Esterioquímica

Prévia do material em texto

Prof. Nunes
EstereoquímicaEstereoquímica
Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica
Química Orgânica I
Atualizado em setembro/2014
DQOI - UFC
EstereoquímicaEstereoquímica
Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr.
nunes.ufc@gmail.com
1
Prof. Nunes
Isomeria : Isomeria : Isômeros ConstitucionaisIsômeros Constitucionais
isômeros
 Compostos que têm a mesmamesma fórmulafórmula molecularmolecular, mas não são idênticos
são chamados de isômerosisômeros, os quais se dividem em duas classes
principais: isômerosisômeros constitucionaisconstitucionais e estereoisômerosestereoisômeros..
DQOI - UFC2
isômeros constitucionais estereoisômeros
isômeros cis/trans isômeros que 
contêm centros 
quirais
CC22HH55OO CC44HH99ClCl
CC55HH1212 CC22HH66OO
Prof. Nunes
Isomeria: Isomeria: EstereoisômerosEstereoisômeros
 Diferentemente do que ocorre nos isômerosisômeros constitucionaisconstitucionais, nos
estereoisomerosestereoisomeros,, os átomos estãoestão conectadosconectados dada mesmamesma formaforma.
 EstereoisômerosEstereoisômeros (também chamados de isômeros configuracionais)
diferemdiferem--sese nana formaforma queque seusseus átomosátomos estãoestão arranjadosarranjados nono espaçoespaço.
DQOI - UFC3
isômeros
isômeros constitucionais estereoisômeros
isômeros cis/trans isômeros que 
contêm centros 
quirais
Prof. Nunes
Centros EstereogênicosCentros Estereogênicos
 Os estereoisomerosestereoisomeros, por sua vez, sãosão subdivididossubdivididos emem duasduas classesclasses,
de acordo com a presença (ou não) de centroscentros estereogênicosestereogênicos.
isômeros
isômeros constitucionais estereoisômeros
DQOI - UFC4
Isômeros que 
possuem duplas 
ou anéis
isômeros que 
contêm centro 
estereogênico
tetraédrico
estereocentro estereocentro
estereocentro
Prof. Nunes
Centro Centro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico
 Um carbonocarbono estereogênicoestereogênico tetraédricotetraédrico é um átomo de carbono que
estáestá ligadoligado aa 44 gruposgrupos diferentesdiferentes, e é normalmente indicado por um
asteriscoasterisco.
DQOI - UFC5
carbono estereogênico
Prof. Nunes
 SomenteSomente os carbonos com hibridaçãohibridação spsp33 são carbonoscarbonos
estereogênicosestereogênicos tetraédricostetraédricos..
 Um carbonocarbono estereogênicoestereogênico é também conhecido como um centrocentro
estereogênicoestereogênico tetraédricotetraédrico.
 Átomos como nitrogênionitrogênio e fósforofósforo podempodem serser estereogênicosestereogênicos, quandoquando
estiveremestiverem ligadosligados aa quatroquatro átomosátomos ouou gruposgrupos diferentesdiferentes.
Centro Centro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico
DQOI - UFC6
estiveremestiverem ligadosligados aa quatroquatro átomosátomos ouou gruposgrupos diferentesdiferentes.
 Um centrocentro estereogênicoestereogênico, portanto, quando abrange tais átomos, pode
ser chamado de forma mais abrangente como um estereocentroestereocentro.
carbono estereogênico
Prof. Nunes
Identifique todos os centros estereogênicos tetraédricos em cada um dos
seguintes compostos:
Centro Centro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico
DQOI - UFC7
Prof. Nunes
Identifique todos os centros estereogênicos tetraédricos em cada um dos
seguintes compostos:
Centro Centro EstereogênicoEstereogênico TetraédricoTetraédrico
DQOI - UFC8
Prof. Nunes
Isômeros com Isômeros com 1 Carbono 1 Carbono EstereogênicoEstereogênico
Um composto com um carbonocarbono estereogênicoestereogênico pode existir como doisdois
estereoisômerosestereoisômeros diferentesdiferentes::
 EnantiômerosEnantiômeros: mantêm uma relaçãorelação objetoobjeto--imagemimagem e não são sobreponíveis.
 Diastereoisômeros: têm nono mínimomínimo dois centros estereogênicos e não mantêm
relação objeto-imagem entre si.
isômeros
DQOI - UFC9
isômeros
isômeros constitucionais estereoisômeros
isômeros com 
duplas e anéis
isômeros com centros 
estereogênicos 
tetraédricos
enantiômeros diastereoisômeros
Prof. Nunes
 O estereoisômeros do 22--bromobutanobromobutano mantêm uma relaçãorelação objetoobjeto--
imagemimagem e não são sobreponíveis. Logo são enantiômerosenantiômeros.
Isômeros com Isômeros com 1 Centro 1 Centro EstereogênicoEstereogênico
DQOI - UFC10
EstereoisômerosEstereoisômeros -- EnantiômerosEnantiômeros
Prof. Nunes
Desenhando EnantiômerosDesenhando Enantiômeros
 Os enantiômerosenantiômeros sãosão normalmentenormalmente desenhadosdesenhados utilizando-se fórmulasfórmulas
emem perspectivaperspectiva ((cavaletecavalete)) ou projeçõesprojeções dede FischerFischer.
 A fórmulasfórmulas emem perspectivaperspectiva mostram duasduas dasdas ligaçõesligações ao carbono
assimétrico nono planoplano do papel (linhas cheias), umauma ligaçãoligação parapara trástrás do
plano (cunha pontilhada) e umauma ligaçãoligação parapara aa frentefrente do plano (cunha
DQOI - UFC11
plano (cunha pontilhada) e umauma ligaçãoligação parapara aa frentefrente do plano (cunha
cheia).
fórmulas em perspectiva dos enantiômerosenantiômeros do 2-bromobutano
Prof. Nunes
Projeção de FischerProjeção de Fischer
 Uma representação simplificada, chamada de ProjeçãoProjeção dede FischerFischer,
mostra o arranjoarranjo tridimensionaltridimensional dosdos gruposgrupos ligadosligados aoao carbonocarbono
assimétricoassimétrico emem duasduas dimensõesdimensões.
 A projeçãoprojeção dede FischerFischer representa um carbonocarbono estereogênicoestereogênico comocomo oo
pontoponto dede intersecçãointersecção entre duas linhas perpendiculares:
DQOI - UFC12
pontoponto dede intersecçãointersecção entre duas linhas perpendiculares:
 linhaslinhas horizontaishorizontais:: ligações para frente do plano
 linhaslinhas verticaisverticais:: ligações para trás do plano.
carbono estereogênico
Prof. Nunes
Projeção de FischerProjeção de Fischer
DQOI - UFC13
Prof. Nunes
Projeção de FischerProjeção de Fischer
DQOI - UFC14
Prof. Nunes
Nomeando EnantiômerosNomeando Enantiômeros
 Há a necessidade de um sistemasistema dede nomenclaturanomenclatura que indicasse a
configuraçãoconfiguração ((arranjoarranjo espacialespacial)) dosdos átomosátomos ouou gruposgrupos aoao redorredor dodo
carbonocarbono estereogênicoestereogênico.
 As letras RR e SS são utilizadas para indicar as duasduas configuraçõesconfigurações
possíveispossíveis.
DQOI - UFC15
 O sistemasistema RR,SS foi desenvolvido por Cahn,Cahn, IngoldIngold ee PrelogPrelog.
Prof. Nunes
Sugestão de LeituraSugestão de Leitura
DQOI - UFC16
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
Vamos primeiro olhar como podemos determinar a configuração de um
composto se nós temos um modelo tridimensional do composto.
1)1) ClassifiqueClassifique osos gruposgrupos (ou(ou átomos)átomos) ligadosligados aoao carbonocarbono estereogênicoestereogênico
DQOI - UFC17
1)1) ClassifiqueClassifique osos gruposgrupos (ou(ou átomos)átomos) ligadosligados aoao carbonocarbono estereogênicoestereogênico
segundosegundo aa ordemordem dede prioridadeprioridade. Os números atômicos dos átomos
diretamente ligados ao carbono assimétrico determinam as prioridades
relativas. QuantoQuanto maiormaior oo númeronúmero atômico,atômico, maiormaior aa prioridadeprioridade.
maior prioridade
menor prioridade
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
 Se a prioridade não puder atribuída com base nos átomos
diretamente ligados ao carbono estereogênico, a próxima camada de
átomos deverá ser examinada.
**
(4)(4)(1)(1)
(3)(3)
DQOI - UFC18
**
(2)(2)Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
 Grupos com ligaçõesligações duplasduplas ou triplastriplas são atribuídas prioridades, como
se seus átomos fossem duplicadosduplicados ou triplicadostriplicados.
como se ele fosse
DQOI - UFC19
como se ele fosse
é tratado é tratado 
como se se como se se 
fossefosse
com com 
prioridade prioridade 
maior quemaior que
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
2) Oriente a molécula para que o grupo (ou átomo), comcom aa prioridadeprioridade maismais
baixabaixa ((44)) seja dirigido para longe de você. Em seguida, desenhedesenhe umauma setaseta
imagináriaimaginária partido do grupo (ou átomo) com o prioridadeprioridade maismais altaalta ((11)) parapara oo
grupogrupo (ou(ou átomo)átomo) comcom aa próximapróxima prioridadeprioridade ((22))..
 SeSe aa setapontossetapontos nono sentidosentido horário,horário, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico
possuipossui aa configuraçãoconfiguração RR (R de rectus, palavra latina que significa
"direito").
 SeSe aa setaseta apontaaponta parapara aa esquerda,esquerda, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico temtem
DQOI - UFC20
 SeSe aa setaseta apontaaponta parapara aa esquerda,esquerda, oo carbonocarbono estereogênicoestereogênico temtem
aa configuraçãoconfiguração SS (S de sinister, palavra latina que significa "esquerda").
(4)
(1)
(2)
(3)
RR
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
 Se você tem problemas para visualizar relações espaciais e não tiver
acesso a um modelo molecular, a metodologiametodologia abaixoabaixo permitirápermitirá queque
vocêvocê determinedetermine aa configuraçãoconfiguração dede umum carbonocarbono semsem terter dede girargirar
mentalmentementalmente aa moléculamolécula.
DQOI - UFC21
1)1) RanqueieRanqueie osos átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) segundosegundo suassuas prioridadesprioridades..
enantiômeros do 2-butano
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
2) Se o grupo (ou átomo) com a prioridadeprioridade maismais baixabaixa estáestá ligadoligado porpor umauma
cunhacunha tracejadatracejada, desenhedesenhe umauma setaseta aa partirpartir dodo grupogrupo (ou(ou átomo),átomo), comcom aa
prioridadeprioridade maismais altaalta ((11)) parapara oo grupogrupo (ou(ou átomo)átomo) comcom aa segundasegunda maiormaior
prioridadeprioridade ((22))..
Se a setaseta apontaaponta nono sentidosentido horáriohorário, o composto tem a configuraçãoconfiguração RR,
e se apontaaponta parapara aa esquerdaesquerda, o composto tem a configuraçãoconfiguração SS.
DQOI - UFC22
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
2) Se o grupo (ou átomo) com a prioridadeprioridade maismais baixabaixa nãonão estáestá ligadoligado porpor
umauma cunhacunha tracejadatracejada, redesenheredesenhe aa projeçãoprojeção emem perspectivaperspectiva dede modomodo aa
colocarcolocar oo grupogrupo dede maismais baixabaixa prioridadeprioridade voltadovoltado parapara trástrás dodo planoplano..
 AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) duasduas vezes,vezes,
aa configuraçãoconfiguração dodo centrocentro estereogênicoestereogênico nãonão sese alteraaltera..
 AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) umauma vezvez,, aa
DQOI - UFC23
 AoAo fazerfazer aa trocatroca dede posiçãoposição entreentre doisdois átomosátomos (ou(ou grupos)grupos) umauma vezvez,, aa
configuraçãoconfiguração dodo centrocentro estereogênicoestereogênico sese alteraaltera..
1 troca
2 trocas
(R)(R)
(S)(S)
(R)(R)
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
qual a configuração? a molécula tem configuração Rconfiguração R. Portanto, 
ela tinha configuração Sconfiguração S antes dos 
1 troca
Projeção em perspectivaProjeção em perspectiva
DQOI - UFC24
ela tinha configuração Sconfiguração S antes dos 
grupos serem trocados.
Prof. Nunes
Sistema de Nomenclatura R/SSistema de Nomenclatura R/S
H para trás H para trás -- mantémmantém--se se a configuração determinada a configuração determinada 
Projeção de FischerProjeção de Fischer
DQOI - UFC25
H para H para frente frente -- inverteinverte--se se a configuração determinada a configuração determinada 
Prof. Nunes
ExercitandoExercitando
IndiqueIndique aa configuraçãoconfiguração absolutaabsoluta dosdos centroscentros quiraisquirais..
(R)(R) (R)(R)
DQOI - UFC26
(R)(R)
(R)(R)
Prof. Nunes
ExercitandoExercitando
ClassifiqueClassifique cadacada parpar dede moléculasmoléculas comocomo enantiômerosenantiômeros ouou idênticasidênticas..
(R)(R)(S)(S)
enantiômerosenantiômeros
(R)(R)(S)(S)
DQOI - UFC27
enantiômerosenantiômeros
enantiômerosenantiômeros
enantiômerosenantiômeros
(R)(R)(S)(S)
(S)(S) (R)(R)
(S)(S)(R)(R)
Prof. Nunes
ExercitandoExercitando
IndiqueIndique aa ordemordem dede prioridadeprioridade dede cadacada conjuntoconjunto dede substituintessubstituintes..
33
22
44
3311
22
44
11
33
22
44
33 11
22
44
11
DQOI - UFC28
33 4422 11
Prof. Nunes
 Muitos compostos orgânicos têm mais de um carbono estereogênico.
QuantoQuanto maismais carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos umum compostocomposto tiver,tiver, maismais
estereoisômerosestereoisômeros são possíveis para o composto.
 Se soubermos quantos carbonos estereogênicos tem no composto,
podemos calcular o número máximo de estereoisômeros: 22nn.
Isômeros com Isômeros com mais que 1 mais que 1 Carbono Carbono EstereogênicoEstereogênico
DQOI - UFC29
 Por exemplo, o ácido 22,,33--diidroxibutanóicodiidroxibutanóico tem dois carbonos
estereogênicos. Portanto, ele pode ter até quatroquatro estereoisômerosestereoisômeros..
Prof. Nunes
EnantiômerosEnantiômeros e e DiastereoisômerosDiastereoisômeros
Todos centros estereogênicos
com configurações invertidas
DQOI - UFC30
Todos centros estereogênicos
com configurações invertidas
Todos centros estereogênicos
nãonão possuem configurações 
invertidas
Todos centros estereogênicos
nãonão possuem configurações 
invertidas
Prof. Nunes
EnantiômerosEnantiômeros e e DiastereoisômerosDiastereoisômeros
 Ao escrever as projeçõesprojeções dede FischerFischer das moléculas com dois centros
estereogênicos, temos:
DQOI - UFC31
 I e II – enantiômeros
 III e IV – enantiômeros
 Demais pares – diastereoisômeros
Prof. Nunes
EnantiômerosEnantiômeros e e DiastereoisômerosDiastereoisômeros
 Quando a cadeia carbônica está na vertical e seus substituintessubstituintes estãoestão dodo
DQOI - UFC32
 Quando a cadeia carbônica está na vertical e seus substituintessubstituintes estãoestão dodo
mesmomesmo ladolado da projeção Fischer, a molécula é descrita como
o diastereoisômero eritroeritro.
 Quando os substituintessubstituintes estãoestão emem ladoslados opostosopostos da Fischer
projeção, a molécula é descrito como o diastereoisômero treotreo.
Prof. Nunes
 O 1-bromo-2-metilciclopentano também tem dois carbonos estereogênicos
e quatro estereoisômeros.
 Por ser um composto cíclico, os substituintessubstituintes podem manter uma relação
espacial ciscis ou transtrans.
 Os isômeros ciscis e transtrans existem como pares de enantiômeros:
EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis
DQOI - UFC33
 Os isômeros ciscis e transtrans existem como pares de enantiômeros:
Prof. Nunes
 O 1-bromo-3-metilciclobutano nãonão temtem nenhumnenhum carbonocarbono estereogênicoestereogênico.
 O CC--11 tem um bromo e um hidrogênio ligado a ele, mas seus outros doisdois
gruposgrupos sãosão idênticosidênticos; O CC--33 tem um grupo metila e um hidrogênio ligado a ele, mas seus doisdois
outrosoutros gruposgrupos sãosão idênticosidênticos.
EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis
DQOI - UFC34
 Porque oo compostocomposto éé cíclicocíclico ee nãonão temtem nenhumnenhum carbonocarbono comcom quatroquatro
gruposgrupos diferentesdiferentes ligados a ele, eleele temtem apenasapenas doisdois estereoisômerosestereoisômeros,
o isômero ciscis e o isômero transtrans.
Prof. Nunes
 O 1-bromo-3-metilcicloexano é ciclico e tem doisdois carbonoscarbonos
estereogênicosestereogênicos.
 O carbono 1 que está ligado a um hidrogêniohidrogênio e a um bromobromo também é
ligado a dois ((--CHCH22CH(CHCH(CH33)CH)CH22CHCH22CHCH22-- e --CHCH22CHCH22CHCH22CH(CHCH(CH33)CH)CH22--), e
por isso é um carbono estereogênico.
 OO carbonocarbono 22 está ligado a um hidrogênio e a um grupo metila, mas
EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis
DQOI - UFC35
 OO carbonocarbono 22 está ligado a um hidrogênio e a um grupo metila, mas
também estáestá ligadoligado aa doisdois diferentesdiferentes gruposgrupos contendocontendo carbonocarbono, por
isso é também carbonocarbono estereogênicoestereogênico.
carbono estereogênico
estes 2 grupos são diferentes carbono estereogênico1
2
Prof. Nunes
 Devido ao fato do composto possuir doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos,
quatro estereoisômeros podem existir .
 EnantiômerosEnantiômeros podem ser desenhados para os isômero ciscis e transtrans.
EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis
DQOI - UFC36
par de enantiômerospar de enantiômeros par de enantiômerospar de enantiômeros
Prof. Nunes
 O 1-bromo-4-metilcicloexano nãonão temtem carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos.
 Portanto, o composto tem apenas um isômero ciscis e um isômero transtrans.
EstereocentrosEstereocentros –– AnéisAnéis
DQOI - UFC37
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
 Nos exemplos anteriores, cadacada compostocomposto comcom doisdois carbonoscarbonos
estereogênicosestereogênicos tinhatinha quatroquatro estereoisômerosestereoisômeros.
 No entanto, alguns compostos com doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos têm
apenas trêstrês estereoisômerosestereoisômeros. Ex: 22,,33--dibromobutanodibromobutano.
DQOI - UFC38
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
 O isômero que "faltafalta" é a imagem especular de 11, porque 11 e sua imagemimagem
nono espelhoespelho sãosão aa mesmamesma moléculamolécula..
DQOI - UFC39
nono espelhoespelho sãosão aa mesmamesma moléculamolécula..
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
 O estereoisômero 11 é chamado um compostocomposto mesomeso. Embora possua
carbonos estereogênicos, é uma moléculamolécula aquiralaquiral porque éé sobreponívelsobreponível
sobresobre suasua imagemimagem especularespecular..
 Quando a luz plano-polarizada atravessa de uma solução de um composto
mesomeso, o planoplano dede polarizaçãopolarização nãonão éé giradogirado.
 Um composto mesomeso pode ser reconhecido pelo fato de que ele temtem doisdois
DQOI - UFC40
 Um composto mesomeso pode ser reconhecido pelo fato de que ele temtem doisdois
ouou maismais carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos e umum planoplano dede simetriasimetria.
11
plano de 
simetria
estereoisômero
11 compostos mesomeso
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
 É fácil reconhecer quando um composto comcom doisdois carbonoscarbonos
estereogênicosestereogênicos têm um estereoisômero que é um compostocomposto mesomeso..
 Ele possui os doisdois carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos com quatroquatro átomosátomos ouou
gruposgrupos idênticosidênticos ligadosligados aa cadacada umum dosdos carbonoscarbonos estereogênicosestereogênicos.
DQOI - UFC41
composto mesocomposto meso par de par de enantiômerosenantiômeros
composto mesocomposto meso par de par de enantiômerosenantiômeros
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
 No caso de compostoscompostos cíclicoscíclicos, o isômero ciscis será o composto mesomeso e
o isômero transtrans vai existirexistir comocomo enantiômerosenantiômeros.
DQOI - UFC42
composto mesocomposto meso
cis-1,3-dibromociclopentano
par de par de enantiômerosenantiômeros
trans-1,3-dibromociclopentano
composto mesocomposto meso
cis-1,2-dibromocicloexano
par de par de enantiômerosenantiômeros
trans-1,2-dibromocicloexano
Prof. Nunes
Compostos MesoCompostos Meso
mesomeso
cis-1,2-dibromocicloexano
DQOI - UFC43
plano de 
simetria
nenhum plano de simetria
conformação cadeiraconformação cadeira conformação barcoconformação barco
Prof. Nunes
Propriedades dos Propriedades dos EstereoisômerosEstereoisômeros
Propriedades Físicas* Químicas Ópticas Biológicas
enantiômerosenantiômeros == == iguais, com sinaisiguais, com sinaisopostosopostos
variadasvariadas
diastereoisômerosdiastereoisômeros ≠≠ ≠≠ ≠≠ variadasvariadas
DQOI - UFC44
Prof. Nunes
 Um receptor é uma proteína que se liga a uma
molécula particular.
 Devido ao fato do receptorreceptor serser estereogênicoestereogênico, umum
enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor queque oo outrooutro.
 Em 1894, propôs o modelo chave-fechadura para
a interação fármaco-receptor.
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EstereoisômerosEstereoisômeros
DQOI - UFC45
a interação fármaco-receptor.
Emil Fisher
efeito biológico
sem efeito
Prof. Nunes
 Um receptor é uma proteína que se liga a uma molécula particular.
 Devido ao fato do receptorreceptor serser quiralquiral, umum enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor
queque oo outrooutro.
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EstereoisômerosEstereoisômeros
enantiômeroenantiômero RR enantiômeroenantiômero SS
DQOI - UFC46
sítio ligante do receptorsítio ligante do receptor sítio ligante do receptorsítio ligante do receptor
Prof. Nunes
 Devido ao fato do receptor ser quiral, umum enantiômeroenantiômero sese ligaráligará melhormelhor
queque oo outrooutro.
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EstereoisômerosEstereoisômeros
OH
OH
H
OH
N+
H3C
H H
OH
OH
OH
H
N+
H3C
H H **
DQOI - UFC47
X
sítio
aniônico
área
plana
não ocorre interação
X
sítio
aniônico
área
plana
ocorre interação
(+)-Efedrina – menos ativa (-)-Efedrina – mais ativa
Prof. Nunes
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EnantiômerosEnantiômeros
DQOI - UFC48
 PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes podem ser associadas a cada
enantiômero.
 Receptores localizados no exterior do células nervosas no nariz, por
exemplo, são capazes de perceber e diferenciar o estimado 10.000 odores
a que estão expostos. (R(R))--((--))--carvonacarvona éé encontradoencontrado nono óleoóleo dede hortelãhortelã, e
(S(S))--(+)(+)--carvonacarvona éé oo principalprincipal constituinteconstituinte dodo óleoóleo dede sementesemente dede
cominhocominho.
Prof. Nunes
 PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EnantiômerosEnantiômeros
DQOI - UFC49
Prof. Nunes
 PropriedadesPropriedades fisiológicasfisiológicas diferentesdiferentes
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EnantiômerosEnantiômeros
DQOI - UFC50
(4R)-(+)-Limoneno
Odor de laranja
(4S)-(-)-Limoneno
odor de limão
Prof. Nunes
Propriedades Propriedades FisiológicasFisiológicas de de EnantiômerosEnantiômeros
 Talidomida administrada, nos anos 60, como racemato para o
tratamento de enjôo matutino de grávidas nos Estados Unidos.
ativo menos ativo
N
N
H
O
O
O
O
DQOI- UFC51
(R)-Talidomida
sedativo
(S)-Talidomida
mutagênico
eutômero distômero
N
N
H
O
O
O
O
N
N
H
O
O
O
O
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC52
Prof. Nunes
A administração de uma mistura racêmica pode levar a três situações
diferentes:
 O distômero não apresenta nenhum efeito colateral mais sério;
 O distômero exibe um efeito colateral indesejável;
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC53
 Ambos os isômeros apresentam valor terapêutico independente.
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
 O distômero não apresenta nenhum efeito colateral mais sério.
O N
OH
H
O N
OH
H
N
S
N
N
O
(S)-Propanolol
DQOI - UFC54
Os enantiômerosenantiômeros RR sãosão inativosinativos e não apresenta efeito colateral.
OH
H
O N
OH
H
O
(S)-Timolol
(S)-Metaprolol
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
 O distômero exibe um efeitoefeito colateralcolateral indesejávelindesejável;
HS
COOH
NH2
HS
COOH
NH2
(R)-Penicilamina
anti-artrite
(S)-Penicilamina
mutagênico
DQOI - UFC55
N
N
HO
H
H
OH
N
N
HO
H
H
OH
anti-artrite mutagênico
(R,R)-Etambutol
tuberculóstico
(S,S)-Etambutol
causa cegueira
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
 Ambos os isômeros apresentam valorvalor terapêuticoterapêutico independenteindependente.
N
O
O
R
S N
O
O
R
S
DQOI - UFC56
Darvon
analgésico
Novrad
anti-tussígeno
(S)-Ketamina
anestésico
(R)-Ketamina
alucinógeno
O
N
CH3
H
Cl
R
O
N
H3C
H
Cl
S
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC57
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC58
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC59
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC60
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC61
Prof. Nunes
Indústria FarmacêuticaIndústria Farmacêutica
 A relevância do tema quiralidade e atividade biológica é confirmada
na análise da evolução do licenciamento de enantiômeros.
DQOI - UFC62
Agranat, I.; Carner, H.; Caldwell, J. Putting Chirality to work: The strategy of chiral switches,
Nature Rev. Drugs Discovery 2002, 1, 753-768.
Prof. Nunes
Mercado MundialMercado Mundial
25,4%
enantiômero puroracemato
 Percentuais dos tipos de fármacos comercializados no mundo.
 US$ 48 bilhões
DQOI - UFC63
64,6%
25,4%
10%
aquiral
Fonte: Chem. Eng. News 2004, 82(24), 47-62.
Prof. Nunes
Polarímetro VirtualPolarímetro Virtual
DQOI - UFC64
http://www.quimica.ufc.br/polarimetro
Prof. Nunes
Atividade ÓticaAtividade Ótica
 EnantiômerosEnantiômeros compartilham muitas de suas propriedades. TêmTêm osos:
 mesmos pontos de ebulição.
 mesmos pontos de fusão.
 mesmas solubilidades.
 Na verdade, todastodas asas propriedadespropriedades físicasfísicas dosdos enantiômerosenantiômeros sãosão
iguaisiguais, exceto aquelas que derivam da forma como os grupos ligados ao
DQOI - UFC65
iguaisiguais, exceto aquelas que derivam da forma como os grupos ligados ao
carbono estereogênico estão dispostos no espaço.
 Uma das propriedades que dos enantiômeros que diferem é a formaforma
comocomo queque eleseles interageminteragem comcom aa luzluz planoplano--polarizadapolarizada.
 O que é a luzluz planoplano--polarizadapolarizada?
Prof. Nunes
Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada
 A luzluz normalnormal consisteconsiste dede ondasondas eletromagnéticaseletromagnéticas queque oscilamoscilam
emem todastodas asas direçõesdireções.
 A luz plano-polarizada (ou simplesmente luzluz polarizadapolarizada), ao contrário,
oscilaoscila apenasapenas emem umum únicoúnico planoplano através do caminho de propagação.
 A luz plano-polarizada é produzidaproduzida pelapela passagempassagem dede luzluz normalnormal
atravésatravés dede umum polarizadorpolarizador, como uma lente polarizada ou um Prisma
DQOI - UFC66
atravésatravés dede umum polarizadorpolarizador, como uma lente polarizada ou um Prisma
Nicol.
ondas da luz oscilam em 
todas as direções
ondas da luz oscilam em 
um único plano
direção de propagação da luz
Fonte Luz Polarizador Luz
de luz normal polarizada
Prof. Nunes
Em 1815, o físico JeanJean--BaptisteBaptiste BiotBiot descobriu que certas
substânciassubstâncias orgânicasorgânicas naturaisnaturais, tais como a cânfora e o
óleo de terebintina erameram capazescapazes dede girargirar oo planoplano dada luzluz
polarizadapolarizada.
Ele observou que alguns compostos giravamgiravam oo planoplano dede
polarizaçãopolarização no sentido horário e outros no sentido anti-
horário, enquanto algunsalguns nãonão giravamgiravam oo planoplano dede
polarizaçãopolarização.
Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada
DQOI - UFC67
polarizaçãopolarização.
(1774 -1862)
Prof. Nunes
 JeanJean--BaptisteBaptiste BiotBiot previu que a capacidade de girar o
plano de polarização era atribuída a alguma assimetria
nas moléculas.
 JacobusJacobus HendricusHendricus Van'tVan't HoffHoff e JosephJoseph AchilleAchille LeLe
BelBel depois determinaramdeterminaram queque aa assimetriaassimetria molecularmolecular
estavaestava associadaassociada aosaos compostoscompostos queque apresentavamapresentavam
(1774 -1862)
Luz PlanoLuz Plano--PolarizadaPolarizada
DQOI - UFC68
estavaestava associadaassociada aosaos compostoscompostos queque apresentavamapresentavam
umum ouou maismais carbonoscarbonos assimétricosassimétricos.
(1852-1911) (1847-1930)
Prof. Nunes
 Um compostocomposto aquiralaquiral não gira o plano de polarização. É opticamenteopticamente
inativoinativo.
 Quando a luz polarizada passa através de uma solução de moléculasmoléculas
aquiraisaquirais, a luz emerge a partir da solução com o seu planoplano dede
polarizaçãopolarização inalteradainalterada.
Atividade Ótica Atividade Ótica –– Compostos Compostos AquiraisAquirais
DQOI - UFC69
Prof. Nunes
Atividade Ótica Atividade Ótica –– Compostos Compostos QuiraisQuirais
 Quando a luz polarizada passa através de uma solução de um compostocomposto
quiralquiral, o luz emerge com o seu planoplano dede polarizaçãopolarização alteradoalterado.
 Assim, um compostocomposto quiralquiral giragira oo planoplano dede polarizaçãopolarização.
 Trata-se de um composto opticamenteopticamente inativoinativo.
DQOI - UFC70
Prof. Nunes
 Um compostocomposto quiralquiral (oticamente(oticamente ativo)ativo) irá girar o plano de polarização
no sentidosentido horáriohorário ou antianti--horáriohorário.
 Se um enantiômeroenantiômero giragira oo planoplano dede polarizaçãopolarização nono sentidosentido horáriohorário,
suasua imagemimagem nono espelhoespelho iráirá girargirar o plano de polarização exatamente na
mesma magnitude (em graus) nono sentidosentido antianti--horáriohorário.
Atividade Ótica Atividade Ótica –– Compostos Compostos QuiraisQuirais
DQOI - UFC71
Prof. Nunes
 Se um composto opticamente ativo gira o plano de polarização no sentidosentido
horáriohorário, é chamado dextrógirodextrógiro, indicado pelo sinal (+)(+).
(R)(R)--(+)(+)--22--butanolbutanol
Atividade Ótica Atividade Ótica –– Compostos Compostos QuiraisQuirais
DQOI - UFC72
 Se um composto opticamente ativo gira o plano de polarização antianti--
horáriohorário, é chamado de levógirolevógiro, indicado pelo ((--)).
(S)(S)--((--))--ácido málicoácido málico
Prof. Nunes
 Não confunda (+)(+) e ((--)) com RR e SS.
 Os símbolos (+)(+) e ((--)) indicam a direçãoem que um composto opticamente
ativo gira o plano de polarização.
 Enquanto que RR e SS indicamindicam aa disposiçãodisposição dosdos gruposgrupossobresobre umum
carbonocarbono assimétricoassimétrico.
 Alguns compostos com a configuração de RR são ((--)) e alguns SS são (+)(+)..
Atividade Ótica Atividade Ótica –– Compostos Compostos QuiraisQuirais
DQOI - UFC73
 Alguns compostos com a configuração de RR são ((--)) e alguns SS são (+)(+)..
Prof. Nunes
Rotação ÓticaRotação Ótica
 O graugrau em que um composto opticamente ativo giragira oo planoplano dede
polarizaçãopolarização pode ser medida com um instrumento chamado polarímetropolarímetro.
DQOI - UFC74
 O graugrau em que o analisador é girado pode ser lido
e representa a diferença entre uma amostra opticamente inativa e
uma amostra opticamente ativa.
 Isso é chamado de rotaçãorotação observadaobservada ((aa)) e é medida em graus.
Prof. Nunes
 A rotaçãorotação observadaobservada ((aa)) é proporcional à concentraçãoconcentração dada substânciasubstância
opticamente ativa (c)(c) e ao comprimentocomprimento dada celacela (l)(l), onde a solução foi
inserida para a realização da análise.
Rotação ÓticaRotação Ótica
DQOI - UFC75
a a proporcional à c.l c.l logologo
a a = [[a]a]DD c.lc.l
rotação específicarotação específica
UnidadesUnidades
C (g/mL)
L (dm)
Prof. Nunes
 A rotaçãorotação observadaobservada de 2,0 g de um composto em 50 mL de solução em
um tubo de polarímetro de 50 centímetros de comprimento +13,4o. Qual é a
a rotaçãorotação específicaespecífica do composto?
ExercitandoExercitando
[[a]a]DD = aa
c.lc.l
DQOI - UFC76
[[a]a]DD = 13,413,4
0,04 . 50,04 . 5
[[a]a]DD = 13,413,4
0,04 . 50,04 . 5
[[a]a]DD = 67º.mL.g67º.mL.g
--11.dm.dm--11
Prof. Nunes
 Quando sintetizamos um composto quiral com apenas um centro quiral (por
exemplo), podemos obtê-lo como um únicoúnico enantiômeroenantiômero ((RR ouou SS)) ou
como uma misturamistura dede enantiômerosenantiômeros ((RR ++ SS)).
 Quado a síntese levou à formação de um únicoúnico enantiômeroenantiômero, dizemos
que a reaçãoreação foifoi estereoespecíficaestereoespecífica, e o produto é enantiometicamenteenantiometicamente puropuro.
Misturas de Misturas de EnantiômerosEnantiômeros
DQOI - UFC77
 Quado a síntese levou à formação de uma misturamistura dede enantiômerosenantiômeros,
podemos ter duas situações.
 Quantidades iguais dos 2 enantiômeros [R][R] == [S][S]: misturamistura racêmicaracêmica
ou racematoracemato::
 Quantidades diferentes dos 2 enantiômeros [R][R] ≠≠ [S][S]: excessoexcesso
enantioméricoenantiomérico::
 [R][R] >> [S][S]: excesso enantiomérico de RR
 [S][S] >> [R][R]: excesso enantiomérico de SS
Prof. Nunes
 Podemos determinar se uma amostra é constituída de um único
enantiômero ou uma mistura de enantiômeros através da medida de sua
rotaçãorotação específicaespecífica [[a]a]DD.
Pureza ÓticaPureza Ótica
DQOI - UFC
78
%R
%S
%R
%S
100100
00 100100
00
5050
5050
rotação específica [rotação específica [a]a]DD
+ 5,75+ 5,75 -- 5,755,750,000,005,75 > 5,75 > [[a]a]D D > 0> 0 5,75 < 5,75 < [[a]a]D D < 0< 0
e.e.e.e. de Rde R e.e.e.e. de Sde S
S.E.P.S.E.P. S.E.P.S.E.P.racematoracemato
Prof. Nunes
 A partir da rotaçãorotação específicaespecífica [[a]a]DD podemos calcular a purezapureza óticaótica (p(p..oo..))
de uma mistura.
pp..oo.. = [[a]a]DD observada
[[a]a]DD do enantiômero puro
Pureza ÓticaPureza Ótica
DQOI - UFC79
 PorPor exemploexemplo:: se uma amostra de 2-bromobutano tem uma rotação
específica de 2,3º, sua pureza ótica é de 0,40. Em outras palavras, é 4040%%
opticamenteopticamente purapura - 4040%% dada misturamistura consisteconsiste dede umum excessoexcesso dede umum
únicoúnico enantiômeroenantiômero.
pp..oo.. = 22,,33 = 00,,44 ou 4040%% logologo........
55,,7575
%% RR ++ %%SS ==100100 22 %%RR == 140140
%% RR -- %%SS == ee..ee ((4040%%)) %%RR == 140140 = 7070%% %%SS == 3030%%
22
Prof. Nunes
O NaproxenoNaproxeno, uma droga anti-inflamatória não-esteroidal, é o ingrediente
ExercícioExercício
DQOI - UFC80
O NaproxenoNaproxeno, uma droga anti-inflamatória não-esteroidal, é o ingrediente
ativo no AleveAleve. O Naproxeno tem uma rotaçãorotação específicaespecífica dede ++6666oo, em
clorofórmio. Uma preparação comercial resultou em uma mistura que é de
97% opticamente pura.
a) O que se pode dizer da pureza enatiomérica do composto preparado?
b) Qual o percentual de cada enantiômero obtido a partir da preparação
comercial?
Prof. Nunes
 A solução preparada pela mistura de 1010 mLmL dede umauma soluçãosolução 00,,1010 MM dodo
enantiômeroenantiômero RR e 3030 mLmL dede umauma soluçãosolução 00,,1010 MM dodo enantiômeroenantiômero SS
apresentou uma rotação específica de + 4,8º.
 QualQual éé aa rotaçãorotação específicaespecífica dede cadacada umum dosdos enantiômeros?enantiômeros?
ExercícioExercício
DQOI - UFC81
Prof. Nunes
Mercado MundialMercado Mundial
DQOI - UFC82
 Em nenhuma parte, a importância da quiralidade é mais importante
que nas vendas de drogas cardiovasculares.
 Os 4 primeiros são vendidos como simples enantiômeros.
 O último é vendido como um racemato.
Prof. Nunes
Mercado dos FármacosMercado dos Fármacos
N
H OH
OH
O
DQOI - UFC83
Cl
N OH
N
N
O
H
Cl
OH
Cl
Prof. Nunes
Drogas Drogas QuiraisQuirais
DQOI - UFC84
Sugestão de leitura: Sugestão de leitura: SuperSuper remédios para quemremédios para quem??
Revista Época
Edição 363 - 20/04/2005
http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EDG69991-6014-363,00.html
Prof. Nunes
SuperSuper Remédios Remédios para para QuemQuem??
DQOI - UFC85
Prof. Nunes
Propriedades Propriedades BiológicasBiológicas de de EstereoisômerosEstereoisômeros
 Sugestão de LeituraSugestão de Leitura
DQOI - UFC86
Prof. Nunes
Propriedades Propriedades BiológicasBiológicas de de EstereoisômerosEstereoisômeros
 Sugestão de LeituraSugestão de Leitura
DQOI - UFC87
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC88
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC89
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC90
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC91
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC92
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC93
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC94
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC95
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC96
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC97
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC98
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC99
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC100
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC101
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC102
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC103
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC104
Prof. Nunes
ExercíciosExercícios
DQOI - UFC105