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Unidade III Estereoquímica dos Compostos Orgânicos Taxol Estereoquímica é Importante? Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Estereoquímica dos Compostos Orgânicos Isômeros Estereoisômeros ou isômeros configuracionais (Mesma conectividade) Ex.: C2H6O (2 compostos) Isômeros constitucionais (Conectividade diferente) CH3 O CH3 OHCH3 Diastereoisômeros, incluindo isômeros cis/trans ou Z/E - não são imagens especulares C C Cl H Cl H C C Cl H H Cl Enantiômeros - são imagens especulares não sobreponíveis (apresentam centros de quiralidade, também chamados de centros estereogênicos) H C HO H3C COOH H C OH CH3 HOOC Mirror (−)-Lactic acid, []D = -3.82(+)-Lactic acid, []D = +3.82 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Estereoquímica (do grego stereos = sólido) é o ramo da química orgânica que trata das investigações químicas, considerando os aspectos espaciais das moléculas. ❑ A estereoquímica pode ser dividida em: a) Estática - Estuda os aspectos espaciais das moléculas isoladamente. b) Dinâmica - Estuda os aspectos espaciais das moléculas nas reações. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ A partir de 1960 são descobertos os efeitos teratogênicos (focomelia) do fármaco talidomida, sintetizado na Alemanha em 1954 para controlar ansiedade e nauseas. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Protagonismo da estereoquímica ❑ Estudos com as chamadas drogas quirais se intensificaram e a estereoquímica assume papel de destaque, principalmente, com o uso de técnicas de cristalografia de raios-X para se determinar o arranjo espacial dos átomos nas moléculas. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Sabor doceSabor amargo ❑ Estereoquímica no cotidiano ❑ O adoçante sintético aspartame é produzido a partir de dois aminoácidos quirais. São obtidas duas formas com sabores diferentes. HH (Projeção de Fischer)(Representações em perspectiva) Ligações saindo do plano (β) Ligações entrando no plano (α) OH OH O ❑Representação de moléculas orgânicas em 3D Ác. láctico * Carbono tetraédrico ligado a 4 grupos difentes é um centro estereogênico ou estereocentro ou centro de quiralidade. OH O CH3 OH H * Observador (Ác. 2-hidroxipropanoico) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Representação de compostos com mais de um centro estereogênico H O OH H HOH 2C OH H ** 2,3,4-tri-hidroxibutanal (Projeção de Fischer) (Representações em perspectiva) H O OH OH OH Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Estruturas em projeções de Fischer são bastante utilizadas para aminoácidos e carboidaratos COOH H2N H CH3 L-Serina OH O H OH OH H H OH H OH D-Glicose OH O H OH OH H H OH D-Xilose Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Diferentes formas de epresentação para carboidratos cíclicos O OH H H H OH OH H OH H OH O OH OH H H H H HOH OH OH CH2OH H OH OH H H OH H H OH O O OH OH OH OH OH -D-Glicopiranose (Representação em perspectiva) (Fórmulas de Haworth) (Projeção de Fisher) (Representação em cadeira) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Representação de moléculas em projeções de cavalete e Newman CH 3 CH 3 H H H H Projeção de Newman CH3 H H HH CH3 Projeção em cavalete Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑O arranjo espacial diferenciado resultante da limitação de rotação da ligação dupla pode gerar estereoisomerismo. C C Cl H Cl H cis-1,2-Dicloroeteno p.e. = 60 °C C C Cl H H Cl trans-1,2-Dicloroeteno p.e. = 48 °C cis-Pent-2-eno trans-Pent-2-eno ❑Os descritores cis/trans são utilizados para diferenciar o arranjo espacial de átomos ou grupos iguais. Estereoisômeros e o uso de descritores esteroquímicos cis/trans e Z/E Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ A conversão entre os isômeros cis/trans envolve a quebra da ligação e um gasto energético. Isômero cis Quebra da ligação Isômero trans Um exemplo: Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Isomeria cis/trans (Z/E) e a química da visão Ligação dupla cis Ligação dupla trans Rodopsina Metarodopsina II (trans-rodopsina) Luz Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Atribui-se prioridades com base nos números atômicos (Regra CIP: Canh-Ingold-Prelog). ❑ Z (do alemão Zusammen = juntos) e E (do alemão Entgegen = opostos). C C F Cl H Br A ❑ Descritores Z/E: por serem mais abrangentes são recomendados pela IUPAC. Higher priority Cl > F Br > H (Z)-2-Bromo-1-chloro-1-fluroethene Higher priority C C FCl HBr (E)-2-Bromo-1-chloro-1-fluroethene C C ClF HBr Higher priority Higher priorityMaior prioridade Maior prioridade Maior prioridade Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa C C Cl H Cl H cis-1,2-Dicloroeteno Z-1,2-Dicloroeteno C C Cl H H Cl trans-1,2-Dicloroeteno E-1,2-Dicloroeteno Z-Pent-2-eno cis-Pent-2-eno E-Pent-2-eno trans-Pent-2-eno C C CH HH H3C 5 34 2 1 CH2 (3Z)-Penta-1,3-dieno C C C C H CH3 H H H H3C 1 23 45 6 (2Z,4E)-Hexa-2,4-dieno Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Bombicol ❑ Substâncias químicas secretadas por um indivíduo, que permitem a sua comunicação com outros indivíduos da mesma espécie, são denominados de feromônios. O bombicol foi o primeiro feromônio isolado e identificado pelo alemão Butenandt (1959). Foi obtido 1 mg, a partir de 500 mil fêmeas de mariposa do bicho-da-seda (Bombyx mori). A estereoquímica (cis-trans/Z-E) correta é fundamental para que a substância seja ativa. ❑ Conceito aplicado: feromônios e estereoquímica (10E,12Z)-hexadeca-10,12-dienol OH Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Exercícios 1- O feromônio utilizado pela abelha rainha, no controle da colmeia, apresenta a fórmula estrutural abaixo. Assim, considerando a estereoquímica do composto, atribua o nome IUPAC para esse feromônio. OH OO 2- Os compostos (2E, 4E)-nona-2,4-dienal e (Z)-hept-4-enal podem ser detectados em produtos lácteos como compostos odoríferosassociados a um aroma gorduroso ou floral. Já o (E)-non-2-enal é um dos componentes do aroma do café. Com isso, mostre as estruturas em linhas destes compostos. ❑ Um objeto quiral não é sobreponível a sua imagem especular e não apresenta plano de simetria, σ, (é assimétrico). Quiral (do grego Cheir = mão) ❑Estereoisômeros quirais e origem da quiralidade Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Moléculas quirais não são sobreponíveis à sua imagem especular, não apresentam planos de simetria e apresentam pelo menos um centro estereogênico (estereocentro), que é um átomo no qual o intercâmbio de dois grupos ligados a ele produz um novo estereoisômero. H H H H CCH4 CHXYZ CH3X CH2XY H H H H C H X H H C H X H H C Y X H H C Y X H H C Y X Z H C Y X Z H C Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Um carbono tetraédrico ligado a 4 grupos difentes é um centro estereogênico ou centro quiral. σ 2-Cloropropano(aquiral) 2-Clorobutano (quiral) ❑ Compostos aquirais não tem centro estereogênico, apresentam planos de simetria (σ) e são simétricos. ❑ Compostos que apresentam pelo menos um centro estereogênico e são desprovidos de planos de simetria (σ) são assimétricos e ditos quirais. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Compostos quirais que apresentam uma relação objeto e imagem não sobreponível são denominados de enantiômeros. H3C C H CH2CH3 OH (methyl) 1 (hydrogen) (hydroxyl) (ethyl) 3 42 * Butan-2-ol HO C CH3 H CH2 CH3 H C CH3 OH CH2 CH3 III Par de enantiômeros do butan-2-ol Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Diferentes formas de representar enantiômeros. H C HO H3C COOH H C OH CH3 HOOC Mirror (−)-Lactic acid, []D = -3.82(+)-Lactic acid, []D = +3.82 III Par de enantiômeros do ác. láctico Par de enantiômeros da Dopa COOH OH OH H NH2 Enantiômero S da Dopa (Tratamento do mal de Parkinson) COOH OH OH H NH2 Enantiômero R da Dopa (Tóxico) Par de enantiômeros do limoneno Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Pares de enantiômeros do 3-clorobutan-2-ol 3-Clorobutan-2-ol ❑ Para um composto quiral é possível um máximo de 2n estereoisômeros, onde n = quantidade de centros estereogênicos. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Uso dos descritores estereoquímicos R/S para diferenciação de estereoisômeros quirais ❑ Proposto por Cahn-Ingold-Prelog: Atribui-se prioridades de 1 a 4 aos substituintes ligados ao centro estereogênico com base nos números atômicos, Z, (Regra CIP). No caso de empate, transfere-se a prioridade para os átomos seguintes até encontrar a primeira diferença. (D)-(−)-Lactic acid H C OH CH3 COOH 1 2 3 OH COOH H3C C H 1 2 3 4 4 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa OBS.: Átomos de insaturações são contabilizados dupla ou triplamente. Ex.: HC=O HC-O-(C) ( O ) H O OH OH H ❑ No caso em que os substituintes são isótopos atribui-se a maior prioridade ao isótopo de maior massa. OH OH H H 2 (D) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑O grupo de menor prioridade (4) deverá estar se distanciando do observador. (D)-(−)-Lactic acid H C OH CH3 COOH 1 2 3 OH COOH H3C C H 1 2 3 4 4 Ác. Láctico ❑ Deverá dar-se giros no sentido horário ou anti-horário, conforme a sequência de prioridades 1→2 →3 →4. (D)-(−)-Lactic acid H C OH CH3 COOH 1 2 3 OH COOH H3C C H 1 2 3 4 2 4 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Giro no sentido horário: Configuração R (do latim rectus = direito). (D)-(−)-Lactic acid H C OH CH3 COOH 1 2 3 OH COOH H3C C H 1 2 3 4 (R)-Ácido láctico 2 4 ❑Giro no sentido anti-horário: Configuração S (do latim sinister = esquerdo). (L)-(+)-Lactic acid H C CH3 OH COOH 1 2 3 HO COOH CH3 C H1 2 34 (S)-Ácido láctico 2 4 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Atribua a configuração R/S para os compostos abaixo: COOH OH OH H NH2 Enantiômero -------- Dopa (Tratamento do mal de Parkinson) COOH OH OH H NH2 Enantiômero ------ Dopa (Tóxico) Exercícios --- limoneno --- limoneno 1 23 4 S 1 23 4 R 1 2 3 4-está α e não é mostrado R 1 2 3 4-está β e não é mostrado S Grupo de menor prioridade se aproximando do observador, inverte-se o resultado do giro. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Utilize os descritores R/S para atribuir a estereoquímica das moléculas e diferenciar, a carvona presente na menta e no cominho. Exercícios Menta Cominho Aspartame Utilize os descritores R/S para atribuir a estereoquímica do aspartame. Exercícios Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Enantiômero -------- Talidomida (Sedativo) NH N O O O O H NH N O O O O H Enantiômero -------- Talidomida (Teratogênico) 1 2 3 4 R 1 2 3 4 S Estereoisômeros do 3-Clorobutan-2-ol 1 2 3 4 2S 1 2 3 4 3R (3R, 2S)-3-Clorobutan-2-ol Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Descritores R/S a partir de projeção de Ficher CH3 C HO H COOH = (R)-Lactic acid = Fischer projection Bonds out of page Bonds into page COOH H OH CH3 C COOH H OH CH3 1 2 3 4 3-Clorobutan-2-ol 1 2 3 4 1 2 3 4 (2S, 3R)-3-Clorobutan-2-ol Na projeção de Ficher, se o grupo de menor prioridade estiver na horizontal, estará se aproximando do observador e deve-se inverter o resultado do giro. (R)-Ácido láctico Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Propriedades Físicas (R)-Butan-2-ol (S)-Butan-2-ol p.e. (1 atm) 99,5 °C 99,5 °C d (g mL–1 a 20°C) 0,808 0,808 Índice de refração (20 °C) 1,397 1,397 ❑ Dois enantiômeros apresentam as mesmas propriedades físicas e químicas. OH H 1 2 4 3 OH H 1 2 4 3 ❑Propriedades dos enantiômeros Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ A atividade óptica ou rotação óptica é a única propriedade física que permite diferenciar dois enantiômeros. Desvio da luz plano-polarizada ❑ A separaçãoe purificação de enantiômeros, não pode ser feita por técnicas comuns, e envolve o uso de agentes quirais: a) Cromatografia quiral b) Resolução quiral ❑Propriedades dos enantiômeros ❑Propriedades dos enantiômeros Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ As diferentes formas enantioméricas são responsáveis pelas diferenças de odor e sabor. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ A atividade farmacológica de uma droga quiral pode variar entre os seus enantiômeros. O NH CH3 OH CH3 S-Propanolol Um exemplo: Propanolol - Enantiômero S apresenta ação terapêutica (anti-hipertensivo), sendo reconhecido por 3 pontos de interação: hidrofóbico, ligação de H e íon-dipolo (amina ionizada em pH fisiológico). O enantiômero R apresenta ações terapêuticas reduzidas ou ausentes. Interações hidrofóbicas Ligação de H Íon-dipolo ❑Propriedades dos enantiômeros ❑ A variação de atividade farmacológica dos enantiômeros pode ter sérias consequências. COOH OH OH H NH2 Enantiômero S da Dopa (Tratamento do mal de Parkinson) COOH OH OH H NH2 Enantiômero R da Dopa (Tóxico) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑Propriedades dos enantiômeros ❑O lucrativo mercado das drogas quirais Racemato U$ 7,30 (Patente vencida) Lorazepam (LoraxR) Ansiolítico N H N Cl O OH Cl Enantiômero puro U$ 191,50 (Patente em vigor) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Compostos quirais são opticamente ativos, pois desviam a luz plano-polarizada (rotação óptica). ❑ A rotação óptica (α) é medida em um polarímetro. Polarímetro manual Polarímetro digital ❑Atividade óptica de compostos quirais Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑O desvio para a direita caracteriza compostos destrógiros (+). ❑O desvio para a esquerda caracteriza compostos levógiros (-). ❑O valor da rotação óptica (α, em graus) depende das condições experimentais. l: comprimento do tubo em decímetros; c: concentração em g/mL T: temperatura em °C D: comprimento de onda (Raia D do Na) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Cada substância opticamente ativa tem uma única rotação específica característica. [ ] = x D T l c T: temperatura em °C D: comprimento de onda (Raia D do Na) : rotação observada em graus l: comprimento do tubo em decímetros; c: concentração em g/mL T D][Rotação Específica Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Uma mistura equimolecular (50:50) de dois enantiômeros é opticamente inativa (α = 0) e é denominada de mistura racêmica ou racemato (±). α = 0 HOH2C C CH3 H C2H5 H C CH3 CH2OH C2H5 (R)-(+)-2-Metilbutanol (S)-(–)-2-Metilbutanol 25 Dα = +5,75° 25 Dα = -5,75° HO C CH3 H CH2 CH3 H C CH3 OH CH2 CH3 (R)-(–)-Butan-2-ol 25 Dα = –13,52° 25 Dα = +13,52° (S)-(+)-Butan-2-ol ❑ Não existe relação entre a configuração (R/S) e a direção da rotação óptica. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa % Pureza óptica (p.o.) = [α]D da mistura [α] D de um enantiômero puro X 100 ❑Pureza óptica e excesso enantiomérico % Pureza óptica (p.o.) = % Excesso enantiomérico (e.e.) ❑O excesso enantiomérico (e.e.) é a diferença entre a porcentagem do enantiômero majoritário presente em uma mistura e a porcentagem de sua imagem especular. O excesso enantiomérico (e.e.) expressa a pureza óptica de um composto. Dessa forma, um composto opticamente puro tem um excesso enantiomérico de 100%. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Um medicamento quiral foi enviado para análise do seu teor em um polarímetro, cujo tubo de análise media 10 cm. O padrão do medicamento opticamente puro apresentou rotação óptica de + 4,65o; [CH3OH, 0,45 g/mL]; T=25 oC. A análise da amostra do medicamento, utilizando-se as mesmas condições do padrão, revelou rotação óptica = + 3,25o. Com base nestes dados responda: • Qual a rotação específica para o padrão e para a amostra? • Qual é o excesso enantiomérico ou a pureza óptica da amostra? • Qual a proporção entre os enantiômeros (+) e (-) na amostra? Exercícios Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Estereoisômeros com mais de um centro estereogênico C C NH2H COOH CH3 OHH C C H2N H COOH CH3 HO H C C NH2H COOH CH3 HHO C C H2N H COOH CH3 H OH Mirror Mirror 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 2R, 3R 2S, 3S 2R, 3S 2S, 3R ❑ Diastereoisômeros: são estereoisômeros que não apresentam a relação objeto e imagem especular. Estereoisômero Relação enantiomérica Relação Diastereomérica 2R,3R 2S,3S 2R,3R e 2R,3S 2S,3S 2R,3R 2R,3R e 2S,3R 2R,3S 2S,3R 2S,SR e 2R,3S 2S,3R 2R,3S 2S,3S e 2S,3R Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Relação entre estereoisômeros com mais de um centro estereogênico: enantiômeros versus diastereoisômeros Enantiômeros D ia s te re o is ô m e ro s Diastereoisômeros Enantiômeros D ia s te re o is ô m e ro s Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Diastereoisômeros: apresentam propriedade físicas e químicas diferentes. NH2 H OH H NH2 H OH H (2R, 3R)-3-Aminobutan-2-ol (Líquido) (2R, 3S)-3-Aminobutan-2-ol (Sólico, p.f. = 49 oC) ❑ A separação e purificação de diastereoisômeros, pode ser feita por técnicas comuns. ❑ Um exemplo: O composto (2R, 3R)-3-aminobutan-2-ol é um líquido, enquanto que o diastereoisômero (2R, 3S)-3-aminobutan-2-ol é um sólido cristalino. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Compostos meso: moléculas aquirais (opticamente inativas, α = 0) que possuem dois ou mais centros estereogênicos e apresentam plano de simetria (σ). ❑ Compostos meso: não apresentam relação objeto-imagem especular não sobreponíveis. A imagem é igual ao objeto. Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Tórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Par de eantiômeros C C OHH COOH COOH HHO C C HO H COOH COOH H OH C C OHH COOH COOH OHH C C HO H COOH COOH HO H 1 2 3 4 2R,3R Mirror 1 2 3 4 1 2 3 2S,3S 4 2S,3R 1 2 2R,3S 3 4 Mirror C C OHH COOH COOH OHH C C HO H COOH COOH HO H 1 2R,3S 2 3 4 Rotate 1 2 2S,3R 4 3180 o Identical Composto meso Idênticos Giro ❑Quando uma molécula quiral possui composto meso, o número de estereoisômeros possíveis será 2n - 1, pois, a imagem especular do composto meso é ele mesmo. Universidade Federal do Ceará Departamento deQ. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Tórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ (2n - 1) Estereoisômeros do composto 2,3-dibromobutano: Br Br H H Br H H Br1 2 Br H H Br 3 Composto mesoPar de enantiômeros ❑ Isômeros conformacionais – são interconvertidos uns nos outros sem rupturas de ligações químicas. ❑ Isômeros configuracionais – são interconvertidos uns nos outros somente por rupturas de ligações químicas. ❑ Isomeria conformacional Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Isomeria conformacional e análise conformacional: Análise conformacional para o etano Conformação antiConformação anti Conformação Eclipsada H H H H H H Projeção em cavalete Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para o butano CH 3 CH 3 H H H H Projeção de Newman CH3 H H HH CH3 Projeção em cavalete Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para o butano CH3 H H HH CH3 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Importância de confôrmeros: Um exemplo das variações conformacionais da acetilcolina e o reconhecimento seletivo pelos receptores muscarínicos e nicotínicos. Confôrmero sinclinal (gauche)Confôrmero antiperiplanar NicotinaMuscarina Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para o ciclo-hexano Ciclo-hexano Confôrmero em cadeira Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Desenhando a conformação em cadeira do ciclo-hexano Passo 1: Desenhe um V largo. Passo 2: Trace uma linha descendente com um ângulo de cerca de 60o, terminando antes do centro do V. Passo 3: Trace uma linha paralela ao lado esquerdo do V, terminando antes do final. Passo 5: Ligue os últimos pontos. Passo 4: Trace uma linha paralela à linha do passo 2. Análise conformacional para o ciclo-hexano Confôrmero em barco ou bote (menos estável) Confôrmero em cadeira: tensão angular minimizada (mais estável) H H H H Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa ❑ Substituintes na conformação em cadeira do ciclo- hexano Substituintes axiais Substituintes equatoriais H H H H CH2 CH2 1 2 35 6 4 H H H H Projeção de Newman 2 1 3 6 5 4 Análise conformacional para o ciclo-hexano H H H H Confôrmero em cadeira: mais estável Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa H H H H CH2 CH2 1 2 35 6 4 H H H H Projeção de Newman Análise conformacional para o ciclo-hexano H H H H Confôrmero em barco ou bote: menos estável 21 3 6 5 4 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para o ciclo-hexano Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para derivados do ciclo-hexano CH3 ❑ Com o substituinte em axial, ocorrem interações estéricas (espaciais) com os Hs axiais nas posições 1,3 e 1,5. As interações 1,3 e 1,5-diaxiais aumentam a energia do confôrmero e geram instabilidade. 1 3 5 Análise conformacional para derivados do ciclo-hexano (1) (axial) (equitorial) (less stable) (2) (more stable by 7.5 kJ mol − ) H H H H H H CH3 H H H H H H H H H H H H H H H H CH3 (a) H H H H H H CH3 H H H H H H H H H H H H H H H H CH3 1 3 5 (b) Confôrmero menos estável Confôrmero mais estável (7,5 kJ/mol) (equatorial) Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Análise conformacional para derivados do ciclo-hexano H H H H H H C H H H H H H H H H H H H H H H H C Equatorial tert-butylcyclohexane Axial tert-butylcyclohexane ring flip CH3 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 99,99% do confôrmero mais estável (em T ambiente) terc-Butilciclo-hexano axial terc-Butilciclo-hexano equatorial Estereoisomerismo e confôrmeros de derivados do ciclo- hexano: ring flip CH3H3C H H H H CH3 CH3 CH3H3C H H H3C H H CH3 Diaxial Diequatorial ring flip CH3H3C H H H H CH3 CH3 CH3H3C H H H3C H H CH3 Diaxial Diequatorial CH3 CH3 1 4 Estereoisômero trans-1,4-dimetiIciclo-hexano: Dois confôrmeros de energias diferentes 1 4 41 1 4 Menos estável Mais estável Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Estereoisomerismo e confôrmeros de derivados do ciclo-hexano: Mesma estabilidade H CH3 CH3 H HH3C CH3 H Axial-equatorial Equatorial-axial Estereoisômero cis-1,4-dimetiIciclo-hexano: Dois confôrmeros de mesma energia CH3 CH3 1 4 1 4 1 4 Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa Exercícios Utilizando as representações em cadeira, avalie a estabilidade dos confôrmeros dos seguintes derivados do ciclo-hexano: a) trans-1,2-dimetiIciclo-hexano b) cis-1,2-dimetiIciclo-hexano c) trans-1,3-dimetiIciclo-hexano d) cis-1,3-dimetiIciclo-hexano Universidade Federal do Ceará Departamento de Q. Orgânica e Inorgânica Disciplina: Química Orgânica Teórica I - Prof.: Geraldo Barbosa