Estereoisomeria 21-22

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Química Orgânica 1
Estereoisomeria
Química/ Química Geral e Orgânica 2
Isómeros – compostos com a mesma fórmula molecular
Isómeros 
estruturais
Isómeros estereoquímicos 
ou estereoisómeros
Enantiómeros
Diastereómeros ou 
diasteroisómeros
De grupo 
funcional,
De cadeia,
De posição
fórmula de 
estrutura
Mesma fórmula de 
estrutura, fórmula 
estereoquímica
(1) Objecto | Imagem Não são (1)
Química Orgânica 3
A isomeria estrutural pode ser de três tipos:
• isomeria de cadeia;
• isomeria de posição;
• isomeria de grupo funcional.
Química Orgânica 4
Isomeria de cadeia
Compostos com a mesma fórmula molecular e cujas fórmulas estruturais diferem 
unicamente na disposição dos átomos de carbono na cadeia carbonada.
n-Butano
(C4H10)
2-Metilpropano
(C4H10)
Química/ Química Geral e Orgânica 5
Isomeria de grupo funcional
Substâncias que têm a mesma fórmula molecular mas possuem diferentes grupos 
funcionais.
Álcool e éter (C2H6O)
Aldeído e cetona
Ácido carboxílico e éster
(C3H6O)
(C3H6O2)
Química Orgânica 6
CH3-CHCl-CH3 e CH3-CH2-CH2Cl
2-cloropropano 1-cloropropano
CH3-CHOH-CH3 e CH3-CH2-CH2OH
Propan-2-ol propan-1-ol
Isómeros de posição
CH3-CH2-CH2-COOH CH3-CH(COOH)-CH3
Ácido butanóico Ácido 2-metilpropanóico
CH2=CH-CH2-CH3
But-1-eno
Ciclobutano
Isómeros de cadeia
Química Orgânica 7
Éter/Álcool
CH3-O-CH3 CH3-CH2OH
Metoximetano Etanol
Cetona/Aldeído
CH3-CO-CH3 CH3-CH2-CHO
Propanona Propanal
Éster/Ácido
CH3-COOCH3 ????
Etanoato de metilo
Isómeros funcionais
Ácido propanóico
Química/ Química Geral e Orgânica 8
1. Escreva o nome do seguinte hidrocarboneto segundo a IUPAC
2. Considere o seguinte hidrocarboneto.
2.1. Indique a fórmula molecular do composto.
2.2. Escreva o nome IUPAC do composto.
2.3. Indique a fórmula de estrutura de um isómero e classifique-o.
Exercício 2
Química/ Química Geral e Orgânica 9
Projeções e convenções
Química/ Química Geral e Orgânica 10
Projeções e convenções
Fórmulas de perspectiva
A
B
D
C
Química/ Química Geral e Orgânica 11
Projeções e convenções
Fórmulas de perspectiva
Química/ Química Geral e Orgânica 12
Projeções e convenções
Fórmulas de perspectiva
Química/ Química Geral e Orgânica 13
Projeções e convenções
Fórmulas de perspectiva
Química/ Química Geral e Orgânica 14
Projeções e convenções
Fórmulas de perspectiva
Química Orgânica 15
Exercício 1
Indique a diferença existente entre as seguintes representações do metano:
CH4
A primeira representação fornece a fórmula molecular do metano, a segunda apresenta a sua
forma plana e, finalmente, na terceira tem-se a representação tridimensional ou representação
estereoquímica ou ainda projeção estereoquímica do metano. Através da fórmula molecular ficam
definidas a natureza e a quantidade dos elementos que constituem a molécula. Já a fórmula planar
indica como se ligam os átomos da molécula. Por último, a representação estereoquímica
esclarece a disposição dos átomos no espaço, a geometria da molécula
Química/ Química Geral e Orgânica 16
Projeções e convenções
Projeção em cavalete
Química/ Química Geral e Orgânica 17
Projeções e convenções
Projeção de Newman
Química Orgânica 18
Exercício 2
Mostre a correspondente projeção de Newman dos seguintes compostos:
Química/ Química Geral e Orgânica 19
Projeções e convenções
Projeção de Fischer
Química/ Química Geral e Orgânica 20
Obtenção de projeções de Fisher
Química Orgânica 21
Exercício 3
Apresente os compostos abaixo em projeção de Fisher, com cadeia carbonada na vertical:
Para fora do plano do 
papel
Para trás do plano do 
papel
Para a direita
Para a esquerda
Química/ Química Geral e Orgânica 22
Estereoisómeros ou isómeros estereoquímicos 
ou isómeros geométricos
Compostos com o mesmo tipo e número de átomos e com as
mesmas ligações químicas, mas com arranjos espaciais
diferentes
Portanto, uma vez que duas ou mais moléculas estereoisómeros
diferem apenas em termos dimensionais, só poderá representar-se
essa diferença usando projecções tridimensionais, ou processos de
representação bidimensional dessas projecções
Química/ Química Geral e Orgânica 23
Estereoisómeros ou isómeros estereoquímicos
São isómeros (mesma fórmula molecular) que só 
diferem na fórmula estereoquímica.
Objecto Imagem 
I – C – Br
Cl
H
Cl-CH=CH-Cl
C
BA
A e B – diastereoisómeros ou diasterómeros
C e D – enantiómeros
D
Química/ Química Geral e Orgânica 24
Estereoisómeros ou isómeros estereoquímicos
São isómeros (mesma fórmula molecular) que só 
diferem na fórmula estereoquímica.
Objecto Imagem 
I – C – Br
Cl
H
C
Enantiómeros
D
Temos as duas formas de cada uma estrutura. Mesmo rodando-as como um objecto, não é
possível sobrepô-las. Trata-se de dois estereoisómeros e designam-se por enantiómeros.
Química/ Química Geral e Orgânica 25
Estereoisómeros ou isómeros estereoquímicos
Objecto Imagem 
I – C – Br
Cl
H
C D
São duas estruturas distintas e o carbono que está na origem da quiralidade desses
compostos é assimétrico.
Designa-se quiralidade a ausência de plano e centro de simetria.
Carbono assimétrico – átomo de carbono ligado a quatro substituintes diferentes.
Significado dos traços numa projecção em perspectiva:
* *
Química/ Química Geral e Orgânica 26
Mão esquerda Mão direita
Não sobreponíveis
São objectos quirais
Espelho plano
Não sobreponíveis 
com a sua imagem 
num espelho plano.
Mola esquerdaMola direita
Química/ Química Geral e Orgânica 27
Que se entende por sobreponibilidade?
Duas esferas com o mesmo raio são 
sobreponíveis.
Duas esferas com raios diferentes não são 
sobreponíveis.
Dois cubos com igual aresta são 
sobreponíveis.
Dois cubos com diferentes arestas não 
são sobreponíveis.
Química/ Química Geral e Orgânica 28
CH3Cl
Não-quiral
As fórmulas estereoquímicas são sobreponíveis:
Objecto Imagem
Sobreponibilidade de moléculas
Química/ Química Geral e Orgânica 29
Sobreponibilidade de moléculas
CHBrCl2
Não-quiral
Fórmulas 
sobreponíveis
Objecto Imagem
Rodar a 
molécula de 
60º
Rodar 
novamente de 
60º
Química/ Química Geral e Orgânica 30
Sobreponibilidade de moléculas
I – C – Br
Quiral
Objecto Imagem 
Rodar 
de 180º
Br e H trocados. 
A e B não-sobreponíveis
A B
B
Cl
H
Química Orgânica 31
Exercício 5
Justificando, indique quais dos seguintes compostos poderão existir na forma de
diferentes estereoisómeros e quais apresentam quiralidade. Utilize uma representação
tridimensional para mostrar os diversos estereoisómeros.
CH2Cl2
Não existe nenhum centro assimétrico, dado que não há nenhum
átomo de carbono ligado a quatro grupos diferentes. O átomo de
carbono é tetraédrico (sp3), e a molécula é aquiral
Química Orgânica 32
Exercício 5
*
Existe um centro assimétrico, assinalado com um *, que é o átomo
que se encontra ligado a quatro substituintes diferentes (carbono
quiral). Este arranjo espacial não é sobreponível com a sua imagem
no espelho
Os dois estereoisómeros são enantiómeros
Química/ Química Geral e Orgânica 33
Par de enantiómeros
Não sobreponíveis
O carbono apresenta 
duas configurações 
diferentes.
Espelho
Química/ Química Geral e Orgânica 34
Como verificar, à priori, a sobreponibilidade de duas 
fórmulas estereoquímicas, A e B?
A B
Basta olhar A e B segundo uma qualquer ligação e 
verificar se a ordem dos substituintes é a mesma:
..
Diferentes sequências, 
diferentes fórmulas.
Química/ Química Geral e Orgânica 35
Configurações do carbono. Como as distinguir?
1 - Definir a prioridade dos substituintes do carbono 
quiral: nº atómico (Z) do átomo ligado ao carbono assimétrico (quiral) 
(ordem decrescente do número atómico)
Br > Cl > F > H
H
Br
F
Cl
2 – Olhar os substituintes pelo lado oposto ao de 
menor prioridade
Br > Cl > F > H
Regras de sequência de 
Cahn, Ingold e Prelog.
Nomenclatura R/S
Utiliza-se para definir a configuração 
absoluta de um centro assimétrico
(orientar a moléculade modo que o grupo de menor prioridade fica virado para trás)
Química/ Química Geral e Orgânica 36
H
Br
F
Cl
.Br Cl
F Br > Cl > F
R
Rectus
(direita)
.
Br Cl
F
S
Sinister
(esquerda)
H
Br
F
Cl
Observar a direção 
em que a 
prioridade dos 
substituintes 
decresce
Química Orgânica 37
Exercício 6
Atribua a configuração absoluta aos carbonos assimétricos, segundo as regras de Cahn-
Ingold-Prelog.
Cl
F
CH3
H
.
1
2
3
Cl
F CH3
S
Química Orgânica 38
Exercício 6
OH
CH2CH3
CH3
H
1
2
3
.
OH
CH3 CH2CH3
R
Química/ Química Geral e Orgânica 39
Mão direita - R
Mão esquerda - S
Médio > Indicador > Polegar
M
P
I
P
I
M
I
M
P
P
I
M
R
S
Com a ajuda das mãos
Química/ Química Geral e Orgânica 40
Extensão das regras de sequência a isómeros cis/trans
Cl
H
OH
COOH
-OH > -COOH-Cl > H
Grupos de maior 
prioridade 
Do mesmo lado: Z 
De lados opostos: E
Z de Zuzammen, juntos (alemão)
E de Entgegen, opostos (alemão)
Em português:
Zuntos
Nome do composto:
Ácido (Z)-2-hidroxi-3-cloroprop-2-enóico
Z
Cis
Trans
Química Orgânica 41
Exercício 7
Classifique em (Z) e (E) os isómeros:
I
Cl
Cl
H
Z
COOH
CH3
CH3
H
E
cis
trans
Química/ Química Geral e Orgânica 42
Molécula quiral: 
não-sobreponível com a sua 
imagem num espelho plano
Carbono quiral: centro 
estereogénico
Carbono ligado a 4 
átomos ou grupos 
diferentes.
A – C – C
B
D
C
C
DA
B
Química/ Química Geral e Orgânica 43
Objecto Imagem 
Par de enantiómeros:
Mesmas propriedades químicas e físicas; só diferem numa
propriedade óptica denominada poder rotatório específico.
Vamos analisar esta propriedade óptica:
Por cada carbono quiral há duas configurações.
Carbono quiral
Química/ Química Geral e Orgânica 44
A importância dos enantiómeros
Química/ Química Geral e Orgânica 45
Atividade óptica
A luz consiste na propagação no espaço de vibrações electromagnéticas.
Campo eléctrico, E
Campo magnético, B
B
E
Na luz normal as vibrações dos campos eléctrico (E) e magnético (B) dão-
se em todas as direcções normais à direcção de propagação da luz.
Química/ Química Geral e Orgânica 46
Se todas as vibrações (do campo eléctrico, E, ou do campo
magnético, B) se passarem a dar num só plano a luz diz-se
polarizada linearmente.
Luz normal Luz polarizada 
linearmente
A luz pode ser polarizada por reflexão e por passagem através
de certos materiais (prismas de Nicol, placas polaróide, etc.).
Química/ Química Geral e Orgânica 47
Há substâncias com actividade óptica, isto é, que fazem rodar o 
plano de polarização da luz polarizada linearmente.
À entrada À saída
Rotação, 
Substância 
opticamente activa
Luz polarizada O plano de 
polarização 
rodou
Observador
Química/ Química Geral e Orgânica 48
 Luz 
normal
Luz polarizada
Tubo com uma substância 
opticamente activa
Rotação
Polarizador Analisador
+
+
Plano de polarização
O poder rotatório das substâncias é medido pelo polarímetro.
Toda a molécula quiral possui a propriedade de ser “opticamente ativa”:
atravessada por um feixe de luz polarizada, provoca uma rotação do plano de
polarização dessa luz.
Química/ Química Geral e Orgânica 49
Química/ Química Geral e Orgânica 50
Rotação negativa Rotação positiva
Rotação, 
Substâncias 
levógiras, L
Substâncias 
dextrógiras, D
Química/ Química Geral e Orgânica 51
De que depende a rotação,  ?
Depende:
a) Natureza da substância
b) Percurso da luz através da substância (l)
c) Concentração (caso de soluções) (c) 
 = [] l c
[] - Poder rotatório específico (característico da substância;
depende da temperatura e do comprimento de onda da
radiação).
[] = 13,5
25º
D
Luz amarela do sódio, l = 589,3 nm, risca D
Representa-se:
Química/ Química Geral e Orgânica 52
Atividade óptica
Química/ Química Geral e Orgânica 53
Atividade óptica
Esta propriedade permite diferenciar dois enantiómeros de uma substância
quiral: o seu poder rotatório, idêntico em valor absoluto, é de sinal contrário.
Existe, assim, um isómero (+) que faz deslocar o plano de polarização para
a direita (é dextrarotatório ou dextrógiro, D), e um isómero (-) que o faz
rodar para a esquerda (é levorrotatório ou levógiro, L).
A mistura em partes iguais de dois enantiómeros é opticamente inativa e
designa-se por racémica.
Química/ Química Geral e Orgânica 54
Substâncias opticamente activas. Como serão?
São todas as substâncias cujas moléculas são quirais.
Ácido láctico: CH3-CHOH-COOH
Carbono quiral 
(assinalado com *) 
*
[a]D= +13,5 º[a]D= -13,5 º
Ácido láctico 
d ou (+)
Ácido láctico
l ou (-)
Apresenta dois 
isómeros ópticos
Não sobreponíveis: quirais. Um par de enantiómeros
Química/ Química Geral e Orgânica 55
Vamos estabelecer as configurações de cada um 
dos estereoisómeros. 
Prioridade dos substituintes: -OH > -COOH > CH3 > H 
- O
= OH
-C
- H 
- H
- H
-C
3
2
1
2
13
S
RS
.
Química/ Química Geral e Orgânica 56
Moléculas com dois carbonos quirais
Quantos estereoisómeros existirão?
* *
Duas 
configurações
possíveis
Duas 
configurações
possíveis
2 x 2 = 4 configurações possíveis
4 estereoisómeros possíveis
Química/ Química Geral e Orgânica 57
Comecemos por um dos isómeros, por exemplo
Verifiquemos se é quiral:
A B
Química/ Química Geral e Orgânica 58
Conclusão: não são sobreponíveis. Dois 
estereoisómeros (par de enantiómeros).
Trocados
Serão 
sobreponíveis?
Vamos procurar os outros dois isómeros.
A
B
B
B
Química/ Química Geral e Orgânica 59
Trocando o H com o F 
F
H
A
CD
Segundo par de enantiómeros
C
Química/ Química Geral e Orgânica 60
CD
Verificar que não são sobreponíveis:
1 3 42 ..
1
4
2
3
D C
Química/ Química Geral e Orgânica 61
Dois carbonos quirais e plano de simetria
Quantos estereoisómeros existirão?
Duas 
configurações
possíveis
Duas 
configurações
possíveis
2 x 2 = 4 configurações possíveis
4 estereoisómeros possíveis
* *
Se esses 
carbonos 
forem 
igualmente 
substituídos
Química/ Química Geral e Orgânica 62
Comecemos por um dos isómeros, por exemplo
Será quiral ?
Química/ Química Geral e Orgânica 63
Trocados Trocados
Conclusão: não sobreponíveis. 
Dois estereoisómeros (par de 
enantiómeros).
A B
B
Química/ Química Geral e Orgânica 64
Como obter os restantes estereoisómeros?
Invertendo a configuração de um dos carbonos:
A C
Será este 3º isómero opticamente activo?
Química/ Química Geral e Orgânica 65
C
Estas duas fórmulas estereoquímicas são 
sobreponíveis por uma simples translação: C = D
Em vez de dois isómeros temos somente um 
estereoisómero, opticamente inactivo.
É o isómero meso.
Plano de simetria
D
Química/ Química Geral e Orgânica 66
Ácido tartárico 
Par de enantiómeros 
Meso
Centro de simetria 
(nesta conformação)
[] = +12 º[] = -12 º
Meso
C
BA
A e B : Objecto e imagem. 
São enantiómeros.
A e C ou B e C : Não são 
objecto e imagem.
São diasteroisómeros.
Química/ Química Geral e Orgânica 67
Diasteroisómeros
A diasteroisomeria é uma relação entre compostos (e não uma
propriedade).
São estereoisómeros que não são enantiómeros.
Possuem propriedades físicas e químicas diferentes e podem ser
distinguidos espectroscopicamente.
Os diasteroisómeros podem ser quirais e aquirais.
Um determinado composto apenas pode ter um enantiómero, mas pode
ter mais do que um estereoisómero.
Química Orgânica 68
Exercício 8
Indique os isómeros quirais do 2,3-diclorobutano.
Isómero meso
* * * *
Par de enantiómeros
Diasteroisómeros
Química Orgânica 69
Exercício 8
E se quisermos estabelecer a configuração R e S nos dois carbonos quirais.
Isómero meso
Par de enantiómeros
3
2
1
S R
SS R R
1
2
3
Química/ Química Geral e Orgânica 70
HOOC
COOHHO
OH
H
H HOOC
COOHH
H
HO
OH HOOC
COOHH
OH
HO
H
(2R,3R)-Ácido tartárico
Natural
[] = + 12 º; p.f. = 170 ºC
Solubil.água (25 ºC) = 147 g/L
Densidade = 1,7598 g/mL
(2S,3S)-Ácido tartárico
[] = -12 º; p.f. = 170 ºC
Solubil.água (25 ºC) = 147 g/L
Densidade = 1,7598 g/mL
(2S,3R)-Ácido tartárico (Meso)
[] = 0º; p.f. = 146 ºC
Solubil.água (25 ºC) = 120 g/L
Densidade = 1,666 g/mL
R
R
S
S R
S
Química/ Química Geral e Orgânica 71
Em resumo
1 C* - 1 par de enantiómeros
2 C* - s/ plano de simetria: 2 pares de enantiómeros
2 C* - c/ plano de simetria: 1 par de enantiómeros
1 isómero meso
n C* - número máximo de estereoisómeros: 2n
Meso
Química/ Química Geral e Orgânica 72
Bibliografia
Adaptado de “Introdução ao estereoisomerismo”, Carlos Corrêa, Faculdade de Ciências da 
Universidade do Porto.