Aula 4 - Estereoquímica

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Estereoquímica
McMurry Organic Chemistry 6th edition Ch 9 (c) 
2003
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Estereoquímica
� Alguns objetos não são os mesmos que suas 
imagens de espelho (tecnicamente, eles não 
têm nenhum plano de simetria).
� Uma luva direita é diferente de uma luva 
esquerda (lateralidade).
� Moléculas orgânicas (incluindo muitas 
drogas) têm esta característica que resulta 
de padrões de substituição no carbono sp3 
hibridizado.
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Enantiômeros – imagens especulares
� Moléculas existem como objetos tridimensionais;
� Algumas moléculas não são iguais às suas imagens 
no espelho;
� Estas são estereoisômeros chamados enantiômeros
- são moléculas que são imagens no espelho uma da 
outra e não são sobreponíveis, nem por rotação, 
nem por translação.
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Enantiômeros e o carbono tetraédrico
� Enantiômeros são moléculas cujas imagens 
especulares não são superponíveis;
� Isso é ilustrado por enantiômeros de ácido láctico.
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Exemplos de enantiômeros
� Moléculas que possuem um carbono com 4 
diferentes substituintes têm uma imagem de 
espelho não superponível – enantiômero.
� Construa modelos moleculares para ver isso.
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Enantiômeros do ácido lático
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A razão para a lateralidade: quiralidade
� Moléculas que não são superponíveis com 
suas imagens de espelho são quirais
(apresentam lateralidade). 
� Um plano de simetria divide uma molécula 
inteira em duas peças que são imagens de 
espelho exatas.
� Uma molécula com um plano de simetria tem 
a sua imagem de espelho idêntica e é dita 
aquiral.
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Quiralidade
� Se um objeto tem um plano de simetria é
necessariamente o mesmo que a sua 
imagem de espelho.
� A falta de um plano de simetria é chamada 
de "lateralidade", quiralidade.
� Mãos, luvas são exemplos de objeto quiral.
� Eles têm uma versão "esquerda" e outra 
“direita“.
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Plano de simetria
� O plano divide o balão 
em duas partes iguais.
� Não existe um plano 
que divida a uma mão 
em duas partes iguais.
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Centro de quiralidade
� Um ponto em uma molécula onde quatro diferentes grupos (ou 
átomos) estão ligados ao carbono é chamado um centro de 
quiralidade.
� Há duas estruturas tridimencionais não superponíveis nas quais 
4 diferentes grupos (ou átomos) se ligam a um átomo de 
carbono.
� Se dois grupos são iguais, então há apenas uma estrutura.
� Uma molécula quiral geralmente tem pelo menos um centro de 
quiralidade.
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Centros de quiralidade em moléculas quirais
� Grupos são considerados "diferentes" se não há qualquer variação 
estrutural (se os grupos não podem ser sobrepostos, eles são 
diferentes).
� Em moléculas cíclicas, comparamos seguindo em cada direção de 
um anel.
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Atividade ótica
� Um feixe de luz, ao passar através de um polarizador, 
torna-se plano-polarizada.
� A luz plano-polarizada que passa através de uma
solução de compostos aquirais mantém seu plano
inalterado.
� Já soluções de compostos quirais fazem rodar este
plano e as moléculas são ditas ativas oticamente.
� Este fenômeno foi descoberto por Biot no início do 
século XIX.
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Atividade ótica
� A luz passa através de um polarizador de 
plano
� Plano da luz polarizada é girado em soluções 
de compostos opticamente ativos
� Medido com o polarímetro
� Rotação, em graus, é α
� Rotação no sentido horário é chamada 
dextrógiro
� No sentido anti-horário, é levógiro
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Medida da rotação ótica
� Um polarímetro mede a rotação do plano-polarizada que 
passou através de uma solução.
� A fonte passa através de um polarizador e, em seguida, é
detectada em um segundo polarizador.
� O ângulo entre os planos de entrada e saída é a rotação ótica.
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Um polarímetro simples
� Medidas medida de 
rotação do plano 
polarizada luz.
� Operador alinha 
polarizador 
analisador e ângulo 
de medidas entre a 
entrada e saída de 
luz.
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Rotação específica
� Para ter uma base de comparação, define-se rotação 
específica, [α]D para um composto oticamente ativo.
� [α]D = rotação observada/(percurso ótico x concentração)
= α/(l x C) = graus/(dm x g/mL).
� Rotação específica é observadas em 1 g/mL em solução 
na célula com um caminho ótico de 10 cm, usando luz de 
vapor de sódio metálico (589 nanômetros).
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Rotação específica e moléculas
� Propriedade característica de um composto que é
oticamente ativo - o composto deve ser quiral.
� A rotação específica do enantiômero é igual em 
magnitude, mas de sinal contrário.
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Descoberta de enantiômeros por
Pasteur (1849)
� Louis Pasteur descobriu que sais de amônio de ácido tartárico
se cristalizam em dois tipos de cristais.
� As rotações óticas de soluções de igual concentração desses
sais apresentam rotações óticas opostas.
� As soluções contêm os isômeros especulares, chamados de 
enatiômeros. Eles se cristalizam em duas formas distintas. Este 
evento é raro.
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Estrutura tridimencional relativa
� O método original era um 
sistema de correlação, 
classificação de 
moléculas relacionadas 
em "famílias" focadas em 
hidratos de carbono
Correlacionar a D - e L-
gliceraldeído
D-eritrose é a imagem de 
espelho do L-eritrose
� Isto não se aplica em 
geral!!!
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Regras de sequência para 
especificação de configuração
� Um método geral aplica-se para a configuração em 
cada centro de quiralidade (não para a molécula 
inteira);
� A configuração é especificada pelas posições 
relativas de todos os grupos em relação uns aos 
outros no centro de quiralidade;
� Os grupos são classificados em uma sequência de 
prioridade definida e comparados;
� A relação dos grupos em ordem de prioridade no 
espaço determina o rótulo aplicado à configuração, 
de acordo com uma regra.
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Regras de sequência (IUPAC)
� Atribuir cada prioridade de 
grupo de acordo com o 
esquema de Cahn-Ingold-Prelog
com o grupo de prioridade mais 
baixo, apontando para fora, 
olhar para grupos de 3 restantes 
em um plano.
� No sentido horário, é designado 
R (do latim para "direito").
� No sentido anti-horário, é
designado S (da palavra latina 
para "esquerda").
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Configuração R no centro de quiralidade
� Grupo de prioridade mais baixo está
apontado para trás, e direção de outros 3 de 
prioridades superiores é no sentido horário.
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Exemplos de aplicação de regras 
de sequência
Se a prioridade mais baixa 
está trás, no sentido 
horário é R e no sentido 
anti-horário é S.
R = reto
S = sinistro