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Estereoquímica (Isomeria Óptica)

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1 
Estereoquímica 
Prof. Dr. Ronaldo Teixeira Pelegrini 
 
Estereoquímica e Estereoisomeria 
Os fundamentos científicos da Química Orgânica assentam-se na relação entre estrutura 
molecular e propriedades. A parte da Química que trata da estrutura em três dimensões chama-se 
Estereoquímica. 
Um aspecto da Estereoquímica é a estereoisomeria. Os compostos químicos chamados de 
estereoisômeros diferem uns dos outros apenas pela maneira como seus grupos ligantes dispõem-se 
no espaço. 
Há pares de estereoisômeros em que as diferenças de estrutura, e portanto de propriedades, 
são tão pequenas, que de todas as medidas físicas que se podem realizar, apenas uma, o desvio da 
luz polarizada, permite distinguir um do outro. 
 
O que é atividade óptica? 
Uma Substância opticamente ativa é toda aquela que produz rotação do plano da luz 
polarizada. Se a rotação do plano for para direita diz-se que a substância é dextrógira; se for para 
esquerda diz-se levógira. Também se pode utilizar os símbolos + e – para indicar rotações para a 
direita e para a esquerda respectivamente. 
 
O que é Carbono Quiral? 
Um carbono quiral é um átomo de carbono que possui quatro grupos diferentes ligados a ele. 
Se dois ou mais grupos que estão unidos ao átomo tetraédrico são iguais, a molécula é sobreponível 
à sua imagem especular é aquiral. 
 
O que é um Centro Quiral? 
Um átomo de carbono a que se ligam quatro grupos diferentes constitui um centro quiral. 
 
O que são Enantiômeros? 
Dois isômeros que são a imagem um do outro num espelho plano, dizem-se enantiômeros. 
O enantiomerismo ocorre somente com os compostos cujas moléculas são quirais. 
A Quiralidade da molécula é a condição necessária e suficiente para a existência de 
enantiômeros. Quer dizer: um composto cujas moléculas são quirais pode existir como um, ou outro, 
enantiômeros; um composto cujas moléculas são aquirais não tem enantiômeros. 
Os enantiômeros têm propriedades físicas idênticas, exceto o sentido da rotação do 
plano da luz polarizada. A enantiomeria é a condição necessária para a existência da Isomeria 
óptica. 
 
 
 2 
Quiralidade 
O que são Moléculas Quirais? 
As moléculas que não são sobreponíveis às respectivas imagens no espelho plano dizem-se 
quirais. Para todas as moléculas que contêm um único átomo de carbono quiral se constatará a 
possibilidade da existência de um par de enantiômeros. 
 
No 2-butanol o carbono quiral é o carbono 2 (o centro quiral). Os quatro grupos diferentes 
que estão unidos ao carbono 2 indica esse centro, e a molécula é quiral. 
 
 
CH3 – C
*– CH2 – CH3 
 
Todas as moléculas quirais possuem um centro quiral? 
 
Existem moléculas que são quirais e não apresentam centros quirais. Um exemplo é a 
estrutura do 1,3-dicloroaleno. 
 
 
 
 
 
Estas duas moléculas não se sobrepõem em suas imagens especulares e são portando 
quirais. Elas não possuem um átomo tetraédrico com quatro grupos diferentes. A presença, ou 
ausência de um centro quiral não constitui, portanto critério absoluto de quiralidade. 
 
Todas as moléculas que possuem um Centro Quiral são quirais? 
 
A molécula do Cis-1,2-ciclopentanodiol apresenta dois centros quirais e não é quiral. Já o 
composto Trans-1,2-ciclopentanodiol que apresenta os mesmos centros quirais é uma molécula 
quiral (pode apresentar isomeria óptica). 
 
 
 
 
 Cis-1,2-ciclopentanodiol Trans-1,2-ciclopentanodiol 
 (molécula aquiral) (molécula quiral) 
 
O Plano de Simetria 
Outros atributos que podem ajudar a reconhecer uma molécula quiral ou aquiral são 
baseados na presença de alguns elementos de simetria na molécula. Um plano de simetria é 
definido como sendo um plano imaginário que divide a molécula de tal modo que as duas metades 
da molécula são reflexos especulares uma da outra, neste caso a molécula será aquiral. 
H 
OH 
H H 
 
OH OH 
C = C = C 
H 
Cl 
H 
Cl 
C = C = C 
H 
Cl 
H 
Cl 
OH H 
 
H OH 
 3 
Nomenclatura dos enantiômeros: O sistema R-S 
Dois compostos enantiomérico diferentes podem ser formados a partir de uma mesma 
estrutura. Por exemplo, o 2-butanol pode existir em duas estruturas possíveis. 
Como diferenciá-los pela nomenclatura? 
 
 
 
 
 
 
Para resolver esta questão é que foi inventada a designação R e S 
 
Como é feita a designação R e S ? 
Cada grupo ligado a um carbono quiral recebe um número de prioridade de 1 a 4. 
A prioridade é definida pelo número atômico do átomo que está ligado diretamente ao 
carbono quiral. 
- Ao grupo com o maior número atômico se atribui o número de prioridade 1; ao grupo 
com o número atômico imediatamente menor se dá o número 2 e assim por diante até a prioridade 4 
ao menor átomo. 
- Quando o número atômico dos átomos diretamente unidos ao carbono quiral forem 
iguais, analisa-se o conjunto de átomos dos grupos ligados até que se possa tomar a decisão. 
 - Depois de numerada coloca-se o grupo de menor prioridade do lado oposto aos seus 
olhos e conta de 1 a 3 fazendo um círculo. Se o círculo for formado para direita terá a designação R. 
Se for formado para esquerda a designação será S. 
- Grupos com ligações duplas ou triplas receberão prioridades como se ambos os átomos 
fossem duplicados ou triplicados. 
Assim a nomenclatura das duas estruturas do 2-butanol será: 
 
 
 
 
 
R-2-Butanol S-2-Butanol 
 
Importante ressaltar que não há correlação entre as designações R e S e a direção de 
rotação da luz polarizada. A direção do desvio da luz polarizada é designada por dextrógiro e 
levógiro. 
C2H5 
OH 
H 
H3C 
C2H5 
HO 
H 
CH3 
C2H5 
OH 
H 
H3C 
C2H5 
HO 
H 
CH3 
1 
2 
3 1 
2 
3 
4 4 
 4 
 
Modificação racêmica 
A uma mistura em partes iguais de um e outro enantiômero chama-se uma modificação 
racêmica. Uma modificação racêmica é opticamente inativa: misturada quantidades iguais de dois 
enantiômeros, a rotação causada pelas moléculas de um é anulada pela rotação igual e contrária das 
moléculas do outro. 
Utiliza-se o símbolo ± para indicar a natureza racêmica de uma dada amostra, como, por 
exemplo, em acido láctico (±) ou em 2-metil-butanol-1 (±). 
 
Excesso Enantiomérico (ee) 
 Uma mistura racêmica não apresenta excesso enantiomérico. Ou melhor o excesso 
enantiomérico é igual a zero. 
 Excesso Enantiomérico 
 50% de estrutura R e 50% de estrutura S = mistura racêmica (ee = 0) 
 100% de estrutura R (ee = 100%) - Composto enantiomericamente Puro 
 90% de estrutura R e 10% de estrutura S (ee = 80%) 
 95% de estrutura R e 5,0% de estrutura S (ee = 90%) 
 
Compostos com dois centros quirais diferentes 
 Muitas moléculas orgânicas contêm mais de um centro quiral. O composto 2,3-dicloro-
pentano é um exemplos de substância com 2 centros quirais diferentes. Este composto pode existir 
em 4 estruturas diferentes, diferindo apenas no arranjo dos seus grupos ligantes no espaço, elas 
representam estereoisômeros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As estruturas I e II são imagens especulares e, portanto pares enantioméricos, assim como 
as estruturas III e IV. 
As estruturas I e III; I e IV; II e III; II e IV são estereoisômeros porque não são 
sobreponíveis, no entanto, elas não são imagens especulares uma da outra, são, portanto, 
diasteroisômeros. 
Cl 
H 
H3C 
C2H5 
H 
Cl 
Cl 
H 
CH3 
C2H5 
H 
Cl 
Cl 
H 
H3C 
C2H5 
H 
Cl 
Cl 
H 
CH3 
C2H5 
H 
Cl 
I II III IV 
S 
S 
S R 
S 
R 
R 
R 
 5 
Compostos com dois centrosquirais iguais 
Estudemos agora compostos que apresentam dois centros quirais iguais. Partimos do 
composto 2,3-dicloro-Butano: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estas estruturas apresentam dois carbonos quirais iguais. Mas, as estruturas I e II são 
enantiômeros e, portanto apresentam Isomeria Óptica. As estruturas III e IV são imagens 
sobreponíveis (se virar a estrutura IV de ponta cabeça ela é igual a estrutura III). Elas apresentam 
plano de simetria. Isto significa que não apresentam Isomeria Óptica (neste caso elas são a mesma 
estrutura). 
A estrutura III ou a IV configura o fenômeno que é denominado de MESO. O composto 
MESO apesar de possuir dois centros quirais não apresenta Isomeria Óptica. Um centro desvia a luz 
para direita e o outro desvia a luz para esquerda em ângulos iguais. Na estrutura meso existe uma 
compensação interna, por isso não apresenta Isomeria Óptica. 
 
Conclusões 
Desta forma, pode-se concluir neste breve estudo de estereoquímica que: 
- Os estereoisômeros são compostos que diferem somente no arranjo de seus átomos no 
espaço, são moléculas diferentes, que apresentam propriedades físicas iguais, exceto o desvio do 
plano da luz polarizada. 
- Para que as moléculas apresentem isomeria óptica é necessário que a molécula seja quiral. 
- Os estereoisômeros podem ser divididos em: enantiômeros, diasteroisômeros e meso. 
- Os enantiômeros são moléculas que possuem as mesmas conexões entre grupos ligantes e são 
imagens especulares que não são sobreponíveis. 
- Os diasteroisômeros são moléculas que possuem as mesmas conexões entre grupos ligantes, 
mas diferem na orientação espacial, não são imagens um do outro e não são sobreponíveis. 
- meso possuem os mesmos grupos ligantes e não diferem na orientação espacial, são 
sobreponíveis, portanto não apresentam isomeria óptica. 
- A nomenclatura R, S proposta para compostos isoméricos é uma maneira simples de 
reconhecer em qualquer parte do mundo a forma como os substituintes de um carbono quiral se 
orientam no espaço. 
Cl 
H 
H3C 
CH3 
H 
Cl 
I 
Cl 
H 
CH3 
H3C 
H 
Cl 
II 
Cl 
H 
H3C 
H3C 
H 
Cl 
III 
Cl 
H 
CH3 
CH3 
H 
Cl 
IV 
R 
R 
R S S 
S R S

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