Estereoisomeria - Parte II

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Carlos Roberto Oliveira Souto
Humberto Conrado Duarte
Química da VidaD I S C I P L I N A
Estereoisomeria - Parte II
Autores
aula
10
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Catalogação da publicação na Fonte. UFRN/Biblioteca Central “Zila Mamede”
Souto, Carlos Roberto Oliveira.
 Química da vida / Carlos Roberto Oliveira Souto, Humberto Conrado Duarte.
– Natal, RN, : EDUFRN, 2006. 
 372p. : il
 1. Química orgânica. 2. Química da vida. 3. Compostos de carbono. I. Duarte, Humberto Conrado. 
II. Título.
ISBN 978-85-7273-332-8 CDU 547
RN/UF/BCZM 2006/84 CDD 661.8
6
5
4
3
2
1
Aula 10 Química da Vida 1
Apresentação
Esta aula dá continuidade ao estudo da estereoisomeria, iniciada na aula 9 
(Estereoisomeria – Parte I), que focalizou a quiralidade no átomo carbono e as 
propriedades decorrentes da mesma. Os conceitos fundamentais que você aprendeu e 
outros a serem introduzidos são aplicados ao estudo de estruturas no espaço tridimensional, 
para moléculas com dois e com três átomos de carbono quirais. Você conclui o estudo da 
estereoisomeria com a atividade óptica, uma propriedade exclusiva de moléculas quirais.
Objetivos
Compreender o arranjo espacial dos átomos nas 
moléculas orgânicas.
Reconhecer e representar moléculas no espaço 
tridimensional.
Nomear moléculas expressando a realidade 
tridimensional.
Prever o número de isômeros relativos a arranjos 
espaciais.
Prever se uma dada molécula apresentará ou não 
atividade óptica.
Compreender os conceitos de polarimetria.
H OH
C H 3
CH3
NH2H
HOH
CH3
CH3
NH2 H
HOH
CH3
CH3
H NH2
H OH
CH3
CH3
HNH2
(I) (II) (III) (IV)
enantiômeros enantiômeros
diastereoisômeros
H O H
C H 3
C H 3
NH 2H
HOH
C H 3
C H 3
NH 2 H H O H
C H 3
C H 3
NH 2H
(I) (II)
giro180o
(II) (I)
HOH
C H 3
C H 3
H NH 2
H O H
C H 3
C H 3
HNH 2
H O H
C H 3
C H 3
HNH 2
(III) (IV)
giro180o
(IV) (III)
Aula 10 Química da Vida2
Moléculas com dois átomos
de carbono quirais
oléculas com apenas um carbono quiral apresentam dois estereoisômeros. 
Havendo dois ou mais centros quirais, esse número será igual a n, em que n
refere-se ao total de carbonos com quiralidade na molécula. Por exemplo, para o 
-amino-butan--ol, com dois carbonos quirais, são possíveis os quatro estereoisômeros:
Veja que o estereoisômero (II) corresponde à imagem especular de (I) e não se sobrepõe, 
mesmo com um giro de o. A mesma relação é observada entre (IV) e (III).
Pela correspondência objeto-imagem e a não sobreposição, (I) e (II) formam um par de 
enantiômeros assim como (III) e (IV) formam o outro par.
Observe que, ao relacionarmos o par de estruturas (I) e (II) com (III) e (IV), verificamos 
que não há uma relação de imagens especulares entre elas. Enquanto (I) e (II) apresentam os 
substituintes –OH e –NH em um mesmo lado, (III) e (IV) os têm em lados opostos. Por esse 
fato, (III) e (IV) são diastereoisômeros (do grego dia, através de) tanto de (I) como de (II).
Outro exemplo importante para o estudo é a molécula butano-,-diol. Com dois 
carbono quirais, quatro estereoisômeros seriam esperados, como segue:
M
CH3
CH3
OHH
HOH
CH3
CH3
HOH
OHH
CH3
C H 3
HOH
OHH
C H 3
C H 3
HOH
HOH
C H 3
C H 3
O HH
O HH
C H 3
C H 3
O HH
O HH
giro 180o giro 180 o
(V) (VI) (VI) =(V) (VII) (VIII) (VIII) (VII)=
H OH
CH3
CH3
OHH
Plano de simetria
(VII)
1
2
3
4
Aula 10 Química da Vida 3
Para essa molécula, embora com dois carbonos quirais, são apenas três os seus 
estereoisômeros. (V) e (VI) formam um par de enantiômeros e são diastereoisômeros de (VII). 
A estrutura (VII) é especial porque apresenta um plano de simetria. Veja na representação 
a seguir que, se a cadeia for numerada de cima para baixo, o carbono quiral  apresenta 
o grupo hidroxila à direita, o átomo de hidrogênio à esquerda e o grupo metila para cima. 
De igual forma, o carbono quiral  apresenta, como se fosse a imagem refletida, o grupo 
hidroxila à direita, o átomo de hidrogênio à esquerda e o grupo metila para baixo. 
Devido ao plano de simetria, a imagem especular (VIII) sobrepõe-se ao objeto (VII). O 
estereoisômero (VIII), portanto, não existe, já que é a própria (VII) com um giro o.
Estereoisômero com plano de simetria é denominado composto meso ou 
mesocomposto – do grego mesos, meio. Um mesocomposto ocorre apenas em 
moléculas com carbonos quirais identicamente substituídos. Para essas moléculas, o 
número de estereoisômeros é menor que o definido por n.
No composto meso, o plano de simetria mostra um carbono quiral como imagem do 
outro. Os substituintes acima do plano correspondem exatamente ao reflexo dos que estão 
abaixo, ou seja, os carbonos têm configurações opostas. 
Estereoisômero cuja projeção de Fischer apresenta grupos similares no mesmo lado da 
molécula é chamado de eritro. Se os grupos similares estão em lados opostos da projeção 
de Fischer, o estereoisômero é chamado de treo.
A determinação das configurações dos carbonos quirais  e  na estrutura (VII) requer 
o procedimento baseado em trocas para que o substituinte de última prioridade, o átomo de 
hidrogênio, seja colocado na vertical (para trás) em ambos os carbonos. É necessário que 
sejam feitas duas trocas para cada um dos carbonos para que suas quiralidades originais sejam 
preservadas. Conforme a representação a seguir, a primeira troca é feita passando-se os átomos 
de hidrogênio para a vertical, topo e base, em trocas com os metilas, para ambos os carbonos 
e . Na segunda, trocam-se os grupos metila e hidroxila, restaurando as quiralidades originais.
Atividade 1
R R R R
Aula 10 Química da Vida4
Para ambos os carbonos  e , o grupo hidroxila recebe prioridade  em função do 
número atômico  do oxigênio superior a  do carbono. O metila recebe a prioridade ,
porque seu átomo de carbono se liga apenas a átomos de hidrogênio. 
O carbono  é a prioridade  para o carbono , porque está ligado a um átomo de 
oxigênio e um metila. Da mesma forma, o carbono  é a prioridade  para o carbono .
Concluindo, o carbono  apresenta configuração S e o  configuração R. Essa 
demonstração das quiralidades opostas está de acordo com a relação objeto-imagem entre 
os carbonos quirais através do plano de simetria no mesocomposto.
Determine as configurações para os outros estereoisômeros do butano-,-diol.
Para determinar a configuração absoluta em moléculas com dois carbonos quirais e 
representadas em perspectiva, pode ser necessária a rotação em torno da ligação C-C entre 
esses dois centros assimétricos para que o substituinte de última prioridade fique para trás. As 
quiralidades não são modificadas com esse procedimento, já que os substituintesnão trocam 
de posição no carbono ao qual estão ligados. Veja que estamos nos referindo à isomeria 
conformacional! No exemplo a seguir, podemos imaginar que todo o conjunto do carbono  foi 
rotacionado com nossa mão direita, como que estivesse sendo desrosqueado no eixo; o grupo 
hidroxila desceu e ficou no plano, o metila saiu de trás e veio para a frente e o hidrogênio saiu 
do plano e foi para trás. 
CH3NH2
H
H
CH3 O H
H
H
1 3
H
H
2R,3R
carbono 2 carbono 33
2
1
Aula 10 Química da Vida 5
No exemplo, são determinadas as configurações R, R.
Como as quiralidades não são alteradas com a rotação da ligação C—C, as configurações 
podem ser determinadas independentemente da isomeria conformacional. 
A determinação das quiralidades auxilia a conversão de representações, como, por 
exemplo, da perspectiva anterior para a projeção de Fischer. Conhecendo as quiralidades 
(R,R), basta preenchermos a projeção respectiva com os substituintes de acordo com 
suas prioridades para ambos os carbonos  e .
Para o conjunto do carbono , podemos imaginar que a rotação foi com a mão esquerda, 
desrosqueando no eixo C—C. O grupo amino que estava embaixo e à frente subiu e foi para 
o plano, o metila que estava para trás veio para frente e o hidrogênio foi para trás. 
Definindo as prioridades:
 para o carbono 2: grupo OH, prioridade 1 pelo número atômico do oxigênio; 
carbono 3, prioridade 2 por estar ligado ao grupo amino e a outro carbono; 
prioridade 3 para o metila;
 para o carbono 3: prioridade para o grupo amino pelo número atômico 
do nitrogênio; prioridade 2 para o carbono 2 por estar ligado ao grupo 
hidroxila e a outro carbono; prioridade 3 para o metila. 
É fundamental destacar que a representação de Fischer para moléculas com dois ou 
mais carbonos quirais refere-se a uma conformação eclipsada.
Atividade 2
1
2
C H 3
H O H
O HH
C H 3
O HH
C H 3
OH H
HOH
C H 3
HOH
C H 3
H O H
HOH
C H 3
O HH
C H 3
OH H
O HH
C H 3
HOH
C H 3
H O H
O HH
C H 3
HOH
C H 3
OH H
HOH
C H 3
O HH
C H 3
H O H
HOH
C H 3
HOH
C H 3
OH H
O HH
C H 3
O HH
1 2 3 4 5 6 7 8
Aula 10 Química da Vida6
Represente em perspectiva a molécula (2R,3S)-3-bromo-butan-2-ol.
Converta a perspectiva para a projeção de Fischer.
Moléculas com três
carbonos quirais
Considere a molécula pentano-,,-triol.
Observe que os átomos de carbono  e  são assimétricos, porém identicamente 
substituídos. O átomo de carbono  é chamado pseudo-assimétrico porque ele pode ser 
um centro quiral ou não, sua quiralidade depende das quiralidades dos dois grupos a ele 
ligados. O número máximo de estereoisômeros seria oito, igual a , mas é menor, devido 
aos compostos meso.
Compare entre si os oito possíveis arranjos espaciais, representados a seguir:
A comparação das oito estruturas permite as seguintes conclusões:
 1 e 2 têm relação especular mas se sobrepõem (após um giro de 1800, no plano, da 
estrutura 2); correspondem à mesma molécula; mesocomposto; plano de simetria;
 3 e 4 também têm relação especular e se sobrepõem; outro mesocomposto;
C H 3
H O H
O HH
C H 3
O HH
C H 3
H O H
HOH
C H 3
O HH
1 3
C H 3
H O H
O HH
C H 3
HOH
C H 3
OH H
HOH
C H 3
O HH
5 6
mesocompostos enantiômeros
OH
H
CH3
H
CH3
H
OH
H
H
OH
CH3
H
CH3
H
H
OH
par de enantiômeros par de enantiômeros
diastereoisômeros
cis -2-Metilciclopentanol trans -2-Metilciclopentanol
Aula 10 Química da Vida 7
 a estrutura 7, após um giro de 1800 no plano, sobrepõe-se à estrutura 5, ambas referem-se 
a um mesmo estereoisômero;
 da mesma forma, a estrutura 8 sobrepõe-se à estrutura 6.
Eliminadas as estruturas , ,  e , restaram apenas quatro estereoisômeros.
Moléculas cíclicas com
dois carbonos quirais
Ao estudar os ciclo-alcanos você aprendeu que moléculas dissubstituídas apresentam dois 
arranjos espaciais como estereoisômeros, cis e trans. Mas, considerando a molécula do 
-metil-ciclopentanol como exemplo, pode-se observar que são dois os carbonos quirais, e 
pela regra n, podem ser previstos  estereoisômeros, representados a seguir:
Ambos os estereoisômeros cis, trans são quirais e existem como pares de enantiômeros. 
Entretanto, cis e trans não guardam relação objeto-imagem e são diastereoisômeros.
Outra molécula que auxilia nosso estudo é o ciclopentano-,-diol. Como também 
apresenta dois carbonos quirais, pode-se prever um número máximo de  estereoisômeros, 
como vemos a seguir.
Atividade 3
OH
OH H
H
OH
OH H
H OH OH
HH
OH OH
HH
par de enantiômeros mesma molécula
diastereoisômeros
cis -Ciclopentano-1,2-dioltrans-Ciclopentano-1,2-diol
CH3
OH CH3
OH
CH3
OH
CH3
OH
CH3 OH CH3OH CH3 OH CH3OH
superponíveis superponíveis
Plano de simetria
trans -4-Metilcicloexanol cis-3-Metilcicloexanol
Aula 10 Química da Vida8
Considere agora, os isômeros cis e trans do anel de seis membros, -metil-cicloexanol, 
representados a seguir. Observe que nenhum deles tem um estereocentro, seus carbonos são 
aquirais, devido à simetria do anel. Um plano de simetria passa através dos grupos —CH, —OH 
e os carbonos  e . Um giro de o no eixo vertical sobre cada imagem demonstra que são 
superponíveis aos objetos. Nesse caso, são apenas dois diastereoisômeros aquirais.
Entretanto, veja que o isômero cis, apesar de dois carbonos quirais, apresenta um 
plano de simetria, passando ente os dois carbonos quirais. Por essa razão, a molécula é 
aquiral, ou um mesocomposto, e sua imagem é superponível. Portanto, são apenas três 
estereoisômeros, um par de enantiômeros e um diastereoisômero.
Quantos são os estereoisômeros do -metilciclopentanol? Represente-os.
Atividade 4
1
2
O H
CH 3
OH
C H 3
O H
C H 3
OH
C H 3
não superponíveis não superponíveis
enantiômeros enantiômeros
diastereoisômeros
cis -3-Metilcicloexanol trans -3-Metilcicloexanol
OH
OH OH
OH
OH
OH
OH
OH
enantiômeros enantiômeros
diastereoisômeros
I II III IV
Aula 10 Química da Vida 9
Mas, o seu isômero constitucional -metilcicloexanol é diferente. Este não tem plano de 
simetria, tem dois carbonos quirais e existe como  estereoisômeros representados a seguir.
Outro exemplo a ser destacado é o ciclopentano-,-diol, com dois centros 
estereogênicos, um par de enantiômeros cis e outro par trans.
Represente os estereoisômeros para o 2-metilcicloexanol e para o 
ciclopentano-1,3-diol.
O 1-3-dimetilcicloexano apresenta um par de enantiômeros e um 
composto meso. Represente-os.
OH
OH OH
OH
I II
interconversão
C H3
Br
Br
C H 3
CH3CH3 C H3C H 3
conformação não eclipsada quiral conformação não eclipsada quiralconformação eclipsada simétrica aquiral
restrição estérica
Br Br
Br
Br
Aula 10 Química da Vida10
Entretanto, devido à interconversão cadeira-cadeira extremamente rápida, os 
enantiômeros do isômero cis não podem ser separados porque o enantiômero I é convertido 
em II e vice-versa.
Compostos quirais sem
átomos de carbono quiral
quiralidade é observada também em determinados compostos que não apresentam 
carbono quiral, devido ao enantiomerismo conformacional. Algumas moléculas são 
tão apinhadas ou tão altamente tencionadas que não podem converter-se de uma 
conformação quiral para sua conformação especular. Não podem alcançar a conformação 
simétrica por impedimento estérico ou tensão angular. A molécula ,’-dibromo-,’-dimetil-
bifenil exemplifica a restrição estérica, conforme você pode observar a seguir.
A
Observe que a conformação central, simétrica e aquiral, é planar com todos os seus 
átomos neste que é seu próprio plano de simetria. Se a molécula pudesse alcançar essa 
conformação, ou mesmo passar por ela por um instante, ela não seria opticamente ativa. 
Entretanto, a conformação planar seria de muito alta energia, devido aos grupos metila 
serem muito grandes para serem forçados juntos. A molécula pode existir em uma das duas 
conformações não em coincidência, que são imagens especulares não superponíveis e não 
se interconvertem. São enantiômeros e podem serseparadas e isoladas. Cada uma delas é 
opticamente ativa e tem rotações específicas de mesma grandeza e com sinais opostos.
C C
H
H
CC
H
H
Comprimento de onda
Direção de propagação
Ca
m
po
el
ét
ri
co
Tempo para um comprimento de onda Resultante
Aula 10 Química da Vida 11
Uma simples molécula tencionada pode apresentar enantiomerismo conformacional, 
como o trans-cicloocteno, o menor cicloalqueno estável. Se o trans-cicloocteno existisse como 
um anel planar, mesmo por um instante, não seria quiral. Na realidade, seu anel é dobrado no 
espaço tridimensional, em dois arranjos, conforme mostram as ilustrações seguintes.
Os dois arranjos espaciais são quirais, não superponíveis, não se interconvertem, são 
separáveis, foram caracterizados e são opticamente ativos.
A luz plano-polarizada
Um feixe de luz comum é formado por ondas eletromagnéticas que oscilam em um 
número infinito de planos perpendiculares à direção de propagação da luz.
Um destes planos é representado simplificadamente a seguir. Observe que o plano é o 
mesmo desta página.
O movimento ondular de um raio de luz em função do tempo pode ser representado 
vetorialmente, supondo-se uma visão de frente para o eixo de direção de propagação, 
conforme a seqüência e a resultante desta, a seguir:
Grade Passa
pela grade
Não passam pela grade
Prisma
de Nicol
Luz da fonte Luz plano polarizado
observador 
não visualiza a luz
Primeiro filtro
polarizador
Segundo filtro polarizador,
eixo paralelo ao primeiro
observador 
visualiza luz máxima
Luz
plano-polarizado
Fonte de luz
Aula 10 Química da Vida12
Mas, a luz visível apresenta vibrações em todos os planos, conforme a 
representação a seguir.
Quando um feixe de luz incide sobre um dispositivo denominado polarizador, somente 
as ondas luminosas que oscilam em um determinado plano conseguem atravessá-lo, disso 
decorre o nome luz plano-polarizada. As ondas luminosas que vibram em todos os outros 
planos são bloqueadas. A iluatração a seguir representa esse processo.
O filtro polarizador realiza sua função através do prisma de Nicol, feito de carbonato 
de cálcio em forma cristalina desenvolvida pelo físico escocês Wiliam Nicol. O prisma retém 
as vibrações de luz, deixando passar apenas aquelas com o plano coincidente com o eixo de 
sua grade. A direção da vibração é denominada eixo do filtro.
A passagem da luz plano-polarizada por um segundo filtro só é possível se o eixo deste 
estiver também alinhado com o plano da luz.
Propriedades físicas (R,R)-tartárico (S,S)-tartárico meso-tartárico tartárico racêmico
[ ] + , -,  
pf. (oC)  –   –   –  
d (g/cm) , , , ,
sol. água (g/00ml)    ,
pk , , ,
pk , , ,
imagem especular é superponível?
Molécula com mais de um carbono quiral
apresenta entantiômeros
é quiral
é opticamente ativa
é aquiral
com plano de simetriasem plano de simetria
é composto meso
não sim
é opticamente inativa
Aula 10 Química da Vida 13
A atividade óptica
atividade óptica como propriedade de moléculas quirais foi o fato experimental 
que levou à proposta de estereoisômeros. Como moléculas com dois ou mais 
carbonos quirais podem ser quirais ou aquirais, o breve roteiro a seguir deve ser 
aplicado para prever a atividade óptica.
A
Moléculas com a relação de imagem especular não superponível têm propriedades físicas 
idênticas. Diferenças entre enantiômeros tornam-se aparentes em suas interações com outras 
moléculas quirais, tais como enzimas, e na aptidão dos mesmos em rotacionar o plano da luz 
polarizada em direções opostas. Compostos meso não apresentam atividade óptica. O quadro 
seguinte compara as propriedades físicas de estereoisômeros do ácido tartárico.
O racêmico, uma mistura em concentrações idênticas do par de enantiômeros, é diferente 
dos outros três. Os dois enantiômeros juntos em quantidades equimolares se comportam 
como composto puro, diferente de cada um dos enantiômeros separadamente e do meso. 
Molécula Rotação Molécula Rotação
Colesterol - , Progesterona + 
Cocaína -  Testosterona + 
Morfina - Sacarose + ,
Codeína - -D-Glicose + ,
Heroína -  -D-Glicose + 
Epinefrina -  Oxacilina + 
As setas indicam a rotação do 
plano da luz polarizada pela 
substância opticamente ativa 
na solução
+
-
Aula 10 Química da Vida14
Polarimetria
atividade óptica é de grande utilidade analítica para fins de caracterização molecular 
e determinação de concentrações em soluções. Determinam-se o valor e o sinal 
de rotação óptica das soluções, com um equipamento denominado polarímetro,
representado a seguir.
A
Você pode observar, no quadro a seguir, alguns exemplos de moléculas biológicas 
opticamente ativas, de grande importância e de forte influência para o nosso organismo. 
Aula 10 Química da Vida 15
A solução molecular é acondicionada em uma cela tubular entre o filtro polarizador e o 
filtro analisador no caminho da luz plano-polarizada. 
No polarímetro, a luz da fonte é filtrada de modo que a luz plano-polarizada emergente 
seja de apenas um comprimento de onda (uma cor, ou monocromática). Isso é necessário 
porque os compostos rotacionam em grandezas diferentes em função do comprimento de 
onda da luz. Uma luz com comprimentos de onda distintos não permite uma determinação 
exata e comparável entre moléculas diferentes.
O mais comumente usado na polarimetria é uma das linhas de emissão amarela no 
espectro de sódio, chamada linha de sódio D, que designa a transição eletrônica que resulta 
na radiação com comprimento de onda = , nm de uma lâmpada de sódio. 
A luz monocromática emergente do filtro polarizador incide na cela tubular contendo 
a solução e alinhada longitudinalmente com o plano da luz. À medida que a luz atravessa o 
tubo, passando pelas moléculas quirais em seu caminho, seu plano vai sendo rotacionado. 
Ao completar seu percurso e sair da cela, a luz encontra o filtro analisador e não poderá 
passar por ele, porque este tem o alinhamento original do filtro polarizador. A luz não passa, 
visto que seu plano rotacionado não coincide mais com o eixo do filtro.
Para que a luz passe, o filtro analisador tem que ser rotacionado até encontrar esse novo 
plano da luz, quando então o operador observa o máximo de luz. Uma escala no filtro analisador 
permite a leitura da diferença angular entre o plano original da luz no filtro polarizador e o plano 
na saída do tubo. Verifique a seguir a representação de uma leitura em um polarímetro.
São possíveis diferentes situações quando da observação de luz no polarímetro. Na 
figura a seguir, você tem indicações para essas possibilidades. 
– Polarizador e analisador são paralelos.
– Não há substância opticamente ativa presente.
– A luz polarizada passa pelo analisador.
– Polarizador e analisador em planos diferentes.
– Não há substância opticamente ativa no tubo.
– A luz polarizada não pode passar pelo analisador.
– Substância opticamente ativa no tubo.
– Analisador foi rotacionado 
 para permitir a passagem da luz.
c
Aula 10 Química da Vida16
A rotação observada é simbolizada pela letra grega .
Compostos que rotacionam a luz para a direita são denominados dextrorrotatórios ou 
dextrógiros, do grego dextros, para a direita. Os que rotacionam para a esquerda, levorrotatórios
ou levógiros, do latim laevus, para a esquerda. Esses termos eram abreviados pelas letras 
minúsculas d, l. A notação IUPAC atual especifica com os sinais (+) e (-), respectivamente.
Rotação específica
rotação óptica é uma propriedade física característica de um composto quiral. 
Porém, o valor da rotação observada em um polarímetro é definido por um 
conjunto de parâmetros como concentração da solução, comprimento da cela, 
solvente, temperatura, fonte de luz e a própria atividade óptica molecular. Para a rotação 
óptica ser empregada como propriedade característica, é necessário que seja expressa de 
modo padronizado, como rotação específica [ ].
A rotaçãoespecífica [ ] é a rotação observada com uma cela tubular de  dm de 
comprimento e a solução em concentração de  g/mL, conforme a equação:
A
[ ] =
l . c
, onde [ ] = rotação específica;
 = rotação óptica observada em graus;
l = caminho óptico da cela em decímetros;
c = concentração da solução em gramas por mililitro
Aula 10 Química da Vida 17
= + 1094,36
comprimento (dm) x concentração (g/mL)
[ ] =
rotação observada (graus)
=
r.o
 =
l x c 1,00 x 0,04
A temperatura do procedimento é indicada como expoente no colchete, e a luz como 
índice. O solvente é indicado após o valor da rotação e entre parênteses. Por exemplo, para 
um enantiômero do butan--ol, [ ] = + , (água), em que  é a temperatura, D refere-se 
à linha D do espectro de sódio e água é o solvente.
Para o enântiomero, sua rotação pode ser predita sem determinação como
[ ] = - , (água).
Os compostos são oficialmente denominados (+)- butan--ol e (-)-butan--ol.
Deve ser destacado o seguinte:
 o sinal da rotação óptica é resultado do modo de interação da molécula com a luz;
 a nomenclatura R,S é um procedimento convencional para descrição do arranjo espacial 
ou para a representação gráfica.
 não há relação entre a nomenclatura R,S e a rotação óptica. Um enantiômero R pode 
ser levorrotatório, assim como um S pode ser dextrorrotatório.
Experimentalmente, determina-se o sinal e o valor da rotação. Na escrita, determina-se a 
configuração. Não há como prever a rotação em função da configuração nem a configuração 
em função da rotação.
Exemplo
Uma solução preparada pela dissolução de  mg de testosterona, um hormônio sexual 
masculino, em , mL de etanol, foi colocada em um tubo de , cm de comprimento. A 
rotação observada a  oC, usando a linha D do sódio, foi +,°. Qual a rotação específica, 
sendo c = ( mg /  mL) e l = , cm =  dm?
D
D
As dimensões de [ ] são 10-1 graus.cm2.g-1, isto porque:
1 mL = 1 cm3 e 1 cm = 10-1 dm
Para simplificar, normalmente se omitem as unidades de [ ]. A rotação 
observada, , é sempre expressa em graus.
Atividade 5
Luz plano
polarizada
Solução de substância quiral
de enantiômero puro ou em
consentração superior ao seu par
Plano polarizada
sofre rotação
Aula 10 Química da Vida18
A
Atividade óptica em soluções 
de enantiômeros
atividade óptica em uma solução contendo um par de enantiômeros é resultante 
da combinação das atividades ópticas individuais destes. Enquanto um 
enantiômero rotaciona o plano da luz par à direita, o outro o faz para a esquerda 
com o mesmo valor angular. Como a rotação é definida pelo número de moléculas no 
caminho da luz, as concentrações relativas dos enantiômeros são determinantes tanto 
sobre o valor combinado quanto sobre o seu sinal, prevalecendo o sentido de rotação 
relacionado àquele que estiver em maioria.
Uma solução de (+)-gliceraldeído apresentou uma rotação de –,o em um 
polarímetro com tubo de 00 mm. Sendo [ ] = - ,, determine a concentração 
da solução.
A rotação óptica é de grande utilidade na determinação de concentrações de soluções, 
quando a rotação específica é conhecida. Na indústria açucareira, o teor de sacarose é 
determinado por polarimetria, definindo o valor a ser pago pela cana.
Luz plano
polarizada
Solução contendo substância aquiral
ou quantidades iguais de enantiômero
Nenhuma variação
no plano da luz
polarizada
Aula 10 Química da Vida 19
Se as concentrações do par de enantiômeros são idênticas, a solução recebe o nome 
de mistura racêmica. Com essa composição, o plano da luz polarizada na saída do tubo 
é o mesmo da entrada, sem desvio, já que as rotações são mutuamente canceladas entre 
os enantiômeros pela igualdade numérica. O plano da luz original é preservado como se a 
solução não apresentasse nenhuma atividade, conforme representa a figura seguinte. Essas 
soluções também recebem os nomes de racemato ou par (±). Exemplo: (±)-Butan--ol.
O termo par d, l foi abolido pela IUPAC.
Por exemplo, se uma solução de butan--ol apresenta uma rotação de +,o e a 
rotação específica do enantiômero puro é +,.
p.o. = (, / ,) *  % = , %.
Outro método para expressar as quantidades relativas dos enantiômeros é denominado 
excesso enantiomérico, o qual baseia-se no cálculo do excesso do enantiômero predominante 
como um percentual de toda a mistura.
Para soluções de enantiômeros em concentrações diferentes, é necessário expressar 
as quantidades relativas dos mesmos. Uma das expressões é a pureza óptica da mistura, 
que relaciona a rotação da mistura com a rotação específica do enantiômero predominante. 
pureza óptica
rotação da solução
rotação específica do enantiômero predominante
excesso enantiomérico
excesso de um sobre o outro
total da mistura
Aula 10 Química da Vida20
Resolução
Resolução é o nome dado à separação dos enantiômeros. Pasteur o fez por cristalização 
fracionada, mas esse método não se aplica à maioria das misturas racêmicas.
Um esquema geral para separar enantiômeros requer a conversão química de um 
par de enantiômeros em dois diastereoisômeros com a ajuda de um agente de resolução 
enantiomericamente puro, comumente um produto natural. O método é eficaz porque 
os diastereoisômeros formados têm propriedades físicas diferentes, o que permite 
a separação por métodos físicos, mais comumente cristalização e cromatografia. Ao 
final, outra conversão química do diastereoisômero separado retoma o enantiômero 
correspondente e recupera o agente de resolução.
Mistura racêmica
Mistura racêmica (do latim racemus, cacho de uvas) é o nome dado a uma mistura 
equimolar de dois enantiômeros. Ácido racêmico foi o nome dado originalmente a uma 
mistura equimolar dos enantiômeros do ácido tartárico.
Pelo fato da mistura racêmica conter moléculas dextrógiras em igual número ao de 
levógiras, não é possível observar a rotação óptica. Isso porque as rotações dos enantiômeros, 
com o mesmo valor porém com sinais opostos, se contrapõem mutuamente. Alternativamente, 
a mistura racêmica é dita como opticamente inativa. É indicada pelos prefixos ( ) no nome 
do composto, significando mistura em partes iguais de formas dextrógira e levógira.
Para calcular o excesso enantiomérico e a rotação de uma mistura contendo  g de (+)-
butan--ol e  g de (-)-butan--ol:
e.e. = ( (g- g) / (g + g) ) * 00 % = 0 %
rotação específica do enantiômero puro em excesso: [ ] = + , 0
rotação observada = ([ ] do enantiômero puro em excesso) x (pureza óptica)
rotação observada = (+,) x (0 %) = + , o
OHH
HOH
CO2H
CO2H
H OH
CH2CO2H
CO2H
CO2H
CO 2H
(2R,3R)-(+)-tartárico
(S)-(-)-málico
(1R,3S)-(+)-canfórico
N
N
OH
H
N
N
HOH
OCH3
(+)-Cinconina
(-)-Quinina
Bases Bases
Aula 10 Química da Vida 21
A resolução de ácidos racêmicos pode ser efetuada com várias bases quirais 
enantiomericamente puras e isoladas de plantas como agentes de resolução, tais como (+)-
Cinconina e (-)-Quinina. E, por sua vez, a resolução de base racêmica tem sido efetuada com 
ácidos quirais enantiomericamente puros, como (+)-tartárico, (-)-málico e (+)-canfórico.
RCO2H + NR3 RCO
–
2 HN
+
R3
Ácido carboxílico Amina (base) Sal
O esquema a seguir é apresentado como ilustração da resolução para o ácido láctico. 
As reações envolvidas são do tipo ácido-base entre um ácido e uma amina, formando um 
sal de amônio. A reação do par de enantiômeros do ácido láctico com a amina quiral forma 
dois sais diastereoisoméricos que podem ser separados com facilidade. Após a separação, 
a acidificação com ácido mineral libera o enantiômero puro do ácido láctico e permite a 
extração da amina agente de resolução, que pode ser reutilizada após neutralização.
O princípio pode ser representado, conforme a equação:
(R + S)-enantiômeros + (R)- agente (R,R) + (S,R)
A reação ácido-base para a formação de sais é a mais empregada em resoluções por ser 
prontamente reversível. Dessas reações, a mais comumente empregada envolve um ácido 
carboxílico e umaamina (veja aula  – Aminas), conforme a equação genérica:
C H 3OH
H
C O 2H
C H 3
OH
H
C O 2H
NH 3
+
H
CH 3
NH 3
+
H
CH 3
C H 3OH
H
C O 2
C H 3
OH
H
C O 2
C H 3OH
H
C O 2H
C H 3
OH
H
C O 2H
NH 2
H
CH 3
NH 3
+
H
CH 3
(R)
(S)
Ácido láctico racêmico
(50%R , 50%S )
(R)-1-Fenil-etanamina
Sal R,R
Sal S,S
Diastereoisômeros
Separação e
acidificação
Separação e
acidificação
Aula 10 Química da Vida22
Os ésteres formados podem ser resolvidos por destilação, recristalização ou 
cromatografia. Após a resolução, o álcool enantiomérico é liberado do ácido por hidrólise.
Outros métodos levam à formação de derivados como ésteres. Como exemplo, a 
resolução de álcool racêmico pode ser realizada empregando-se um ácido quiral.
Éster (R)(S) + HO
+ Ácido (R) + Álcool (S)
Éster (R)(R) + HO
+ Ácido (R) + Álcool (R)
Ácido carboxílico (R) + álcool (R), (S) ésteres diastereoisoméricos (R)(S) + (R)(R)
Outra metodologia emprega enzimas como agente quiral de resolução. Por sua 
especificidade, enzimas atuam de modo preferencial ou seletivo sobre uma determinada 
quiralidade. No modo preferencial, as enzimas podem catalisar reações convertendo um dos 
enantiômeros em um derivado com propriedades físicas bem distintas, mais rapidamente que o 
outro até consumo total do reagente. O outro enantiômero permanece inalterado e é separado. Já 
no modo seletivo, também denominado método de resolução por decomposição assimétrica,
um dos enantiômeros é destruído seletivamente. Pasteur foi o pioneiro, descobrindo que 
o fungo Penicillium glaucum, ao crescer na presença de ácido tartárico racêmico, destruía 
seletivamente o enantiômero (+). O ácido (-)-tartárico era recuperado puro.
Resumo
1
OH
H C H 2O H
C H 2O H
H
OH
CH 3
C
C H 3
O H
H C
C H 3
OH
H
CH 3
HCH 3 H C H 3
H C H 3HCH 3
Cl
Cl
C H 3
H
H
C H 3
CH 3
CH 3 H
C H 3
H
C H 3
CH 3
CH 3
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(F)
Aula 10 Química da Vida 23
Esta aula concluiu o estudo da estereoisomeria iniciado na aula anterior. Moléculas 
com mais de um estereocentro apresentam enantiômeros e diastereoisômeros.
O número máximo de estereoisômeros é igual a n, sendo n igual ao número 
de carbonos quirais. Os enantiômeros têm configurações opostas em todos os 
estereocentros. Diastereoisômeros, estereoisômeros, que não correspondem à 
imagem especular, têm a mesma configuração em pelo menos um dos centros. 
Compostos meso têm estereocentros, mas são aquirais porque têm um plano 
de simetria. Misturas racêmicas são misturas de enantiômeros em proporções 
idênticas. Misturas racêmicas e diastereoisômeros diferem em propriedades físicas. 
Atividade óptica é a denominação dada à propriedade de compostos quirais em 
rotacionar o plano da luz plano-polarizada. Enantiômeros rotacionam o plano em 
igual grandeza, porém em sentidos opostos. Mesocompostos são opticamente 
inativos. Misturas racêmicas não desviam o plano da luz, como conseqüência das 
atividades ópticas mutuamente compensatórias dos enantiômeros. Resolução é 
a separação de enantiômeros de uma mistura racêmica com um agente quiral de 
resolução, envolvendo a conversão de um ou de ambos em diastereoisômeros 
que podem ser separados com maior facilidade.
Auto-avaliação
Identifique a relação estrutural entre as moléculas em cada par de estruturas a seguir:
6
4
5
2
3
H Cl
C H 3
Br
Cl H
Br
C H 3
d)
H C H 3
O H
O HCH 3
H
CH 3 O H
H
O HH
C H 3
b)
CH 3 H
C H 2C H 3
C N
C
C H 3
C H 2
H
C N
CH 3
a)
CH 3 Br
H
C H 2HC 3
Br H
C H 3
C H 2HC 3
c)
CH 3 Br
H
BrCH 3
H
H Cl
C H 3
HCl
C H 3
e)
C
C H 3
C H 2
H
C N
CH 3
C H 3
H
H C H 3
H
NC
f)
CH 3 H
Br
C H 3C H 3C H 2
H
Br C H 3
H
C H 2C H 3H
C H 3
g)
C H 3H
Br
HC H 3C H 2
C H 3
H
H
C H 3F
H
HC H 3C H 2
C H 3
H
H
Projeção
com o
Flúor no
carbono de
cima.
Projeção
com o
Bromo no
carbono de
cima.
(A) (B)
Aula 10 Química da Vida24
Um dos enantiômeros do butan--ol apresentou uma rotação de – ,o. A solução 
foi preparada com g do álcool e água até ao volume de  mL, e a leitura foi 
efetuada em um polarímetro com tubo de 00 mm, luz na linha D do sódio e 
temperatura de  oC . Determine a rotação específica.
A rotação específica da progesterona, um hormônio sexual feminino, é de +.
Calcule a rotação a ser observada para uma solução de  mg do hormônio em 
, mL de dioxano (solvente) e em um tubo de , cm de comprimento.
Defina o termo resolução e comente a conceituação em que se baseia o método.
Identifique os relacionamentos entre cada par de moléculas a seguir: 
Complete as Projeções de Fischer para cada uma das moléculas a seguir:
Aula 10 Química da Vida 25
Referências
ALLINGER, Norman L. et al. Química orgânica. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 1976.
BARBOSA, Luiz Cláudio de Almeida. Introdução à química orgânica. São Paulo: Prentice 
Hall, 2004.
MCMURRY, John. Química orgânica. 4. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 1996.
SOLOMONS, T. W. Graham. Química orgânica. 7. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 2003.
VOLLHARDT, K. P. C.; SCHORE, N. E. Química orgânica: estrutura e função. 4. ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2004.
WADE JUNIOR, L. G. Organic chemistry. 4. ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999.
Aula 10 Química da Vida26
Anotações
Aula 10 Química da Vida 27
Anotações
Aula 10 Química da Vida28
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