4 isomeria

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ISOMERIA
Isômeros: Compostos que apresentam a mesma fórmula molecular porém, suas estruturas são diferentes. 
Isomeria
Estrutural: átomos ligados em sequência diferente.
Estereoisomeria (isomeria espacial): Os estereoisômeros diferem um do outro pelo arranjo espacial dos átomos.
Confôrmeros
Enantiômeros
Diastereoisômeros
MOLÉCULAS QUIRAIS
Estruturas que não são sobreponíveis à sua imagem especular
Estruturas que são sobreponíveis à sua imagem especular são aquirais
Uma molécula não será sobreponível à sua imagem especular quando ela não apresentar um plano de simetria
Moléculas quirais não apresentam plano de simetria !
Plano de simetria – plano que divide uma estrutura em duas partes iguais
MOLÉCULAS QUIRAIS
Quais moléculas apresentam um plano de simetria
MOLÉCULAS QUIRAIS
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
- A luz pode ser tratada como uma onda eletromagnética 
Luz polarizada
Analogia: ondas na água 
Um objeto flutuando na água se move para cima e para baixo em uma direção perpendicular àquela para onde a onda está se deslocando
Visão frontal
A oscilação ocorre em uma única direção
MOLÉCULAS QUIRAIS
Luz polarizada
A luz pode ser tratada da mesma maneira:
A luz é uma onda eletromagnética que oscila em uma direção perpendicular à direção que ela está se movendo
No entanto, ao contrário de uma onda na água, a luz (não polarizada) pode oscilar em todas as direções perpendiculares àquela para onde luz está se deslocando.
Visão frontal
A oscilação ocorre em diferentes direções
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
MOLÉCULAS QUIRAIS
Luz polarizada
- Na luz polarizada a oscilação ocorre em apenas uma direção (a oscilação é limitada apenas a um plano – são selecionados os raios que oscilam no mesmo plano)
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
Visão frontal
A oscilação ocorre em uma única direção
COMO OBTER LUZ POLARIZADA
Inúmeros processos e fenômenos físicos podem converter a luz em luz plano-polarizada, bloqueando ou removendo todas as vibrações, exceto aquelas que ocorrem no plano da polarização.
Água – gelo – neve – areia - asfalto
Luz incidente – não polarizada
Luz refletida – polarizada
Paralela à superfície
A luz refletida como brilho da água, areia, neve, gelo, asfalto e outras superfícies se torna polarizada, com o plano de polarização paralelo à superfície refletora 
COMO OBTER LUZ POLARIZADA
Óculos com lentes polarizadas - as lentes são feitas de filtros polarizadores que bloqueiam todos os planos de vibração, com exceção de um – o plano vertical, perpendicular às superfícies horizontais que emitem brilho
Lente polarizadora
Água – gelo – neve – areia - asfalto
Lente polarizadora
Bloqueia o brilho emitido pelas superfícies 
COMO OBTER LUZ POLARIZADA
Consiste de cristais de calcita cortados em ângulos específicos e colados com uma resina (bálsamo do Canadá) que apresenta um índice de refração diferente. 
Prisma de Nicol
A polarização da luz se dá pelo fato do índice de refração não ser o mesmo para todos os raios, na calcita. Com isso, em função do ângulo com o qual o mineral foi cortado, apenas um dos raios consegue atravessar o prisma, enquanto que o outro sofre reflexão total.
Sofre reflexão total na interface da resina, pois o ângulo de incidência excede o ângulo crítico para a interface
MOLÉCULAS QUIRAIS
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
O desvio da luz plano-polarizada pode ser medido com o auxílio de uma polarímetro
O valor da rotação depende:
Natureza da substância
Concentração da solução
Do comprimento do tubo de amostra
Da temperatura
Do comprimento de onda da luz utilizada
Do solvente onde a amostra está solubilizada
MOLÉCULAS QUIRAIS
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
Para comparar com precisão as medidas de polarização de várias amostras, todas as variáveis devem ser especificadas;
Para converter as medidas a uma base mais sistemática define-se uma quantidade chamada rotação específica – [α]
 [α] =		 rotação observada
	comprimento do tubo (dm) x concentração (g/ml)
ROTAÇÃO 
ESPECÍFICA
 [α]D25 = - 32,20 CHCl3 (c = 2,05) 
Temperatura: 25oC
A fonte de luz do polarímetro é uma lâmpada de sódio
Solvente 
Concentração (g/ml) 
MOLÉCULAS QUIRAIS
Moléculas quirais são capazes de desviar o plano da luz polarizada
EXEMPLO:
Aplicação: A rotação específica é utilizada na caracterização de substâncias quirais 
Um composto (0,3g) é dissolvido em clorofórmio a um volume total de 10 ml. Quando esta solução é colocada em um tubo de 20 cm, observa-se uma rotação ótica de + 7,520 na linha D do sódio a 25oC. Qual é a rotação específica e como ela deve ser apresentada. 
 Uma molécula pode apresentar uma região onde há duas possibilidades de arranjo para os átomos no espaço;
Essa região é chamada de centro estereogênico (ou centro quiral);
Esses dois arranjos possíveis são chamados de configurações e existem duas possibilidades de configuração: R ou S.
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Localizando centros estereogênicos → Carbono com quatro ligantes diferentes
OBS: Outros átomos podem ser centros esterogênicos. No entanto, nesse curso, iremos considerar apenas o carbono
Exemplo
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Centro estereogênico
Dois arranjos possíveis
As estruturas não são sobreponíveis
EXERCÍCIOS
Não é um centro estereogênico
Não é um centro estereogênico
Centro estereogênico
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Determinando a configuração do centro estereogênico:
- Existem dois passos para a determinação da configuração de um centro estereogênico:
Determinar a ordem de prioridade dos grupos ligados ao centro estereogênico
Usar a orientação desses números para determinar a configuração
Ordem de prioridade 
Os quatro átomos ligados ao centro estereogênico são ranqueados com números de 1 a 4, de acordo com o número atômico dos átomos.
1 – átomo de maior número atômico
4 – átomo de menor número atômico 
- No caso de dois átomos iguais, analiso os grupos ligados a esse átomo.
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Determinando a configuração do centro estereogênico:
Centro estereogênico
O → Z = 8
C → Z = 6
H → Z = 1
1
4
C
H
H
H
H
H
?
?
1
4
3
2
EXERCÍCIOS – dar a ordem de prioridade
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Determinando a configuração do centro estereogênico:
Determinação da configuração
O grupo de menor prioridade deve estar para trás do plano
Analisa-se se os números 1, 2 e 3 estão indo no sentido horário ou anti-horário 
1
4
3
2
4
1
2
3
Rotação no sentido horário
CONFIGURAÇÃO - R
Rotação no sentido anti-horário
CONFIGURAÇÃO - S
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Determinar se é R ou S
CENTROS ESTEREOGÊNICOS
Encontrar o centro estereogênico e determinar a configuração
PROJEÇÃO DE FISCHER
A projeção de Fischer é útil para desenhar moléculas que apresentam muitos centros QUIRAIS, em sequência
Não há necessidade de desenhar ligações em traço cheio, desenha-se apenas linhas retas
Bastante utilizada na representação de carboidratos
20
PROJEÇÃO DE FISCHER
=
=
Os grupos na horizontal estão para frente do plano
O carbono mais oxidado, em geral, fica para cima
EXEMPLOS
ENANTIÔMEROS
Substâncias que apresentam relação objeto/imagem especular mas não são sobreponíveis
Substâncias quirais
Diferenças entre os enantiômeros
Ambos apresentam as mesmas propriedades físico-químicas
Uma exceção: rodam a luz polarizada com a mesma magnitude, mas um roda para a direita e o outro roda para a esquerda 
PF = 53o C
pKa = 3,8
Solúvel em água
[α]54621.5 = - 2,6o 
PF = 53o C
pKa = 3,8
Solúvel em água
[α]54621.5 = + 2,6o 
Desvia a luz para a esquerda
Desvia a luz para a direita
ENANTIÔMEROS
DESENHAR OS ENANTIÔMEROS
ENANTIÔMEROS
Enantiômeros podem ser descritos como R ou S
Enantiômeros podem ser descritos como (+)ou (-)
OBS: O lado do desvio da luz polarizada não tem nenhuma relação com o fato do centro estereogênico ser R ou S. Um enantiômero R pode desviar a luz polarizada tanto para a esquerda quanto para a direita. O mesmo é válido para o enantiômeros S.
CONFIGURAÇÃO DO CENTRO ESTEREOGÊNICO
ROTAÇÃO DA LUZ POLARIZADA
Desvia a luz polarizada para a esquerda
Desvia a luz polarizada para a direita
Enantiômeros podem ser descritos como (d) ou (l)
ROTAÇÃO DA LUZ POLARIZADA
Desvia a luz polarizada para a esquerda
Desvia a luz polarizada para a direita
(l) – levógiro
(d) - destrógiro
Enantiômeros podem ser descritos como D ou L
Nomenclatura relativa à configuração do gliceraldeído
Hidroxila para a direita
Hidroxila para a esquerda
MISTURAS RACÊMICAS
Mistura de enantiômeros contendo 50% de cada um
Não apresenta atividade ótica (o desvio da luz polarizada é zero)
PF = 53o C
pKa = 3,8
Solúvel em água
[α]54621.5 = - 2,6o 
PF = 16,8o C
[α]54621.5 = 0
MISTURA RACÊMICA
50%
50%
PF = 53o C
pKa = 3,8
Solúvel em água
[α]54621.5 = + 2,6o 
Estereoisomeria (isomeria espacial): Os estereoisômeros diferem um do outro pelo arranjo espacial.
Confôrmeros
Enantiômeros
Diastereoisômeros
DIASTEREOISÔMEROS
São estereoisômeros que não apresentam relação objeto/imagem especular
enantiômeros
enantiômeros
diastereoisômeros
diastereoisômeros
DIASTEREOISÔMEROS
Diastereoisômeros apresentam propriedades físico-químicas diferentes
(1R, 2S)-(-)-efedrina
(1S, 2R)-(+)-efedrina
PF = 40o C
[α]D20 = - 6,3o 
PF = 40o C
[α]D20 = + 6,3o 
(1S, 2S)-(+)-pseudoefedrina
(1R, 2R)-(-)-pseudoefedrina
PF = 117o C
[α]D20 = + 52o 
PF = 117o C
[α]D20 = -52o 
DIASTEREOISÔMEROS
DIASTEREOISÔMEROS
Isômeros E/Z (ou isômeros cis/trans)
Uma dupla ligação não apresenta livre rotação
E ou trans
P.F. 299-300o C
Z ou cis
P.F. 140-142o C
COMPOSTOS MESO
Compostos que apesar de apresentarem centros estereogênicos são simétricos
Objeto e imagem especular são sobreponíveis
Qual a relação entre os pares? (idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros) 
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
Estereoisômeros apresentam diferentes arranjos espaciais
Devido a isso, cada estereoisômeros pode interagir de maneira diferente com uma biomolécula
Mesmo enântiômeros, que apresentam as mesmas propriedades físicas, podem interagir de maneira diferente com biomoléculas.
Porquê?
Determinadas moléculas, como por exemplo os fármacos, interagem com receptores proteicos e enzimas, que são estruturas quirais e com elevado nível de organização
Como essas estruturas são quirais, a molécula que interage com ela deve ter um arranjo espacial muito bem definido
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
Transcriptase reversa do HIV
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
Noradrenalina – hormônio liberado pelo organismo em situações de stress
Produz efeitos como o aumento dos batimentos cardíacos, aumento da pressão sanguínea, dilatação das pupilas, dilatação da passagem de ar pelos pulmões
Torno o organismo apto a enfrentar situações de stress
APRESENTA EM SUA ESTRUTURA UM CENTRO QUIRAL DE CONFIGURAÇÃO ABSOLUTA R
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
A noradrenalina se liga em receptores localizados na membrana celular (receptores alfa)
R
S
Consegue se ligar aos três sítios de interação
Liga-se apenas a dois sítios
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
Quando esse fármaco foi lançado no mercado, ele era considerado seguro para o uso de grávidas, sendo administrado como uma mistura racêmica.
No entanto, o enantiômeros S da talidomida leva à má formação congênita, afetando principalmente o desenvolvimento normal dos braços e pernas do bebê. 
QUIRALIDADE E ATIVIDADE BIOLÓGICA
(-) - mentol
O (+)-limoneno, isômero encontrado principalmente nas cascas da laranja, está relacionado à atividade inseticida do óleo essencial da laranja.