Aula - Estereoquimica

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ANDRÉIA S. MAGATON
Setembro - 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECONCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
COMPLEMENTOS DE QUÍMICA
ISÔMEROS
- Com a mesma fórmula molecular C4H10,
podemos arranjar os quatro átomos de
carbono em duas estruturas moleculares
diferentes e, conseqüentemente temos duas
substâncias distintas!
- Com a fórmula molecular C20H42 podemos
agrupar seus vinte átomos de carbono em
366.319 arranjos ou substâncias diferentes.
Este fenômeno na Química é denominado
ISOMERIA
ISÔMEROS
- A substância A é um líquido incolor, que ferve
a 78,5 °C e apresenta uma certa reatividade
química;
- A substância B é um gás incolor, que se
liquefaz somente a -23,6 °C e tem reatividade
química muito baixa.
Como são possíveis diferenças tão grandes, se
A e B têm a mesma fórmula C2H6O?
Existem duas substâncias, que chamaremos de A
e B, com a mesma fórmula molecular C2H6O:
ISÔMEROS
Simplesmente porque esses átomos estão
arrumados diferentemente:
A substância A é um
álcool: ETANOL
A substância B é um
éter: METÓXIMETANO
A e B são ISÔMEROS!
ISÔMEROS
ISÔMEROS: são compostos com a mesma fórmula
molecular mas que apresentam fórmulas estruturais
diferentes e, portanto, não são idênticos.
A palavra ISÔMERO vem do grego ISOS (igual); MERO
(parte); A isomeria, na Química, é semelhante ao da
existência de palavras diferentes pela simples permutação
de letras como, por exemplo, AMOR e MORA.
A isomeria é muito comum na Química Orgânica:
- Com a fórmula C5H12 existem 3 isômeros.
- Com a fórmula C10H22 existem 75 isômeros.
- Com a fórmula C20H42 existem 366.319 isômeros.
ISÔMEROS
A isomeria pode ser dividida em constitucional e
espacial (estereoisomeria)
Isômeros Constitucionais
Isômeros Constitucionais ou Estruturais: São
compostos com a mesma composição elementar, mas
com os átomos ligados de maneiras diferentes.
C4H10:
Isômeros Constitucionais
C2H6O:
C4H9Cl:
Isômeros Constitucionais
C3H6O:
Estereoquímica
Estereoquímica
- Ramo da química que estuda as disposições
espaciais das moléculas;
- Desenvolveu-se a partir de estudos do
químico e biológo francês Louis Pasteur em
1848;
ESTEREOISÔMEROS
- Estereoisômeros: são estruturas isoméricas que
diferem entre si unicamente pelo arranjo
tridimensional dos seus substituintes;
- Esteroisômeros: têm a mesma fórmula molecular,
mesma conectividade entre os átomos, mas
diferem no arranjo espacial dos átomos;
Isômeros Geométricos e Isômeros Ópticos
ESTEREOISÔMEROS 
Isômeros Geométricos: 
Isômeros cis e trans – resultam da rotação restrita
em torno da ligação dupla ou da estrutura cíclica;
H3C-CH=CH-CH2CH3 H3C-CH=CH-CH2CH3
Ligação Dupla
Ausência de livre rotação
Imagine duas tábuas pelas quais atravessamos um
prego (figura 2a). Existe a possibilidade de girá-las
livremente ao redor desse prego.
Agora imagine que atravessemos dois pregos (figura
2b). Nesse caso, o movimento giratório está travado.
Ligação Dupla
Ausência de livre rotação
O mesmo acontece com ligações covalentes entre
carbonos. Ao longo de uma ligação simples (figura 3)
existe liberdade rotacinoal, mas ao longo de uma dupla
(figura 4), não.
Ligação Dupla
Ausência de livre rotação
Ligação Dupla
Assim, podemos dizer que os dois compostos acima, 
representam a mesma substância.
C C
ClCl
H
H
H
H
C C
HCl
H
H
H
Cl
1,2-dicloroetano (C2H4Cl2)
Ligação Dupla
Não representam o mesmo composto, portanto o nome
– 1,2-dicloroeteno (C2H2Cl2) – não está correto, sendo
necessário acrescentar algo na sua nomenclatura para
diferenciar um do outro;
C C
Cl Cl
HH
C C
Cl H
ClH
Ligação Dupla
Esses dois últimos compostos podem ser definidos
como isômeros, pois são compostos diferentes que
possuem a mesma fórmula molecular (C2H2Cl2).
C C
Cl Cl
HH
C C
Cl H
ClH
Fórmula molecular: C2H2Cl2
Massa molar: 97 g/mol
PE: 600C
Densidade = 1,28 g/cm3
Fórmula molecular: C2H2Cl2
Massa molar: 97 g/mol
PE: 490C
Densidade = 1,26 g/cm3
Ligação Dupla
Como você poder perceber, a diferença entre esses dois
compostos está na disposição geométrica dos grupos
ligados aos carbonos da dupla.
A isso chamamos de ISOMERIA GEOMÉTRICA, e
esses compostos são diferenciados por meio dos
prefixos CIS e TRANS.
C C
Cl Cl
HH
C C
Cl H
ClH
Cis-1,2-dicloroeteno Trans-1,2-dicloroeteno
Ligação Dupla
Ligação Dupla
A nomenclatura é feita adicinando-se o prefixo cis ou
trans para diferenciar os isômeros, sendo adotada a
nomenclatura.
• CIS – para o isômero que possui grupos iguais do mesmo 
lado; 
(CIS = mesmo lado)
• TRANS – para o isômero que possui grupos iguais em 
lados opostos;
(TRANS = lados opostos)
Ligação Dupla
A mosca-doméstica utiliza feromônios para assegurar sua
reprodução. Em geral uma quantidade pequena (por
exemplo, 10-23 grama) de feromônio sexual liberado já é o
suficiente para atrair o macho.
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12—CH3
Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica
Essa substância é um hidrocarboneto de estrutura
relativamente simples, que pode ser produzido em
laboratório.
O uso de feromônio sexual pode atrair os machos para
armadilhas. Sem os machos, deixa de haver reprodução do
inseto e, conseqüentemente, consegue-se reduzir sua
população e combater a propagação de doenças.
Ligação Dupla
Um pesquisador produziu a substância com a fórmula
estrutural a seguir (note que é a mesma do feromônio sexual da
mosca-doméstica). No entanto, verificou que essa substância
não atraía os insetos. O que teria saído errado?
Analisando a fórmula estrutural do feromônio, podemos prever
a existência de isômeros geométricos para a substância.
Provavelmente, apenas um dos isômeros (o cis ou o trans)
deve atuar como feromônio. O pesquisador obteve em seu
laboratório o outro isômero, que, ao que tudo indica, não deve
ser ativo como feromônio. De fato, as pesquisas detalhadas
revelam que o isômero cis é o que atua como feromônio sexual
da mosca-doméstica, enquanto o trans não tem o efeito sobre
os machos da espécie.
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12—CH3
Ligação Dupla
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12—CH3
Feromônio sexual produzido
pela mosca-doméstica (CIS)
Composto produzido pelo
pesquisador (TRANS)
Isômeros Geométricos 
Nem todos os compostos que apresentam ligação
dupla entre átomos de carbono apresentam
isômeros geométricos;
Havendo dois grupos iguais ligados ao mesmo átomo
de carbono da dupla ligação, está eliminada a
possibilidade de isomeria geométrica:
A) Compostos que não apresentam isômeros
geométricos:
ESTEREOISÔMEROS 
B) Compostos que apresentam isômeros
geométricos:
Os isômeros geométricos ou cis-trans de um
composto diferem entre si nas suas constantes físicas
(ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade,
solubilidade, etc.), em certas propriedades químicas
e biológicas.
Isômeros Geométricos 
Os isômeros geométricos fazem parte 
do grupo de diastereoisômeros
ISÔMEROS ÓPTICOS 
- Bromoclorofluorometano: CHBrClF
C H
F
Cl
Br
CH
F
Br
Cl
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
Mão direita Mão esquerda
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
Enantiômeros: 
Estereoisômero que não é superponível à sua
imagem no espelho.
Refere-se à relação entre pares de objetos.
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
- Quiralidade: do grego “cheir”, mão.
Um objeto que não é superponível à sua
imagem;
- Aquiral: objeto que não possui quiralidade;
Tem pelo menos um elemento de simetria;
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
- Clorodifluorometano: CHClF2
C F
H
Cl
F
CF
H
F
Cl
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
- Como sabemos quando esperar a
possibilidade de enantiômeros?
- Construindo modelos moleculares;
- Detectar a presença de um carbono tetraédrico
assimétrico:
- CHXYZ: existem duas moléculas!
- CH3X: apenas uma molécula
- CH2XY: apenas uma molécula
ENANTIÔMEROS E MOLÉCULAS QUIRAIS 
- Presença de um carbono assimétrico: carbono
ligado a quatro grupos diferentes;
Apenas carbonos que fazem ligações 
simples!!!!
SIMETRIAE QUIRALIDADE 
- Presença de Elementos de Simetria: a
molécula não será quiral!
- Plano de Simetria: é um plano imaginário que
secciona a molécula e faz com que a parte que
está em um dos lados seja a imagem no
espelho da parte que está no outro lado.
SIMETRIA E QUIRALIDADE 
Nomenclatura de Estereoisômeros: 
O Sistema R, S
- Os dois enantiômeros do ácido lático são os
seguintes:
- Nome: Ácido 2-hidróxipropanóico:
C
CO2H
OH
H3C
H C
CO2H
HO H
CH3
(I) (II)
Nomenclatura de Estereoisômeros: 
O Sistema R, S
1) Atribuir aos grupos ligados ao carbono prioridades 1,
2, 3 e 4, sendo 1 a prioridade máxima. Os átomos de
maior número atômico têm maior prioridade;
 Quando dois ou mais átomos ligados diretamente ao
carbono tiverem a mesma prioridade, devem-se então
comparar, um a um, os dois elementos de maior
prioridade ligados a eles.
Nomenclatura de Estereoisômeros: 
O Sistema R, S
2) Visualizar a molécula, de modo que o grupo de menor
prioridade se encontre o mais afastado possível do
observador. Os outros três grupos deverão estar
projetados em direção do observador.
3) Traçar uma seta, partindo do grupo de prioridade 1,
passando pelo de prioridade 2, até chegar ao de
prioridade 3:
sentido horário: R
sentido anti-horário: S
Nomenclatura de Estereoisômeros: 
O Sistema R, S
- Pode-se traçar a seta passando pelo grupo de menor 
prioridade (4) mas NUNCA passando pelo grupo (3):
C
OH
H3C
CO2H
H
1
2
3
4
C
OH
H3C
CO2H
H
1
2
3
4
X
Projeções de Fischer
C
F
ClH
Br
H
Cl
Br F
Nomenclatura de Estereoisômeros: 
O Sistema R, S
- Se estiver na horizontal, ou para frente do plano,
deve-se considerar que a configuração real é
contrária à encontrada. Ou seja, se achou S, trocar
por R e vice-versa.
- Quando os grupos ligados ao carbono forem
poliatômicos, a prioridade será maior quanto maior
for o número atômico do átomo ligado diretamente
ao carbono assimétrico;
- Quando dois ou mais átomos ligados diretamente ao
carbono tiverem a mesma prioridade, devem-se
então comparar os próximos átomos, um a um,
utilizando o mesmo critério de número atômico;
Propriedades dos Enantiômeros
- Como diferenciá-los?
- Diferenciam-se em relação à atividade óptica:
quando um feixe de luz plano-polarizada
atravessa uma solução de um enantiômero
puro.
- Diferenciam-se em relação à atividade
biológica
Propriedades Físicas dos Enantiômeros
Propriedade 
Física
(R)- Ácido 
Lático
(S)- Ácido 
Lático
Ponto de 
Fusão
53°C 53°C
Ponto de 
Ebulição
122°C 122°C
Densidade 1,206 g.mL-1 1,206 g.mL-1
Atividade Óptica
 Polarímetro : Luz Plano-Polarizada:
 Ausência de substâncias ou presença de uma substância
aquiral no Tubo de Amostra do polarímetro:
Atividade Óptica
 Presença se substância quiral no Polarímetro:
Atividade Óptica
Atividade Óptica
Atividade Óptica
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