C

C

Cl

OH

HCH3

ClCH3CH2ClCH3CH2

OH

H CH3

Cl

Fischer: Prêmio Nobel em

Química - 1902

Projeções de Fischer:

sistema de representação

tridimensional para

químicos/bioquímicos

que não são bons

desenhistas.

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Linhas horizontais representam ligações dirigidas para o

observador a partir do plano do papel.

Linhas verticais representam ligações que se afastam do

observador para trás do plano do papel.

Um simples exercício mental:

ab c

dd

a

b

c

d

a

b

c



18

Ex: considere o 2-butanol

Prioridade 1= OH

Prioridade 4= H

Cada troca de grupamentos muda-se a estereoquímica do centro quiral

Logo: o de menor prioridade

não está atrás do plano

Nesse exemplo, o grupo de menor prioridade não está para

trás. Assim, devemos fazer a troca de dois grupos

quaisquer duas vezes para podermos colocar o grupo de

menor prioridade para trás sem que haja a inversão da

configuração.

S

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HO

CO2H

CH3

H

OHH

R

R

A conformação em estrela ou anti não permite ter os grupos posicionados

convenientemente para representação em projecção de Fischer:

Moléculas com mais de um centro quiral:



20

Girando um dos grupos de modo a obter-se uma conformação em

eclipse, os grupos ficam com a orientação adequada para a

representação em projecção de Fischer

H

CO2H

OH

OHH

CH3

2

3

1

2

4

32R

3R

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Polarização da Luz

Luz NaturalPolarizador

Luz Polarizada

A luz polarizada é obtida fazendo-se passar um

feixe de luz natural por dispositivos chamados de

polarizadores. Um dos mais comuns é o prisma de Nicol.



22

Enantiômeros compartilham muitas das mesmas propriedades

– eles têm o mesmo ponto de ebulição, o mesmo ponto de

fusão e a mesma solubilidade. Entretanto, a maneira com que

enantiômeros interagem com a luz polarizada é diferente.

Atividade ótica

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horário (+) ou d anti-horário (-) ou l

diferem da configuração R,S

Atividade ótica

dextrorrotatória levorrotatória



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O polarímetro mede o desvio óptico de um determinado

composto:rotação observada (a)

T é a temperatura em °C

É o comprimento de onda

a É a medida da rotação em graus

l É o tamanho da cela em decímetros

c É a concentração em g/L

específica rotaçãoTa

Cada composto opticamente ativo tem uma rotação específica

característica

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Uma mistura racêmica, a qual contém quantidades

iguais dos enantiômeros, é opticamente inativa

pureza óptica =

rotação específica observada

rotação específica do enantiômero puro

excesso enantiomérico (ee) = excesso de um único enantiômero

soma da mistura

Ex: 70% e 30%em uma mistura



26

1- A esterificação do (+) ácido lático com álcool metílico leva ao (-)

lactato de metila! Mudou a configuração do produto formado (-)

lactato de metila??

2- Dê a configuração de ambos (absoluta R S)!

*

Exercícios

s

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Isômeros com mais de um carbono quiral

O número possível

de estereoisômeros

é 2n, onde n é o

número de centros

quirais.

Diastereoisômeros:

são estereoisômeros

que não são

enantiômeros.

a e d, a e c,

b e c, b e d.

Enantiômeros têm

propriedades físicas

e químicas iguais.

(eles reagem na

mesma proporção

com reagentes

aquirais)

Diastereoisômeros

têm propriedades

físicas e químicas

diferentes. (eles

reagem com

reagentes aquirais

em proporções

diferentes)



28

Exercício: 1. Quantos estereoisômeros o carboidrato abaixo (hexose) possui?

2. (a) Quantos centros estereogênicos o esteróide abaixo (ácido cólico)

possui? (b) Quantos estereoisômeros são possíveis?

*11

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Diferenças entre enantiômeros e diatereioisômeros

Enantiômeros só podem ser separados por interação com outro elemento ou

entidade quiral (possuem as mesmas propriedades físicas e químicas..pf, pe..)

Diastereoisômeros, por serem compostos diferentes, podem ser separados por

métodos físicos convencionais: ponto de ebulição, recristalização, cromatografia..

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Eritro: Quando grupos similares estão do mesmo lado

Treo: Quando grupos similares estão em lados opostos

Ao desenhar projeções de Fischer temos:

Enantiômeros eritro Enantiômeros treo

Projeção de Fisher



32

A nomenclatura R,S de isômeros com mais de um

carbono assimétrico

Veja que enantiômeros têm configuração oposta em ambos os

carbono assimétricos, enquanto os diastereoisômeros têm a mesma

configuração em um dos carbonos assimétricos e configuração

oposta no outro.

Enantiômeros Enantiômeros

Diastereoisômeros são estereoisômeros que não são enantiômeros.

1 e 4, 1 e 3, 2 e 3, 2 e 4.

2 2 2 2

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Compostos MesoCompostos meso têm dois ou mais carbonos quirais

e um plano de simetria.

São moléculas aquirais

Se houver um plano de simetria o composto não é quiral!



34

Substâncias com dois carbonos assimétricos podem ter até quatro

estereoisômeros. Entretanto, algumas substâncias com dois

carbonos assimétricos têm somente três estereoisômeros.

A = B

Compostos Meso

Composto meso

(aquiral) Enantiômeros

H3C CH3

Br Br

H H

H3C CH3

Br H

H Br

H3C CH3

H Br

Br H

(2S,3R)-2,3-dibromobutane (2S,3S)-2,3-dibromobutane (2R,3R)-2,3-dibromobutane

H3C CH3

Br Br

H H

H3C CH3

Br Br

H H

H3C CH3

Br H

H Br

H3C CH3

H Br

Br H

A B C D

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Identificação de Carbonos Assimétricos

em Compostos Cíclicos

H

CH3

H

Br*

*estes dois grupos

são diferentes

H

CH3

H

Br

H

Br

CH3

H

H

CH3

H

Br

CH3

H

H

Br

cis-1-bromo-3-metilcicloexano trans-1-bromo-3-metilcicloexano

E quanto a isomeria óptica?



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Ex

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Discriminação de Enantiômeros por Moléculas

Biológicas



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39

Menta

(óleo de hortelã)Cominho

(óleo de cominho)



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CO2HPhCH2

HH2N

CH2PhHO2C

H2N H

N

N

O

O

O

O

N

N

O

O

O

OH

(S)-FenilalaninaAmargo

(R)-FenilalaninaDoce

(S)-TalidomidaPotente Teratogênico

(R)-TalidomidaSedativo Hipnótico

H

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41

Terminologias Associadas com

Estereoquímica

Carbono pró-quiral

Hidrogenios enantiotópicos Hidrogenios homotópicos



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Hidrogênios enantiotópicos têm a mesma reatividade química

e não podem ser discriminados por reagentes aquirais

(aquiral)

(quiral)

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43

Hidrogênios diastereotópicos possuem reatividades

diferentes com reagentes aquirais

centro não

mudado



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1- Usando descritores R e S, escrever todas as combinações possíveis

para uma molécula com três centros estereogênicos.

2- Desenhar projeções de Fischer dos quatro dos 3-amino-2-butanóis

estereoisoméricos e nomear eritro ou treo a cada um deles. Qual deles

é um sólido cristalino? Dê a nomenclatura R, S para todos os C quirais

Diasteroisômeros do 3-amino-2-butanóis:

cada um deles tem um enantiômero

EXERCÏCIO 2

*

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45

Outros átomos além do carbono podem ser assimétricos

N+CH3CH2CH2 CH2CH3

H

CH3

N+

CH2CH2CH3CH3CH2H

CH3

Br- Br-

O

POCH2CH3

H

O

PCH3CH2O OCH3

HCH3O



46

Inversão de Aminas

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Esteroquímica de reações

Em uma reação regiosseletiva há formação preferencial

de um isômero constitucional.

Em uma reação estereosseletiva há formação

preferencial de um estereoisômero.

Ex: desidratação de álcoois



48

Em uma reação estereoespecífica, cada estereoisômero usado

como reagente, produz um estereoisômero diferente como produto

ou um novo grupo de produtos.

O OH

O OH

OH OH

OH OH

(S)-5-hydroxyhexan-3-one

(R)-5-hydroxyhexan-3-one

(2S,4R)-hexane-2,4-diol

(2R,4R)-hexane-2,4-diol

Exemplo

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Estereoquímica de Reações de Adição

Eletrofílica à Alcenos

Qual a configuração absoluta do produto?



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51

CH3CH2C CH2 HBr CH3CH2CHCH2Br

2-methyl-1-butene

CH3

+peroxide

CH3

*

1-bromo-2-methylbutane

2-metil-1-buteno 1-bromo-2-metilbutano



52

Reações de adição que formam um carbono

assimétrico adicional

não mudou a

estereoquímica

desse carbono

não mudou a

estereoquímica

desse carbono

Quando dois esteroisômeros com mais de 1 centro quiral diferem em

apenas um deles são chamados de epímeros

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53

Estereoquímica de Reações de

Hidrogenação Catalítica (Adição Syn)Adição do mesmo lado da ligação dupla: syn

Adição de lados opostos à ligação dupla: anti

adição sin



54

Hidrogenação de Alcenos Cíclicos

CH(CH3)2

H3C

+ H2Pt/C

H

CH3

H

CH(CH3)2

H3C

H

CH(CH3)2

H

Somente isômeros cis são obtidos com alcenos cíclicos

com menos do que oito átomos de carbono

Com alcenos cíclicos com mais do que oito átomos de

carbono pode-se obter isômeros cis e trans

enantiomers

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55

Estereoquímica da Hidroboração-Oxidação

Exercício: Desenhar o enantiômero do álcool produzido



56

Reações de Adição tendo Íon Bromônio

como Intermediário (Adição Anti)

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57

Reações de Adição tendo Íon Bromônio

como Intermediário (Adição Anti)



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Resolução de uma mistura racêmicaA separação dos enantiômeros de uma mistura racêmica é chamada de resolução

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medicamentos

Agente de

resolução



60

Exercício: Na resolução de 1-feniletilamina, utilizando ácido (-)-Málico como

agente de resolução, o composto obtido por recristalização a partir da mistura de

sais diastereoisoméricos é o (S)-Malato de (R)-1-phenylethylamônio. O outro

componente da mistura é o diastereoisômero mais solúvel e se mantém em

solução. Qual é a configuração de cada C quiral desse sal mais solúvel??

+

(±)(R) (s)

+

Solução do sal

diastereisomérico

mais solúvel

recristalização

e

(s)(R)

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