Isomeria Isomeria ÓpticaÓptica · Isomeria Isomeria ÓpticaÓptica A LuzNatural Luz natural Luz...

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Isomeria Óptica Isomeria Isomeria Ó ptica ptica A Luz Natural A Luz Natural Luz natural Luz Polarizada 1808 Malus Espato da Islândia

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  • Isomeria ÓpticaIsomeria Isomeria ÓÓpticaptica

    A Luz NaturalA Luz Natural

    Luz natural

    Luz Polarizada

    1808 Malus

    Espato da Islândia

  • 1815 Jean-Batiste Biot

    “Constatei que algumas soluções como o óleo de limão, a cânfora em álcool e o caldo-de-cana, quando analisados no polarizador tem a capacidade

    de desviar o plano da luz polarizada.“

    1829 Willian Nicol

  • C

    C

    C

    O OH

    C

    OHO

    OH

    OH

    H

    H

    1846 Louis Pasteur Ácido-2,3-diidroxibutanodióico

    A contribuição de Louis PasteurA contribuição de Louis Pasteur

    Isomeria ÓpticaIsomeria Isomeria ÓÓpticaptica

  • A importância Biológica da QuiralidadeA importância Biológica da Quiralidade

    A maioria das moléculas que constituem os vegetais e animais é quiral . Todos os 20

    aminoácidos que cosntituem as proteínas de ocorrência natural , exceto um, são quirais e todos

    são classificados como esquerdo

    A maioria das moléculas que constituem os vegetais e animais é quiral . Todos os 20

    aminoácidos que cosntituem as proteínas de ocorrência natural , exceto um, são quirais e todos

    são classificados como esquerdo

    Limoneno

    Talidomida

  • + de 20.000 casos (oficiais) no mundo

    C

    R1

    R2 R4R3

    R1 ≠ R2 ≠ R3 ≠ R4

    1° Caso → A molécula possui carbono assimétrico

    (carbono quiral)

    1° Caso → A molécula possui carbono assimétrico

    (carbono quiral)

    Isomeria ÓpticaIsomeria Isomeria ÓÓpticaptica

  • Exemplo: Ácido láticoExemplo: Ácido lático

    H3C CH CO

    OHOH

    C

    H

    H3C COOHOH

    C

    H

    HOOC CH3OH

    d - Ácido láticod - Ácido lático llll - Ácido láticollll - Ácido lático

    dextrógirodextrógiro llllevógirollllevógiro

    123

    Antípodas ópticas ou enantiômerosAntípodas ópticas ou enantiômeros

    P.F.P.F. DensidadeDensidade Constante de Constante de ionizaionizaççãoão

    Ângulo Ângulo de desviode desvio

    dd--ÁÁcido lcido lááticotico 5252°°CC 1,25 g/cm1,25 g/cm33 1,4 x 101,4 x 10--44 ++ 2,62,6°°

    ll--ÁÁcido lcido lááticotico 5252°°CC 1,25 g/cm1,25 g/cm33 1,4 x 101,4 x 10--44 -- 2,6 2,6 °°

    Exemplo: 2-metil-1-butanolExemplo: 2-metil-1-butanol

    H2C CH CH2 CH3

    CH3OH

    1 2 3 4

    C

    H

    OHCH2 C2H5CH3

    C

    H

    H5C2 CH2OHCH3llll - 2-metil-1-butanolllll - 2-metil-1-butanol d - 2-metil-1-butanold - 2-metil-1-butanol

    Antípodas ópticas, enanciômeros ou enantiomorfosAntípodas ópticas, enanciômeros ou enantiomorfos

    P.F.P.F. DensidadeDensidade Solubilidade em Solubilidade em ááguagua Ângulo de Ângulo de desviodesvio

    ll--22--metilmetil--11--butanolbutanol 129129°°CC 0,816 g/mL0,816 g/mL 3,6 g/100g de 3,6 g/100g de ááguagua -- 5,95,9°°

    dd--22--metilmetil--11--butanolbutanol 129129°°CC 0,816 g/mL0,816 g/mL 3,6 g/100g de 3,6 g/100g de ááguagua ++ 5,9 5,9 °°

  • Exemplo: 3-metilexanoExemplo: 3-metilexano

    H3C CH2 CH

    CH3

    CH2 CH2 CH3

    1 2 3 4 5 6

    Exemplo*: 3-metil-2-pentanolExemplo*: 3-metil-2-pentanol

    H3C CH CH

    CH3

    CH2 CH3

    OH

    1 2 3 4 5

    C

    C

    HO

    H5C2

    CH3

    CH3

    H

    H

    C

    C

    H3C

    H3C

    OH

    C2H5

    H

    H

    Como os ligantes do C2 não são todos iguais aos ligantes do C3 então:

    Se o C2 girar a luz polarizada de um ângulo α,

    o C3 irá girar a luz polarizada de um ângulo β ≠ α

    Como os ligantes do C2 não são todos iguais aos ligantes do C3 então:

    Se o C2 girar a luz polarizada de um ângulo α,

    o C3 irá girar a luz polarizada de um ângulo β ≠ α

  • Para facilitar a compreensão, vamos atribuir valores arbitrários para os ângulos α e βPara facilitar a compreensão, vamos atribuir valores arbitrários para os ângulos α e β

    α = 30° e β = 10°α = 30° e β = 10°

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    C 2C 2

    C 3C 3

    Resultado Resultado

    + 30°+ 30° - 30°- 30° + 30°+ 30° - 30°- 30°

    + 10°+ 10° - 10°- 10°- 10°- 10° + 10°+ 10°

    + 40°+ 40° - 40°- 40° +20°+20° - 20°- 20°

    Enanciômeros

    d e llll

    Enanciômeros

    d e llll

    Enanciômeros

    d’ e llll’’’’

    Enanciômeros

    d’ e llll’’’’

    Mistura

    racêmica

    Mistura

    racêmica

    Mistura

    racêmica

    Mistura

    racêmica

    ← Opticamente Ativos→← Opticamente Ativos→

    ← Opticamente Inativos→← Opticamente Inativos→

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    C 2C 2

    C 3C 3

    Resultado Resultado

    + 30°+ 30° - 30°- 30° + 30°+ 30° - 30°- 30°

    + 10°+ 10° - 10°- 10°- 10°- 10° + 10°+ 10°

    + 40°+ 40° - 40°- 40° +20°+20° - 20°- 20°

    C

    C

    HO

    H5C2

    CH3

    CH3

    H

    H

    C

    C

    H3C

    H3C

    OH

    C2H5

    H

    H

    2

    3

    2

    3

    C

    C

    H3C

    H5C2

    OH

    CH3

    H

    H

    C

    C

    HO CH3

    H

    2

    3

    2

    3

    C

    C

    H3C C2H5H

    Enanciômeros

    d e llll

    Enanciômeros

    d e llll

    Enanciômeros

    d’ e llll’’’’

    Enanciômeros

    d’ e llll’’’’

    Diastereômeros

    l l l l e d’

    Diastereômeros

    l l l l e d’

  • A fórmula de Van’t Hoff e Le BellA fórmula de Van’t Hoff e Le Bell

    N° de isômeros ópticos ativos: 2c*N° de isômeros ópticos ativos: 2c*

    N° de misturas racêmicas: 2c*

    2

    N° de misturas racêmicas: 2c*

    2

    Obs.: Essa fórmula só é valida para estruturas com C* diferentes

    Exemplo: 1,3,4,5,6-Pentahidroxi-2-hexanonaExemplo: 1,3,4,5,6-Pentahidroxi-2-hexanona (Frutose)(Frutose)

    C C C C C CH

    H

    OH O

    OH

    H

    H

    OH

    H

    OH

    H

    H

    OH

    1 2 3 4 5 6

    Aplicando a fórmula de Van’t Hoff e Le Bel temos:Aplicando a fórmula de Van’t Hoff e Le Bel temos:

    N° de isômeros ópticos ativos: 23 = 8N° de isômeros ópticos ativos: 23 = 8

    N° de misturas racêmicas: 23

    2

    N° de misturas racêmicas: 23

    2__ = 4

  • Exemplo: 1,3,4,5,6-Pentahidroxi-2-hexanonaExemplo: 1,3,4,5,6-Pentahidroxi-2-hexanona (Frutose)(Frutose)

    C C C C C CH

    H

    OH O

    OH

    H

    H

    OH

    H

    OH

    H

    H

    OH

    1 2 3 4 5 6

    C

    C

    C

    H

    H

    OHHOCH2CO

    CH2OHHO

    HOH

    C

    C

    C

    H

    H

    OHHOCH2CO

    OHHOH2C

    HOH

    C

    C

    C

    H

    H

    OHHOCH2CO

    CH2OHHO

    OHH

    C

    C

    C

    H

    H

    COCH2OHHO

    OHHOH2C

    OHH

    C

    C

    C

    H

    H

    COCH2OHHO

    CH2OHHO

    OHH

    C

    C

    C

    H

    H

    COCH2OHHO

    OHHOH2C

    HHO

    C

    C

    C

    H

    H

    OHHOH2COC

    OHHOH2C

    OHHO

    C

    C

    C

    H

    H

    COCH2OHHO

    CH2OHHO

    HHO

    d lllld llll d’ llll’’’’d’ llll’’’’

    d’’ llll’’’’’’’’d’’ llll’’’’’’’’ d’’’ llll’’’’’’’’’’’’d’’’ llll’’’’’’’’’’’’

    C C C CO

    OHOHOH

    H HO

    HO

    Exemplo*: Ácido-2,3-diidroxibutanodióicoExemplo*: Ácido-2,3-diidroxibutanodióico(Ácido tartárico)(Ácido tartárico)

    1234

    Como os ligantes do C2 e C3 são todos iguais então:

    Se o C2 girar a luz polarizada de um ângulo α,

    o C3 também irá girar a luz polarizada de um ângulo α

    Como os ligantes do C2 e C3 são todos iguais então:

    Se o C2 girar a luz polarizada de um ângulo α,

    o C3 também irá girar a luz polarizada de um ângulo α

  • Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    Sentido Sentido do Desviodo Desvio

    C 2C 2

    C 3C 3

    Resultado Resultado

    + 6°+ 6°

    + 6°+ 6°

    + 12°+ 12°

    C

    HHOOC OH

    C

    HCOOHOH

    C

    C

    HOHHOOC

    HOH

    COOH

    - 6°- 6°

    - 6°- 6°

    - 12°- 12°

    C

    C

    HOHHOOC

    HOOCH

    OH

    - 6°- 6°

    + 6°+ 6°

    - 0°- 0°

    d d MesoMeso

    Compensação interna

    Compensação interna

    llllllll

    C

    HHOOC OH

    C

    HCOOHOH

    C

    C

    HOHHOOC

    HOH

    COOH

    C

    C

    HOHHOOC

    HOOCH

    OH

    d d MesoMesollllllll

    dd ll MesoMesoP.F. P.F. 170 170 °°CC 170 170 °°CC 140 140 °°CC

    DensidadeDensidade 1,76 g/m1,76 g/mll 1,76 g/m1,76 g/mll 1,69 g/m1,69 g/mll

    SolubilidadeSolubilidade 139 g139 g 139 g139 g 125 g125 g

    Poder Poder rotatrotatóóriorio + 12

    + 12°° --1212°° 00°°

  • 2° Caso → A molécula NÃO possui carbono assimétrico 2° Caso → A molécula NÃO possui carbono assimétrico

    Isomeria ÓpticaIsomeria Isomeria ÓÓpticaptica

    a) Compostos alênicos a) Compostos alênicos

    C C C

    R1

    R2

    R3

    R4

    R1 ≠ R2 ≠ R3 ≠ R4

    b) Compostos cíclicos b) Compostos cíclicos

    Exemplo: z-1-metil-2-clorociclopropanoExemplo: z-1-metil-2-clorociclopropano

    ClH3C

    H H

    1 2

  • Exemplo: 1,2-diclorociclobutanoExemplo: 1,2-diclorociclobutano

    H H

    Cl Cl

    cis-1,2-diclorociclobutanocis-1,2-diclorociclobutano

    H Cl

    Cl H

    trans-1,2-diclorociclobutanotrans-1,2-diclorociclobutano

    Cl H

    H Cl

    trans-1,2-diclorociclobutanotrans-1,2-diclorociclobutanod-d- l-l-

    Qual o número total de isômeros ativos e misturas racêmicas de uma molécula que possui 5 átomos de carbono assimétrico diferentes?

    a) 16

    b) 25

    c) 48

    d) 10

    e) 41

    Qual o número total de isômeros ativos e misturas racêmicas de uma molécula que possui 5 átomos de carbono assimétrico diferentes?

    a) 16

    b) 25

    c) 48

    d) 10

    e) 41

    X

  • Exemplo: CarvonaExemplo: Carvona

    C

    CH

    CH2C

    C

    CH2

    CH3

    O

    CCH2H3C

    *

    H

    Exemplo: Vitamina CExemplo: Vitamina C

    O

    OHHO

    O OH

    OH

    **

  • Exemplo: LimonenoExemplo: Limoneno

    *

    Exemplo: AdrenalinaExemplo: Adrenalina

    C C N C

    H

    H

    H

    H

    H

    OH

    H

    OH

    HO

    *

  • Exemplo: AnfetaminaExemplo: Anfetamina

    *CH2 CH CH3

    NH2

    Exemplo: TalidomidaExemplo: Talidomida

    *N

    O

    O

    N

    O

    O

  • Exemplo: FexofenadinaExemplo: Fexofenadina

    *

    OH

    N

    H

    OH

    CH3

    CH3

    COOH