estereoquímica

Química Orgânica/Agronomia – Prof. Evandro Luiz Dall’Oglio Estereoquímica 1 
Estereoquímica 
 
 
Isomerismo: isômeros constitucionais e estereoisômeros 
 
 Isômeros são compostos diferentes que possuem a mesma fórmula molecular. 
Isômeros constitucionais são isômeros que diferem na conectividade de seus átomos. Alguns 
exemplos são mostrados na tabela abaixo. 
 
 
 
 Estereoisômeros não são isômeros constitucionais  seus átomos constituintes estão 
conectados na mesma seqüência. Estereoisômeros diferem somente no arranjo espacial de 
seus átomos. Os isômeros cis e trans dos alcenos são estereoisômeros. 
 
 
 
 
 cis-1,2-Dicloroeteno e trans-1,2-dicloroeteno são isômeros porque ambos os 
compostos possuem a mesma fórmula molecular, mas são diferentes. Não são facilmente 
interconvertidos, devido a grande barreira para a rotação da dupla ligação carbono-carbono. 
Ambos os compostos possuem os dois átomos centrais ligados pela dupla ligação, e em 
ambos os compostos os átomos centrais possuem um átomo de cloro e um átomo de 
hidrogênio a eles ligados. Os isômeros cis-1,2-dicloroeteno e o trans-1,2-dicloroeteno 
diferem somente no arranjo espacial de seus átomos. No cis os átomos de hidrogênio estão do 
mesmo lado na molécula, enquanto no trans estão em lados opostos. 
 Estereoisômeros são subdivididos em duas categorias gerais: enantiômeros e 
diastereoisômeros. Enantiômeros são estereoisômeros cujas imagens especulares não são 
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sobrepostos. Diastereoisômeros são estereoisômeros cujas moléculas não possuem imagens 
especulares. Moléculas do cis-1,2-dicloroeteno e trans-1,2-dicloroeteno não são imagens 
especulares uma da outra. Colocando um modelo molecular do cis-1,2-dicloroeteno na frente 
de um espelho, a imagem especular observada não é o trans-1,2-dicloroeteno. Então, como 
eles são estereoisômeros, são diastereoisômeros. 
 
 
Enantiômeros e moléculas quirais 
 
 Enantiômeros ocorrem somente em compostos cujas as moléculas são quirais. Uma 
molécula quiral é definida como uma molécula que não é idêntica com sua imagem 
especular. A molécula quiral e sua imagem especular são enantiômeros, e a relação entre a 
molécula quiral e sua imagem especular é definida como enantiomérica. O termo quiral é 
usado para descrever moléculas de enantiômeros porque elas são relacionadas uma com a 
outra, da mesma maneira que a mão esquerda está relacionada com a direita. Quando você 
coloca a mão esquerda na frente de um espelho, a imagem especular é a mão direita, como 
pode ser observado na figura abaixo. 
 
 
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 Entretanto, as mãos esquerda e direita não são idênticas e não são sobreponíveis, 
como mostrado na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 Moléculas que são sobreponíveis com suas imagens especulares são aquirais. A 
quiralidade das moléculas pode ser demonstrada com compostos relativamente simples, 
considere, por exemplo, o 2-butanol. 
 
 
 
 
 
 Apresentou-se o 2-butanol com uma fórmula apenas, mas acontece que o 2-butanol é 
quiral e, portanto, são enantiômeros. Pode-se examinar isso nos modelos abaixo. 
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 Se o modelo I é colocado diante de um espelho, o modelo II é visto como imagem 
especular e vice-versa. Modelos I e II não são sobrepostos um no outro, portanto, 
representam moléculas isoméricas. Como os modelos I e II são imagens especulares um do 
outro não sobrepostos, as moléculas que eles representam são enantiômeros. 
 Agora quando se pode esperar a possibilidade de enantiômeros? É reconhecido que 
um par de enantiômeros é sempre possível para moléculas que contem um átomo tetraédrico 
com quatro substituintes diferentes ligados a ele. No 2-butanol, esse átomo é o C2. Os quatro 
grupos diferentes que são ligados ao C2 são o grupo hidroxila, um átomo de hidrogênio, um 
grupo metil e um grupo etil. 
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 A figura abaixo demonstra a validade da generalização, de que compostos 
enantioméricos resultam quando a molécula possui pelo menos um carbono tetraédrico, com 
quatro grupos diferentes ligados a ele. 
 
 
 Se todos os átomos tetraédricos na molécula, possuírem dois ou mais grupos iguais 
ligados a ele, a molécula é sobreposta com sua imagem especular e é, portanto, aquiral. Um 
exemplo de uma molécula desse tipo é o 2-propanol; os átomos de carbono 1 e 3 possuem 
três átomos de hidrogênios idênticos e o átomo de carbono central possui dois grupos metil 
idênticos. Escrevendo fórmulas tri-dimensionais para o 2-propanol, pode-se estabelecer que 
uma estrutura pode ser sobreposta com sua imagem especular. Então, pode-se predizer que 
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não existem formas enantoméricas para o 2-propanol e, experimentalmente pode-se encontrar 
somente uma forma de 2-propanol. 
 
 
 
 
Testes para a quiralidade 
 
 Um caminho para testar a quiralidade molecular é construir modelos da molécula e de 
sua imagem especular e então determinar se elas são sobrepostas. Se os dois modelos forem 
sobrepostos, a molécula que ele representa é aquiral. Se os modelos não são sobrepostos, 
então, as moléculas que eles representam são quirais. Há outras maneiras, entretanto, de 
reconhecer moléculas quirais. Mencionou-se que a presença de quatro grupos diferentes 
ligados a um centro tetraédrico, torna a molécula quiral. Um outro método baseia-se na 
ausência na molécula de certos elementos de simetria. A molécula não deve ser quiral, por 
exemplo, se possuir um plano de simetria. Um plano de simetria é definido com um plano 
imaginário que provoca uma bissecção na molécula de tal maneira que as duas partes da 
molécula são imagens especulares uma da outra. O plano pode passar através de átomos, 
entre átomos, ou ambos. Por exemplo, o 2-cloropropano possui um plano de simetria, 
enquanto o 2-clorobutano não possui. Todas as moléculas com um plano de simetria são 
aquirais. 
 
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Nomenclatura de enantiômeros: o sistema R-S 
 
 
 Os dois enantiômeros do 2-butanol são os seguintes: 
 
 
 
 Nomeando-se os dois enantiômeros usando somente o sistema IUPAC de 
nomenclatura visto até agora, ambos teriam o mesmo nome: 2-butanol. Isso é indesejável, 
pois, cada composto deve possuir um nome distinto. Três químicos, R. S. Cahn, C. K. Ingold 
e V. Prelog desenvolveram um sistema de nomenclatura que adicionado ao sistema IUPAC, 
permitiu resolver esse problema. Esse sistema, chamado de sistema (R-S) ou sistema Cahn-
Ingold-Prelog e é parte das regras da IUPAC. 
 De acordo com o sistema, um enantiômero do 2-butanol deve ser designado (R)-2-
butanol e o outro deve ser designado (S)-2-butanol. [(R) e (S) são palavras do Latin rectus e 
sinister, que significa direita e esquerda, respectivamente]. 
 As designações (R) e (S) são assinaladas com base no seguinte procedimento. 
 
1. Para cada um dos quatro grupos ligados ao estereocentro é assinalado uma prioridade ou 
preferência a, b, c ou d. A prioridade é primeiro assinalada com base no número atômico do 
átomo que está diretamente ligado ao estereocentro. O grupo com o menor número atômico é 
dada a menor prioridade, d; o próximo grupo com um número atômico maior é dado a 
prioridade maior próxima, c; e assim por diante. (no caso de isótopos, o isótopo de maior 
massa atômica possui prioridade maior.) 
 Pode-se ilustrar a aplicação dessa regra com o enantiômero, I do 2-butanol. 
 
 
 
 
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 O oxigênio possui o número atômico maior dos quatro átomos ligados ao 
estereocentro e recebe a maior prioridade, a. O hidrogênio possui o menor