Aula - Estereoquimica

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Estereoquímica
Prof. Fabiano Gomes
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
INSTITUTO DE QUÍMICA
QUI0039 – PRINCÍPIOS DE QUÍMICA ORGÂNICA
1º de julho de 2020
Objetivos da aula
 Diferenciar os tipos de estereoisomeria
 Identificar moléculas quirais e centros assimétricos
 Avaliar as propriedades físico‐químicas de enantiômeros e 
diastereoisômeros
 Calcular a pureza enantiomérica de misturas contendo 
enantiômeros
Prof. Fabiano Gomes
Diferenciar os tipos de estereoisomeria
Objetivo #1
Prof. Fabiano Gomes
Prof. Fabiano Gomes
Isomeria
Isômeros: Compostos que possuem a mesma fórmula molecular, porém apresentam 
estruturas diferentes.
Os compostos possuem a mesma 
fórmula molecular?
Não são isômeros
São isômeros
Os compostos têm a mesma 
conectividade?
Os compostos podem se interconverter
por meio da rotação das ligações simples?
Isômeros
constitucionais
Estereoisômeros
Isômeros
configuracionais
Isômeros
conformacionais
SIM
NÃO
SIMNÃO
SIMNÃO
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Conformação x Configuração
CONFIGURAÇÃOCONFORMAÇÃO
 Refere‐se à geometria permanente da 
molécula e ao arranjo espacial das ligações 
químicas;
 Só pode ser alterada através da quebra de 
ligações químicas;
 Exemplos: enantiômeros e 
diastereoisômeros
 Refere‐se ao arranjo espacial dos átomos 
em uma molécula;
 Pode ser alterada através da rotação das 
ligações simples, sem quebra da ligação 
química;
 Exemplos: confôrmeros (alternada, 
eclipsada, cadeira, bote, etc.)
CONFÔRMEROS
Mesma molécula
ENANTIÔMEROS
Moléculas distintas
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Estereoisomeria
Estereoisômeros: Isômeros que diferem apenas pelo arranjo espacial de seus átomos
Estereoisômeros
configuracionais
SIM
NÃO
Os compostos se 
relacionam como objeto‐
imagem especular não 
superponível?
Enantiômeros
Diastereoisômeros Os compostos apresentam atividade óptica?
Diastereoisômeros
quirais
Diastereoisômeros
aquirais
SIM
NÃO
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Atividade
1. Identifique se os pares abaixo representam a mesma molécula 
(confôrmeros) ou moléculas distintas (enantiômeros):
a)
b)
3
3 3
3
Identificar moléculas quirais e centros 
assimétricos
Objetivo #2
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Quiralidade
Quiralidade: Moléculas ou objetos que não apresentam plano de simetria.
Objeto aquiral Objeto quiral Molécula aquiral Molécula quiral
Como identificar se uma molécula apresenta ou não plano de simetria?
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Centros assimétricos ou estereogênicos
Centro assimétrico: Átomo, geralmente o carbono com hibridização sp3, que possui 
seus quatro ligantes diferentes.
* *
Captotpril
Anti-hipertensivo
*
Talidomida
sedativo
*
Omeprazol
Antiulceroso
* = centro assimétrico
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Atividades
2. Identifique as moléculas que são quirais.
Cânfora
Aromatizante
Cetoprofeno
Anti-inflamatório
Piridoxina
Vitamina B6
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Atividades
3. Identifique os centros assimétricos presentes nas moléculas abaixo.
Colesterol
Lipídio
Aspartame
Edulcorante
2
Avaliar as propriedades físico‐químicas de 
enantiômeros e diastereoisômeros
Objetivo #3
Prof. Fabiano Gomes
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Propriedades físico‐químicas
Estereoisômero Propriedades Físicas Propriedades Químicas Propriedades Biológicas
Enantiômeros
Todas idênticas, exceto o 
desvio da luz plano 
polarizada
Ocasionalmente distintas, 
quando interagem com 
outros enantiômeros
Geralmente distintas
Diastereoisômeros Distintas Distintas Distintas
(+)‐Ácido lático • Ponto de fusão = 18 °C
• Ponto de ebulição = 122 °C
• Solubilidade em água = miscível
• pKa = 3,7
• Rotação específica = +2,6°
• Biossintetizado por mamíferos
• Ponto de fusão = 18 °C
• Ponto de ebulição = 122 °C
• Solubilidade em água = miscível
• pKa = 3,7
• Rotação específica = –2,6°
• Biossintetizado por bactérias
(–)‐Ácido lático
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Enantiômeros
Enantiômeros: Estereoisômeros que se relacionam como imagem especular não‐
superponível. Enantiômeros apresentam as mesmas propriedades físicas, exceto o 
desvio da luz plano polarizada.
(–)‐Salbutamol
Farmacologicamente ativo
http://molview.org/?cid=123600 http://molview.org/?cid=182176
(+)‐Salbutamol
Farmacologicamente inativo
* *
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Luz polarizada
https://www.significados.com.br/polarizacao/
Enantiômeros desviam o plano da luz polarizada na mesma intensidade, porém em 
sentidos opostos.
Substância opticamente 
inativa
Substância opticamente 
ativa – dextrogira
Substância opticamente 
ativa – levogira
Luz polarizada Luz polarizada
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Polarímetro
https://slideplayer.es/slide/5317917/
https://www.3bscientific.com.br/polarim
etro‐1008696‐u33400,p_649_18706.html
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Atividade óptica: Dextrogiro e Levogiro
Atividade óptica: Um par de enantiômeros é capaz de desviar o plano da luz 
polarizada na mesma intensidade, porém em sentidos opostos.
DEXTROGIRO
 Enantiômero que desvia o plano da luz 
polarizada para a DIREITA (sentido 
horário);
 Representado pelo símbolo (+) ou d;
 Não tem relação com a configuração 
absoluta R/S;
 Não tem relação com a configuração D e L 
utilizada para carboidratos e aminoácidos.
LEVOGIRO
 Enantiômero que desvia o plano da luz 
polarizada para a ESQUERDA (sentido anti‐
horário);
 Representado pelo símbolo (–) ou l;
 Não tem relação com a configuração 
absoluta R/S;
 Não tem relação com a configuração D e L 
utilizada para carboidratos e aminoácidos.
Calcular a pureza enantiomérica de misturas 
contendo enantiômeros
Objetivo #4
Prof. Fabiano Gomes
Prof. Fabiano Gomes
Rotação específica
Rotação específica: Refere‐se à rotação, em graus, observada após a passagem da 
luz polarizada através de 1 dm de uma solução de concentração de 1 g/mL.
Rotação específica
(unidade = °)
Rotação observada
(unidade = °)
Concentração
(unidade = g/mL)
Caminho óptico
(unidade = dm)
A rotação específica, [α], é um valor calculado e tabelado para cada enantiômero, sendo medido na 
temperatura de 20 °C e utilizando uma fonte luminosa com comprimento de onda λ = 589 nm.
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Calculando a rotação específica
Uma amostra contendo apenas um dos enantiômeros da fluoxetina (antidepressivo) foi colocada em
um polarímetro com caminho óptico de 1,25 dm. A rotação observada foi de 9,06°, sentido horário. A
amostra foi produzida dissolvendo 1,24 g de fluoxetina em uma solução com volume total de 2,62 mL.
Calcule a rotação específica da fluoxetina.
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Atividade
4. 10 mL de uma solução de sacarose ([α] = +66,5°) foi colocada em um 
polarímetro com caminho óptico de 10 cm, em que foi observada uma 
rotação de +6,6°. Calcule a massa de sacarose presente na amostra.
Prof. Fabiano Gomes
Pureza óptica
–12°
+12°
0°
100% l
0% d
50% l
50% d
0% l
100% d
α
Composição molar
mistura
racêmica
(-)-Ácido tartárico
Acidulante
(+)-Ácido tartárico
Acidulante
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Pureza óptica e composição molar
PUREZA ÓPTICA
	Ó
ô 	
COMPOSIÇÃO MOLAR
Equação 1: % d + % l = 100%
Equação 2.1: % d – % l = pureza óptica*
* Enantiômero d em excesso. 
Equação 2.2: % l – % d = pureza óptica *
* Enantiômero l em excesso. 
Pureza enantiomérica = Excesso enantiomérico (e.e.)
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Calculando a pureza óptica
Uma amostra de 2‐bromobutano tem um excesso enantiomérico de 75% para o enantiômero d. Qual o 
percentual de cada enantiômero nessa amostra?
Equação 1: % d + % l = 100%
Equação 2: % d – % l = pureza óptica = 75%
Rearranjando a Equação 1: % d = 100% ‐ % l
Substituindo o valor de % d na Equação 2: (100% ‐ % l) ‐ % l = 75%  ‐2∙(% l) = 75% ‐ 100%  % l = 12,5%
Substituindo o valor de % l na Equação 1: % d = 100% ‐ 12,5%  % d = 87,5%
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Atividade
5. A epinefrina natural (adrenalina), [α] = –50°, é utilizada na medicina. 
Seu enantiômero é medicinalmente inútil e, na verdade tóxico. 
Suponha que você é um farmacêutico e recebeu uma solução cujo 
rótulo diz conter 1 g de epinefrina em 20 mLde líquido, mas cuja 
pureza óptica não está especificada. Quando você a coloca em um 
polarímetro (tubo de 10 cm) obtém uma leitura de –2,5°. Qual é a 
pureza óptica da amostra? Ela é segura para uso medicinal?
. .
ô 	
Equação 1: % d + % l = 100%
Equação 2: % l – % d = pureza óptica
Prof. Fabiano Gomes
Resolução da atividade
[α] = –50°
m = 1 g
V = 20 mL
l = 10 cm
αobservado = –2,5
e.e. = ?
. .
ô 	
Equação 1: % d + % l = 100%
Equação 2: % l – % d = pureza óptica
Objetivos da aula
 Diferenciar os tipos de estereoisomeria
 Identificar moléculas quirais e centros assimétricos
 Avaliar as propriedades físico‐químicas de enantiômeros e 
diastereoisômeros
 Calcular a pureza enantiomérica de misturas contendo 
enantiômeros
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Objetivos da próxima aula
 Determinar a configuração absoluta R/S de centros 
assimétricos
 Descrever atividade óptica, enantiômero, diastereoisômero, 
racemato, estereosseletividade e mesômero
 Desenhar moléculas quirais na projeção de Fischer
Prof. Fabiano Gomes
Estereoquímica
Prof. Fabiano Gomes
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
INSTITUTO DE QUÍMICA
QUI0039 – PRINCÍPIOS DE QUÍMICA ORGÂNICA
03 de julho de 2020
Objetivos da aula
 Determinar a configuração absoluta R/S de centros 
assimétricos
 Desenhar moléculas quirais na projeção de Fischer
 Descrever atividade óptica, enantiômero, diastereoisômero, 
racemato, estereosseletividade e mesômero
Prof. Fabiano Gomes
Determinar a configuração absoluta R/S de 
centros assimétricos
Objetivo #1
Prof. Fabiano Gomes
Prof. Fabiano Gomes
Desenhando a estrutura de um enantiômero
A (–)‐fenilalanina é um aminoácido utilizado na biossíntese de proteínas. Seu enantiômero, a (+)‐
fenilalanina, não apresenta atividade biológica. Como determinar a estrutura da (–)‐fenilalanina?
OU ??
Para responder a essa questão seria necessário determinar a rotação específica de uma das 
moléculas a fim de identificar o enantiômero levogiro , pois não existe relação entre o arranjo 
dos substituintes em torno do centro assimétrico e a direção da rotação da luz polarizada.
Felizmente, existe uma forma para descrever cada enantiômero sem recorrer à rotação específica.
Prof. Fabiano Gomes
Configuração absoluta R/S
Configuração absoluta R/S: Sistema criado por Cahn, Ingold e Prelog (CIP) em 1966, 
e adotado pela IUPAC, que permite nomear estereoisômeros e distinguir 
enantiômeros somente a partir de sua estrutura química. 
(S)‐(–)‐fenilalanina (R)‐(+)‐fenilalanina
Configuração 
absoluta
Enantiômero
levogiro
Configuração 
absoluta
Enantiômero
dextrogiro
ETAPAS DO SISTEMA CIP
1. Identificar os centros 
assimétricos;
2. Atribuir ordem de prioridade 
aos ligantes;
3. Colocar o grupo de menor 
prioridade para trás do 
plano da molécula;
4. Observar o sentido (horário 
ou anti‐horário) dos grupos 
de maior prioridade.
Prof. Fabiano Gomes
1. Identificando os centros assimétricos
 Só é possível assinalar a configuração R/S se a estereoquímica da molécula estiver evidenciada.
 A configuração R/S é assinalada para cada centro assimétrico da molécula.
*
Estereoquímica não evidenciada Estereoquímica indeterminada
R
Estereoquímica evidenciada
RR
S
Ribose
Carboidrato
ligação
convencional
ligação
ondulada
ligação para
frente do plano
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1.1. Evidenciando a estereoquímica
D = 1H
D = 1H
C
BA
DC
BA
C
BA
DC
BA
D = 1H
D = 1H
C
BA
D
C
BA
D
C
BA
C
BA
CORRETO ERRADO
Representam a mesma molécula
CORRETO ERRADO
Prof. Fabiano Gomes
2. Atribuindo ordem de prioridade
A ordem de prioridade no sistema CIP é atribuída em função do número atômico do 
átomo diretamente ligado ao centro assimétrico. No caso de isóptopos, o átomo de 
maior massa atômica tem prioridade. 
PrioridadeNúmero atômico
1
2
3
4
1H 9F 17Cl 35Br
PRIORIDADE
1
2 3
4
1H 6C 8O 35Br
PRIORIDADE
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2.1. Primeiro ponto de diferença
Se dois ou mais substituintes tiverem o mesmo tipo de átomo ligado ao centro quiral, 
deverá ser observada a sequência de cada cadeia de substituintes até encontrar uma 
diferença que permita fazer a distinção.
Avaliar os 4 átomos 
diretamente ligados ao 
centro assimétrico
1 Listar os átomos ligados a cada átomo marcado 
em ordem decrescente 
de número atômico e 
ranqueá‐los de acordo 
com a prioridade de 
seus substituintes
2
(C,H,H)
(H,H,H)(C,H,H)
(C,H,H)
No caso de átomos 
iguais, mover o ponto 
(•) para o átomo 
seguinte com maior 
prioridade (i.e. com 
maior número atômico)
3
(C,H,H)(C,H,H)
(H,H,H)
4
Manter o movimento 
do ponto (•) até que: 1) 
encontre uma diferença 
nos átomos ligados ou 
2) seja alcançada o fim 
da cadeia sem qualquer 
diferença (nesse caso, a 
molécula seria aquiral)
4
(H,H,H)(C,H,H)
4
3
2
1
Prof. Fabiano Gomes
2.2. Ligações múltiplas
As ligações duplas e triplas são tratadas como se fossem ligações simples, mas os 
átomos nelas envolvidos são duplicados ou triplicados nos dois átomos da insaturação.
4
2
3
1
CH2
é tratado como
1 2
3
4
é tratado como
Prof. Fabiano Gomes
3. Colocando o grupo 4 para trás da molécula
GIRANDO A MOLÉCULA
giro de 180º
S
S
giro de 180º
http://molview.org/?q=(S)‐2‐chlorobutane
FAZENDO TROCAS
Nº PAR de trocas = Mesma configuração
Nº ÍMPAR de Trocas = Configuração invertida
troca do H por Cl
S R
troca do H por Cl
troca do Me por Et SS
2 trocas
1 troca
Mesma configuração
Configuração invertida
Prof. Fabiano Gomes
4. Observando o sentido dos grupos 1, 2 e 3
SENTIDO HORÁRIO: Configuração R
SENTIDO ANTI‐HORÁRIO: Configuração S
ATENÇÃO
Só se deve observar o sentido dos grupos 1, 2 e 3 quando o 
grupo 4 (de menor prioridade) está atrás do plano da molécula.
4
3
2
1
R 1 4
23
1 4
2 3
troca do H por OH
troca do Me por CH2OH
troca do H por OH
Mesma configuraçãoConfiguração invertida
S RR
Prof. Fabiano Gomes
Exemplos
Isoleucina
Aminoácido
2
Talidomida
sedativo
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Atividade
1. Determine a configuração absoluta R/S para cada centro assimétrico 
nas moléculas abaixo.
Cloranfenicol
Antibiótico
(+)-Carvona
flavorizante
3
3
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Nomenclatura de estereoisômeros
Nos nomes de estereoisômeros, os símbolos R e S (escritos em itálico), com a 
numeração quando necessário, são escritos entre parênteses, seguidos de hífen, 
antecedendo o nome completo do composto ou do substituinte apropriado.
(R)-2,3-dimetilpentano (3R,4R)-3,4-dimetil-heptano
ou 3R,4R-dimetil-heptano
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Atividade
2. Forneça o nome sistemático IUPAC para as moléculas abaixo, 
evidenciando sua estereoquímica.
a)
b)
Prof. Fabiano Gomes
Atividade
3. Desenhe a estrutura do aformoterol (isômero RR do formoterol), 
evidenciando claramente a estereoquímica da molécula.
Formoterol
Broncodilatador
Desenhar moléculas quirais na projeção de 
Fischer
Objetivo #2
Prof. Fabiano Gomes
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Projeção de Fischer
Projeção 
de Fischer
LINHAS VERTICAIS: Para trás do plano
LINHAS HORIZONTAIS: Para frente do plano
2
CONVENÇÕES
• A cadeia carbônica fica 
sempre na vertical, com o C1 
na parte superior;
• Os carbonos assimétricos não 
são representados;
• Todos os hidrogênios devem 
ser representados.
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Configuração R/S na projeção de Fischer
LINHAS VERTICAIS: Para trás do plano
LINHAS HORIZONTAIS: Para frente do plano
4
3
21
3
Grupo 4 já se encontra para trás do plano!
4 4
3 3
2 2
1 1
4
3
2
1
4
3
2 1
Configuração invertida Configuração invertida
S S
R
Prof. Fabiano Gomes
Convertendo Fischer em estrutura de linhas
A mesma estratégia pode ser aplicada para converter estrutura de linhas em projeção de Fischer.
ETAPAS PARA A CONVERSÃO
1. Atribuir configuração R/S aos 
centros assimétricos;
2. Desenhar a molécula em 
estrutura de linhas, atribuindo 
qualquer estereoquímica aos 
centros assimétricos;
3. Verificar se a estreoquímica
atribuída corresponde ao da 
projeção de Fischer;
4. Inverter a estereoquímica, caso 
nãohaja correspondência.
R
3
1. 2.
S R
3. 4.
Prof. Fabiano Gomes
Exemplos
Eritrose
Carboidrato
2
Alanina
Aminoácido
2
Prof. Fabiano Gomes
Atividade
4. Converta a estrutura da ribose, abaixo, em projeção de Fischer.
Ribose
Carboidrato
Descrever atividade óptica, enantiômero, 
diastereoisômero, racemato, 
estereosseletividade e mesômero
Objetivo #3
Prof. Fabiano Gomes
Prof. Fabiano Gomes
Atividade óptica
Atividade óptica: Um par de enantiômeros é capaz de desviar o plano da luz 
polarizada na mesma intensidade, porém em sentidos opostos.
DEXTROGIRO
 Enantiômero que desvia o plano da luz 
polarizada para a DIREITA (sentido 
horário);
 Representado pelo símbolo (+) ou d;
 Não tem relação com a configuração 
absoluta R/S;
 Não tem relação com a configuração D e L 
utilizada para carboidratos e aminoácidos.
LEVOGIRO
 Enantiômero que desvia o plano da luz 
polarizada para a ESQUERDA (sentido anti‐
horário);
 Representado pelo símbolo (–) ou l;
 Não tem relação com a configuração 
absoluta R/S;
 Não tem relação com a configuração D e L 
utilizada para carboidratos e aminoácidos.
Prof. Fabiano Gomes
Enantiômeros e Diastereoisômeros
DIASTEREOISÔMEROS QUIRAISENANTIÔMEROS
 Definição: Estereoisômeros que NÃO se 
relacionam como imagem especular não‐
superponível;
 Diastereoisômeros apresentam 
propriedades físicas distintas;
 As moléculas apresentam pelo menos um 
centro assimétrico idêntico E um invertido.
 Definição: Estereoisômeros que se 
relacionam como imagem especular não‐
superponível;
 Enantiômeros apresentam as mesmas 
propriedades físicas, exceto o desvio da luz 
plano polarizada;
 As moléculas apresentam TODOS os 
centros assimétricos invertidos.
S S R
R S S RS
Prof. Fabiano Gomes
Número máximo de estereoisômeros
Número máximo de estereoisômeros = 2n
onde n = quantidade de centros assimétricos
RRR
RSR
RSS
RRS
SSS
SRS
SRR
SSR
Enalapril
Anti-hipertensivo
*1 *2 *3
Enantiômeros
Diastereoisômeros
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Atividade
5. Identifique em cada par se as moléculas são idênticas, enantiômeros
ou diastereoisômeros.
a) b)
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Racemato
Racemato ou mistura racêmica: Mistura equimolar (1:1) de um par de enatiômeros. 
Não desvia o plano da luz polarizada (aquiral).
–12°
+12°
0°
100% l
0% d
50% l
50% d
0% l
100% d
α
Composição molar
Mistura racêmica
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Mesômero
Mesômero ou composto meso: Composto que, apesar de possuir centros 
assimétricos, apresenta plano de simetria interno e por isso é aquiral.
(+)-Ácido tartárico
dextrogiro
R
R
S
S
(-)-Ácido tartárico
levogiro
R
S
meso-Ácido tartárico
aquiral
Plano de simetria
Dica:Mesômeros sempre apresentam centros assimétricos invertidos.
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Estereosseletividade
Estereosseletividade: Propriedade de um composto interagir de forma diferente 
para cada estereoisômero.
https://gmch.gov.in/e‐
study/e%20lectures/Anaesthesia/Sem
inar%20on%20Drug%20chirality.pdf
(–)‐Salbutamol
Farmacologicamente ativo
http://molview.org/?cid=123600
http://molview.org/?cid=182176
(+)‐Salbutamol
Farmacologicamente inativo
Objetivos da aula
 Determinar a configuração absoluta R/S de centros 
assimétricos
 Desenhar moléculas quirais na projeção de Fischer
 Descrever atividade óptica, enantiômero, diastereoisômero, 
racemato, estereosseletividade e mesômero
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