IC-370-topico-5-estereoquimica

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Estereoquímica em 
Química Orgânica
IC 370 // Química Orgânica I
DQO // Inst. Química
Conteúdo deste tópico:
• Thalidomida
• Sedativo/antiemético (1957)
• “Sem efeitos colaterais”, conforme a propaganda
• Utilizado no enjoo matinal em grávidas
• Retirada de comercialização (1961) pelos efeitos teratogênicos, levando ao 
nascimento de crianças com malformações severas
• Comercializada como mistura racêmica, sendo o estereoisômero (S) o 
provável responsável pelos efeitos teratogênicos (distômero)
A tragédia levou a sérias modificações 
na legislação sanitária para novos 
medicamentos ao redor do globo.
http://dx.doi.org/10.1590/s0104-59702017000300004
Estereoquímica
• Grego “estereo” (espaço)
• Disciplina da química (não só orgânica, mas inorgânica também) 
focada no estudo do arranjo dos átomos de uma molécula no espaço
Isômeros
(mesma fórmula molecular)
Isômeros constitucionais
(conectividade distinta)
Estereoisômeros
(mesma conectividade; arranjo dos 
átomos no espaço é distinto)
Diastereômeros
(não são imagens 
especulares um do outro)
Enantiômeros
(são imagens especulares 
um do outro)
• Isômeros constitucionais
• (muito antigamente: “isômeros geométricos”)
• Mesma fórmula molecular
• A conectividade dos átomos é distinta
• A função orgânica pode ser diferente
O que é conectividade?
• Estereoisômeros
• Mesma fórmula molecular
• Mesma conectividade (e, por consequência, mesma função orgânica)
• Diferem entre si pelo arranjo dos átomos no espaço
• Dividimos em dois grupos:
• Enantiômeros: quando o par de moléculas é imagem especular um do outro
• Diastereômeros: quando o par de moléculas não é imagem especular um do 
outro
• Enantiômeros
• Moléculas que são imagens especulares uma da outra, sendo não 
sobreponíveis no espaço
• i.e.: Enantiômeros são moléculas quirais
Uma molécula e sua imagem no 
espelho (linha tracejada)
As duas não são sobreponíveis 
(apenas A, C e Y se encaixam)
Molécula quiral e centro de quiralidade
• Quiralidade é uma propriedade de moléculas
• Imagem no espelho não sobreponível
• É errado falar em átomo de carbono quiral
• Moléculas quirais tem (na grande maioria dos casos) pelo menos um 
centro de quiralidade
• Existem casos onde a molécula é quiral sem apresentar um centro de 
quiralidade (não abordaremos esse tópico na disciplina)
• Em Química Orgânica, o centro de quiralidade mais comum é um átomo de 
carbono tetraédrico fazendo ligações com quatro ligantes distintos
• Outros são possíveis: S, P, N
Plano de simetria
• Moléculas aquirais apresentam plano de simetria
• É possível propor pelo menos um plano de corte onde as duas metades da 
molécula serão idênticas
• Pode haver mais de um mas a molécula já é considerada aquiral com um
• Moléculas quirais não apresentam plano de simetria
• É impossível propor um plano de simetria (ou plano de corte onde as duas 
metades sejam idênticas)
Configuração absoluta (R) e (S)
• Exemplo: 2-butanol
• Regras de Cahn-Ingold-Prelog
• 1) Atribui-se a prioridade a cada átomo ligado em torno do centro de 
quiralidade. O critério para a prioridade é o número atômico (maior 
Z, maior prioridade)
Neste caso, os dois carbonos 
empatam, pois são átomos com 
mesmo número atômico.
Como resolver estes empates?
• 2) Quando não é possível a atribuição de prioridades, a prioridade é 
definida pelo primeiro ponto de divergência
• i.e.: “seguir adiante” na molécula e examinar quem está ligado nos grupos 
que estão “empatados”
• Em geral, grupos mais ramificados tem maior prioridade
C ligado a três Hidrogênios 
(H, H, H)
C ligado a um Carbono e dois 
Hidrogênios (C, H, H)
Prioridade porque o Carbono tem 
prioridade sobre o Hidrogênio
• 2.a) No contexto destas regras, ligações duplas ou triplas são 
interpretadas como múltiplas ligações simples
Neste segundo exemplo, a ligação dupla 
C=C é contada, para definição de 
prioridades, como duas ligações C-C
• 3) Após se definirem as prioridades
• Com o grupo de menor prioridade para trás do plano
• Observamos a molécula e definimos o sentido do “giro”
(R)-2-butanol ou 
(2R)-2-butanol
• Outro exemplo:
• Aplicando as regras (1) e (2) para o outro estereoisômero
(S)-2-butanol
• Outro jeito de se olhar o exemplo anterior
• “girar” a molécula no papel
• (ainda) mais um jeito de se resolver o problema:
• Usar o método das duas trocas
• Cada troca de dois grupos em torno de um centro de quiralidade converte 
uma molécula em seu enantiômero
• Fazer duas trocas em um enantiômero gera uma nova representação da 
molécula (i.e.: inverte e retorna)
• Após as duas trocas, aplicar (3)
• Enantiômeros apresentam configuração absoluta oposta um ao outro
• Se uma molécula tem um centro de quiralidade (R), seu enantiômero
obrigatoriamente apresentará centro de quiralidade (S)
• Se uma molécula tem mais de um centro de quiralidade, todos os centros de 
quiralidade devem ter configuração absoluta oposta em seu enantiômero
• (ex: uma molécula (2R, 3S) tem seu enantiômero com configuração absoluta 
(2S, 3R))
• Enantiômeros apresentam as mesmas propriedades físicas (ponto de 
fusão/ebulição, índice de refração)
• Diferem entre si por sua atividade ótica
Atividade ótica e polarímetro
Esquema de um polarímetro
Fonte de luz 
(não polarizada)
Polarizador (filtro)
Luz polarizada
Câmara onde fica a 
amostra da molécula 
quiral. 
Desvio da luz 
polarizada causada 
pela molécula
Observação e 
detecção do 
desvio
• Atividade ótica de enantiômeros
• Enantiômeros apresentam o mesmo valor de desvio do plano da luz 
polarizada, mas com sinais opostos
Uma mistura com quantidades iguais dos dois enantiômeros não 
apresenta atividade ótica. Essa mistura é chamada de mistura 
racêmica.
• Rotação específica [α]
• Cálculo da atividade ótica levando-se em conta a concentração da amostra
[𝑎]𝜆
𝜃=
𝛼
𝛾 × 𝑙
θ = temperatura (Celsius) da medida
λ = comprimento de onda utilizado (o símbolo D é 
utilizado para a linha D da lâmpada de Sódio: 589 nm)
α = desvio medido (graus) do plano da luz polarizada
γ = concentração (g/mL)
l = comprimento do caminho ótico dentro do 
polarímetro (dm)
• Excesso enantiomérico (ee)
• Conhecendo-se a rotação específica, é possível determinar o excesso 
enantiomérico de uma amostra:
• Exemplo: uma amostra de (R)-2-butanol tem rotação observada de -9.47 
𝑒𝑒(%) =
[𝛼]𝑜𝑏𝑠 × 100
[𝛼]𝜆
[α]obs = rotação observada da amostra
[α]λ = rotação específica conhecida da molécula
𝑒𝑒 % =
9,47 ×100
13,52
= 70%
70% de excesso enantiomérico do enantiômero (R), ou :
70% da amostra é (R)-2-butanol, 30% é mistura racêmica
Moléculas com mais de um centro de 
quiralidade
• Cada centro de quiralidade presente na molécula tem sua própria 
configuração absoluta que é determinada de modo não ambíguo e 
independente dos outros centros de quiralidade
Aplicando as regras de Cahn-Ingold-Prelog 
para os dois carbonos isoladamente:
Fazendo o mesmo para os outros três 
estereoisômeros:
Importante notar:
Enantiômeros tem a 
configuração absoluta de 
todos os centros de 
quiralidade oposta!
Compostos meso são moléculas que apresentam 
centro de quiralidade com estereoquímica
definida e não são quirais.
Apresentam plano de simetria
Não apresentam atividade ótica
Projeções de Fisher
Projeção proposta por Emil Fisher
Utilizada amplamente na química de 
carboidratos.
Uso de linhas cruzadas, sendo linhas 
verticais projetadas para trás e as 
horizontais projetadas para a frente 
do plano de leitura.
Estereoisomerismo em moléculas cíclicas