Estereoisomerismo - Parte 01 06

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Departamento de Ciências Exatas e da Terra
Universidade Federal de São Paulo
Professor: Dr. Cristiano Raminelli
Tema da aula: Estereoisomerismo (Parte I)
Curso: Bacharelado (Integral)
Disciplina: Introdução à Química Orgânica
Isomeria
Constitucional Espacial 
(Estereoisomeria)Isômeros constitucionais
Estereoisômeros
diastereoisômerosenantiômeros
Diferentes conectividades
São imagens especulares 
não sobreponíveis
Não são imagens 
especulares
Mesmas conectividades com diferentes 
arranjos de seus átomos no espaço
02
C2H6O
p.e. 78 oC
C2H6O
p.e. -23,7 oC
Enantiômeros também são quirais por não serem sobreponíveis 
a suas imagens especulares
Um objeto quiral não é sobreponível à sua imagem especular 
03
Toda molécula com um átomo de 
carbono (sp3) com quatro 
substituintes diferentes é quiral 
carbono estereogênico
04
2-bromobutano
De maneira geral toda molécula que não 
apresenta um plano de simetria também é quiral 
molécula 
aquiral
molécula 
quiral
Esta generalização deve ser 
usada com cautela...
05
Plano de 
simetria 
Não é um plano 
de simetria 
Moléculas assimétricas não apresentam 
elementos de simetria!
Uma determinada molécula pode não apresentar um 
plano de simetria (σ) e mesmo assim ser aquiral, 
desde que apresente um centro de simetria (Ci) ou 
um eixo impróprio (Sn)
06
Exemplo com molécula hipotética sem plano de simetria
Molécula hipotética aquiral
O sistema de nomenclatura R e S (Cahn-Ingold-Prelog)
1) Numerar os grupos dispondo os mesmos em ordem de prioridade
(1, 2, 3 e 4) levando em consideração o número atômico (Z) dos átomos;
2) Girar a molécula (ou fazer duas trocas) de tal maneira que o grupo de
menor prioridade (4) aponte para trás;
3) Traçar seta indo do grupo de maior prioridade (1) para o grupo de menor
prioridade (3);
4) Quando a seta segue no sentido horário designamos a nomenclatura R
(do latim rectus = direita) e quando a seta vai no sentido anti-horário
designamos a nomenclatura S (do latim sinister = esquerda).
(S)-alanina
07
após duas 
trocas
Pares de enantiômeros apresentam 
muitas propriedades físicas idênticas:
• pontos de ebulição;
• pontos de fusão;
• densidades;
• índices de refração;
• solubilidades. 
08
Enantiômeros diferem no comportamento 
frente à luz polarizada no plano
fonte de 
luz 
ordinária
polarizador tubo com 
substância 
quiral
Polarímetro
analisador
Luz não 
polarizada
Luz 
polarizada
(prisma de Nicol)
09
Rotação específica
[α] = rotação específica (com temperatura em oC e comprimento
de onda geralmente de 589 nm (raia D da luz de sódio));
α = rotação observada em graus;
c = a concentração da solução em g.mL-1 de solução
(ou densidade em g.mL-1 para líquidos puros);
l = o comprimento do tubo em dm (1 dm = 10 cm).
(R)-2-metilbutanol (S)-2-metilbutanol
10
, ,
substância 
dextrógira
substância 
levógira
Mistura racêmica
Ataque pela “frente” (face Si) Ataque por “trás” (face Re)
Uma mistura racêmica é uma mistura de 
dois enantiômeros em proporções iguais
50% 50%
11
Excesso enantiomérico
75% 25%
excesso enantiomérico de 50%
Supondo que
12
% excesso 
enantiomérico
quantidade de 
matéria de um 
enantiômero
quantidade de 
matéria do outro 
enantiômero
quantidade de matéria de 
ambos os enantiômeros
=
( ) - ( )
X 100
rotação específica observada
rotação específica do enantiômero puro
X 100
Quando temos apenas os enantiômeros na mistura 
(sem uma terceira substância) 
13
% excesso 
enantiomérico =
Importância da quiralidade no desenvolvimento de 
substâncias bioativas (fármacos)
Representação esquemática da interação de um par de 
enantiômeros com um determinado receptor biológico 
(enzima)
14
N
N
O
O O
O
H
(R)-talidomida
sedativo 
hipnótico
NH
2
H
OH
O Ph
(R)-fenilalanina
amargo
N
O
O
N
H O
O
(S)-talidomida
potente 
teratogênico
15
NH
2
H
OH
OPh
(S)-fenilalanina
doce
Diastereoisômeros 
Mesmas conectividades com diferentes arranjos 
de seus átomos no espaço 
(não são imagens especulares um do outro)
ácido fumárico ácido maleico
16
Possuem propriedades físicas diferentes!
C4H4O4
p.f. 298-300 oC 
(sublima)
p.f. 137-140 oC
C4H4O4
Molélulas com dois carbonos estereogênicos possuem:
2n = estereoisômeros (número máximo)
n = número de carbonos estereogênicos
diastereoisômeros
par de enantiômeros
17
Por exemplo: 3-cloro-2-butanol
22 = 4
estereoisômeros
par de enantiômeros
R S R S S S R R
(1R,2S)-(-)-efedrina (1S,2S)-(+)-pseudoefedrina
(1S,2S)-(+)-pseudoefedrina(1R,2S)-(-)-efedrina
Propriedades físicas de diastereoisômeros
18
p.f.
[α]
D
20
40-40,5 oC 117-118 oC
-6,3o +52o
Compostos meso
enantiômeros estruturas idênticas
Embora esta molécula apresente dois carbonos estereogênicos, 
ela não é quiral, pois apresenta um plano de simetria
composto 
meso
ácido 
tartárico
19
rotação
O ácido tartárico apresenta apenas 
três estereoisômeros
(+)-ácido 
tartárico
(-)-ácido 
tartárico
meso-ácido 
tartárico
20
p.f.
[α]
D
20
168-170 oC 146-148 oC
+12o -12o 0
168-170 oC
Fórmula de projeção 
de Fischer
(D)-ribose
Projeção 
de Fischer
Bastante 
empregada para 
açúcares
21
22
par de enantiômeros eritro
3-cloro-2-butanol
par de enantiômeros treo
Os substuintes iguais 
estão do mesmo lado
Os substuintes iguais 
estão de lados opostos
Estereoisomerismo em compostos cíclicos
cis-1,3-dimetilciclopentano
composto meso
trans-1,3-dimetilciclopentano
par de enantiômeros
23
aquiral aquiral
diastereoisômeros
24
transcis
Nenhum dos dois diastereoisômeros 
apresenta carbonos estereogênicos
Configurações relativas e absolutas
composto 
padrão
D-(+)-
gliceraldeído
(-)-ácido glicérico (+)-isocerina D-(-)-ácido 
lático
apresentam a mesma configuração relativa
1951: J. M. Bijvoet (Universidade de Ultrecht - Holanda) 
Difração de raios X
configuração 
absoluta 
(+)-ácido tartárico
25
(-)-ácido 3-bromo-2-
hidroxipropanóico
(proposto por Rosanoff)
26
Referências bibliográficas
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica.
Tradução de Robson Mendes Matos. 8. ed. Rio de Janeiro:
LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2006, v. 1.
BRUICE, P. Y. Organic Chemistry. New Jersey: Prentice
Hall, 2004.
CLAYDEN, J. et al. Organic Chemistry. New York: Oxford
University Press, 2000.
MORRISON, R. T.; BOYD, R. N. Química Orgânica. 14 ed.
Lisboa: Fundação Calouste Culbenkian, 2005.
CAREY, F. A. Organic Chemistry. 7 ed. New York:
McGraw-Hill, 2007.