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ESTEREOQUÍMICA:
Moléculas quirais
Universidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Química
Química Orgânica IF
Isomerismo:
Isômeros constitucionais e estereoisômeros
Isômeros
Isômeros constitucionais Estereoisômeros
Enantiômeros
(isômeros cujos átomos têm 
conectividades diferentes)
(compostos diferentes que têm
a mesma fórmula molecular)
(isômeros que têm a mesma conectividade, mas 
diferem pelo arranjo dos átomos no espaço)
(estereoisômeros que são imagens 
especulares um do outro, que não se 
superpõem)
Diastereoisômeros
(estereoisômeros que não são
imagens especulares um do outro)
Isômeros constitucionais e estereoisômeros
Isômeros constitucionais:
1-cloropropano
Cl Cl
2-cloropropano
OH
etanol
O
éter dimetílico
Diastereoisômeros
Enantiômeros
cis- 1,2-dimetilciclopentanotrans- 1,2-dimetilciclopentanocis- 1,2-dicloroeteno
Cl Cl
trans- 1,2-dicloroeteno
Cl
Cl
Ocorrem apenas em compostos cujas moléculas são quirais
Molécula quiral: NÃO é idêntica a sua imagem no espelho 
Uma molécula quiral e a sua imagem no espelho são enantiômeros
C3H7Cl C2H6O
Estereoisômeros:
Estereoquímica: moléculas quirais
O que é quiralidade?
Objetos que podem existir em formas destros e
canhotos podem ser chamados de objetos quirais
Quase todos os compostos
biológicos com centro quiral ocorrem
naturalmente em apenas uma forma
estereoisomérica.
A quiralidade é recorrente na natureza!
Não quiral
Quiral
Objetos tridimensionais:
quirais ou não quirais
Estereoquímica: moléculas quirais
Significado biológico da quiralidade
HN
O N
O
O
R
S
- Talidomida
- Talidomida
O
O
N
NH
O
O
O
TeratogênicoSedativo
(+)-limoneno (-)-limoneno Fármaco do 
medicamento
Darvon (analgésico)
Fármaco do 
medicamento
Novrad (antitussígeno)
Estereoquímica: moléculas quirais
Importância biológica da quiralidade
O corpo humano é estruturalmente quiral
A maioria das moléculas que constituem os seres vivos são quirais.
Ex: aminoácidos (glicina é o único aquiral)
Geralmente apenas uma das formas de uma molécula quiral ocorre 
em uma determinada espécie (síntese específica)
Receptor quiral → encaixe correto → resposta fisiológica 
Estereoquímica: moléculas quirais
Muitos fármacos são quirais!
Tratamento de angina e
hipertensão arterial
Inativo
Anti-inflamatório comercializado
como mistura
Ativo
Tratamento do glaucoma
Anti-inflamatório Tóxico para o figado
A quiralidade do 2-butanol
Estereoquímica: moléculas quirais
Os modelos I e II não se sobrepõem e representam um par de
enantiômeros.
espelho
----------------------
Estereoquímica: moléculas quirais
É sempre possível um par de enantiômeros quando a molécula contém
um único átomo tetraédrico a que se ligam quatro grupos diferentes
espelhoI II
espelho
rotação
I
II II
I
2-butanol
centro quiral
Possibilidade de enantiômeros
Estereoquímica: moléculas quirais
Não tem centro de quiralidade. Possuem dois ou mais grupos iguais
ligados ao mesmo carbono
sobreponíveis,
não é quiral
2-propanol
Molécula aquiral
espelho
Estereoquímica: moléculas quirais
Exercícios: 
1) Desenhe a estrutura tridimensional do 2-bromopropano e sua 
imagem especular. Eles são sobreponíveis? O 2-bromopropano é 
quiral?
2) Identifique os centros de quiralidade das substâncias abaixo:
Ácido lático Ácido ascórbicoGliceraldeído Estradiol
OH
OH
OHO H
OH
O
CH3
OH
HO
O
O
OH
HO
OH
HO
Estereoquímica: moléculas quirais
Exercícios: 
3) Algumas das moléculas listadas abaixo apresentam centros de
quiralidade; outras não. Escrevas as fórmulas tridimencionais de
ambos os enantiômeros das moléculas quirais.
a) 2-fluorpropano
b) 2-metilbutano
c) 1-clorobutano
d) 2-metil-1-butanol
e) 2-bromopentano
f) 3-metilpentano
g) 3-metilexano
h) 1-cloro-2-metilbutano
Estereoquímica: moléculas quirais
Trocar quaisquer dois grupos ligados ao átomo tetraédrico que
carrega quatro grupos diferentes converte um enantiômero no outro
rotação de 180°
A e B são 
diferentes
Trocando os grupos 
CN e OH de lugar
Essa troca de grupos exige rompimento 
de ligação covalente. Isso não ocorre 
espontaneamente 
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
De acordo com a IUPAC: “compostos diferentes devem ter nomes 
específicos.”
Os compostos são enantiômeros, logo são diferentes, e, portanto,
devem ter nomes diferentes.
C
CH2
HHO
CH3
CH3
C
CH2
OHH
CH3
CH3
(I) (II)
2-butanol
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
SISTEMA (R-S): Criado por Cahn, Ingold e Prelog
Regras:
1- Cada grupo ligado ao centro de quiralidade recebe uma 
prioridade (varia de 1 a 4) de acordo com o NÚMERO 
ATÔMICO
Maior número atômico: prioridade maior (1)
Menor número atômico: prioridade menor (4)
1
2 ou 3
4
2 ou 3
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
SISTEMA (R-S): Criado por Cahn, Ingold e Prelog
1
2 ou 3
4
2 ou 3
Regras:
2- Quando houver empate, considerar o próximo conjunto de 
átomos presentes nos grupos não designados até que haja 
desempate. 
No grupo metila temos que o próximo 
conjunto de átomo é (H,H,H)
No grupo etila é (H,H,C)
LOGO (H,H,C) tem prioridade sobre (H,H,H)
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
SISTEMA (R-S): Criado por Cahn, Ingold e Prelog
Regras:
3- Agora, giramos a molécula de modo que o grupo de menor 
prioridade (4) fique afastado do observador. 
1
3
4
2 
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
SISTEMA (R-S): Criado por Cahn, Ingold e Prelog
Então traçamos um caminho de 1 para 3.
Se a direção for no sentindo horário o enantiômero é o (R)
Se a direção for no sentindo anti-horário o enantiômero é o (S).
3
1
2
4
Sentindo horário logo enantiômero R.
(R)-2-butanol
Exercício:
Dê a nomenclatura R/S para os 
compostos abaixo
d) 2-metil-1-butanol
e) 2-bromopentano
f) 3-metilexano
g) 1-cloro-2-metilbutano
a) b) c) 
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
SISTEMA (R-S): Criado por Cahn, Ingold e Prelog
Regras:
Para compostos contendo ligações múltiplas, uma outra regra é 
necessária. 
4- Para grupos contendo ligações duplas ou triplas são atribuídos
prioridades como se ambos os átomos estivessem duplicados ou
triplicados.
Y como se fosse C
(Y)
Y
(C)
C Y como se fosse C
(Y)
(Y)
Y
(C)
(C)
Exercícios:
Propriedades físicas dos enantiômeros
As propriedades físicas DEPENDE DAS FORÇAS
INTERMOLECULARES
Propriedade física (R)-2-butanol (S)-2-butanol
Ponto de ebulição 99,5 0C 99,5 0C
Densidade (g/mL) 0,808 0,808
Índice de refração 1,397 1,397
Propriedades físicas dos enantiômeros
Propriedades físicas iguais
-Só exibem comportamentos diferentes se estão em um 
“ambiente” QUIRAL
- Como observar diferença? Observar o comportamento 
frente à luz plano-polarizada
- Cada enantiômero gira o plano da luz plano-polarizada 
(mesmo valor porém em sentidos opostos).
COMO MEDIR: POLARÍMETRO.
Análise da rotação específica de cada enantiômero
A luz plano-polarizada
Os campos elétrico e magnético oscilantes de um raio de luz, limitados a um plano
Oscilações do campo elétrico 
da luz comum 
Plano de oscilação do campo 
elétrico da luz plano-polarizada.
Direção do 
movimento do 
feixe de luz
Filtro polarizador
A luz plano-polarizada
As setas indicam que a
substância ativa na
solução que está no
tubo provoca a rotação
do pano da luz
polarizada
O Plano da polarização
da luz emergente não
coincide com o plano
de polarização da luzpolarizada incidente
Símbolo é alfa [a]
É medida em graus
se girar para a direita = + (dextrogira)
Se girar para a esquerda = - (levogira)
[a] = rotação específica
a = rotação observada
c = concentração (g/mL)
l – comprmento do tubo (dm)
ROTAÇÃO ESPECÍFICA
ROTAÇÃO ESPECÍFICA
A direção da rotação é frequentemente incorporada nos nomes 
dos compostos
Não existe correlação óbvia entre as configurações de 
enantiômeros e a direção [(+) ou (-)] em que eles rodam a luz 
plano polarizada
(R)-(+)-2-metil-1-butanol (S)-(-)-2-metil-1-butanol
(R)-(-)-1-cloro-2-metilbutano (S)-(+)-1-cloro-2-metilbutano
FORMAS RACÊMICAS
Mistura equimolar de dois enantiômeros (50% S + 50% R)
Não apresenta rotação de luz plano-polarizada 
(é oticamente inativa)
()-2-butanol [()-CH3CH2CHOHCH3]
Uma amostra de um único enantiômero é chamada de
enantiomericamente pura ou tem excesso enantiomérico (ee)
de 100%
FORMAS RACÊMICAS E EXCESSO 
ENANTIOMÉRICO
Exemplo:
Mistura de enantiômeros do 2-butanol apresenta [a] +6,760
Enantiômero (S)-(+)-2-butanol puro: +13,520
1) Qual é o ee?
2) Qual é a real composição estereoisomérica da mistura?
Uma amostra de um único enantiômero é chamada de
enantiomericamente pura ou tem excesso enantiomérico (ee) de
100%
FORMAS RACÊMICAS E EXCESSO 
ENANTIOMÉRICO
Exercício:
A Rotação específica do (R)-(+)-gliceraldeído é + 8,7o .
A rotação específica observada da mistura de
(R)-gliceraldeído e (S)-gliceraldeído é + 1,4.
Qual a porcentagem de gliceraldeído está presente como
enantiômero R?
Moléculas com mais de um centro de 
quiralidade
Existem importantes moléculas orgânicas que contém mais
de um centro de quiralidade.
Colesterol (oito centros de quiralidade)
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
H H
H
H
Moléculas com mais de um centro de 
quiralidade
Considere o 2,3-dibromopentano. Quantos estereoisômeros
ele pode ter?
Br
Br
* *
No máximo 2n 
(n = número de centros de quiralidade)
22 = 4
Moléculas com mais de um centro de 
quiralidade
Desenhando fórmulas tridimensionais
CONVENÇÕES:
Escrevemos as estruturas em conformação
eclipsadas (não são as mais estáveis,
facilitam reconhecer planos de simetria).
Escrevemos a cadeia de carbono mais
longa em uma orientação vertical na
página
Colocamos os grupos nas horizontais
apontando para frente (cunha cheia)
C
C
CH3
C2H5
BrH
BrH
Moléculas com mais de um centro de 
quiralidade
Desenhando os estereoisômeros
Escrevemos uma fórmula
tridimensional e então a sua
imagem especular
C
C
CH3
C2H5
BrH
BrH
C
C
CH3
C2H5
HBr
HBr
Trocamos as posições de grupos 
em um dos centros de quiralidade
e depois desenhamos a sua 
imagem especular
C
C
CH3
C2H5
HBr
BrH
C
C
CH3
C2H5
BrH
HBr
1 2
3 4
RELAÇÃO ESTEREOISOMÉRICA
C
C
CH3
C2H5
BrH
BrH
C
C
CH3
C2H5
HBr
HBr
C
C
CH3
C2H5
HBr
BrH
C
C
CH3
C2H5
BrH
HBr
1 2 3 4
1/2 e 3/4 são enantiômeros
1/3, 1/4, 2/3, 2/4 são diasteroisômeros
Todos os compostos separadamente terão atividade ótica
Diasteroisômeros apresentam propriedades físicas
diferentes
COMPOSTOS MESO
São compostos que apesar de apresentarem centros de
quiralidade não apresentam atividade ótica, são aquirais
Apresentam plano de simetria.
C e D representam a mesma 
molécula, pois são sobreponíveis
Br
Br
* *
C
C
CH3
CH3
HBr
BrH
C
C
CH3
CH3
BrH
HBr
A B
C
C
CH3
CH3
BrH
BrH
C
C
CH3
CH3
HBr
HBr
C D
Composto aquiral
NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS COM 
MAIS DE UM CENTRO DE QUIRALIDADE
(2R, 3R)- 2,3-dibromobutano
4
3
1
2
Configuração R
Observador
4
3
1
2
Observador
Configuração R
Exercícios:
Fórmula de projeção de Fisher
Modo de representar a molécula tridimensional em duas dimensões
Regras para escrever as fórmulas de Fischer
1 – A cadeia carbônica principal é escrita na vertical e com todos os
grupos eclipsados.
2 – Linhas verticais representam ligações que são projetadas para trás do
plano do papel (ou que ficam nele)
3 –Linhas horizontais representam ligações que são projetadas para fora
do plano do papel
4 –A interseção das linhas vertical e horizontal representam um átomo de
carbono (o centro de quiralidade)
5 – Só podem ser giradas em
1800 no plano do papel
Passar da fórmula tridimensional para fórmula de Fischer
Passar da fórmula de Newman para fórmula de Fischer
Giro 60°
Passar da fórmula de cavalete para fórmula de Fischer
Dar a nomenclatura R/S
Dar a nomenclatura R/S para os 
estereocentros dos cicloexanos:
Sistema D e L
- Introduzido o inicio do século XX (antes que as configurações 
absolutas fossem conhecidas) 
- Neste sistema: o (R)-gliceraldeído é denominado de D-gliceraldeído, 
o (S)-gliceraldeído, denominado L-gliceraldeído. 
Sistema D e L
Os demais monossacarídeos serão nomeados de 
acordo com a semelhança com o L ou D gliceraldeído
- Um monossacarídeo cujo centro de quiralidade de maior numeração (o 
penúltimo carbono) tem a mesma configuração do D-(+)-gliceraldeído é 
designado um açúcar D
- Um monossacarídeo cujo centro de quiralidade de maior numeração tem a 
mesma configuração do L-(-)-gliceraldeído é designado um açúcar L.
- Um açúcar D tem o –OH do seu penúltimo carbono voltado para a direita 
- Um açúcar L tem o –OH do seu penúltimo carbono voltado para a esquerda
Sistema D e L
➢A partir da projeção de Fischer, considerar a hidroxila ligado ao centro quiral mais
afastado do grupo aldeído
➢ Quando esta hidroxila está a direita, o enantiômero é D
➢ Quando esta hidroxila está a esquerda, o enantiômero é L
D-glicoseL-glicose L-galactose D-galactose
R
S
R
R
Epímeros
47
D-glicose
➢Epímeros
➢ São diastereoisômeros que se diferem uns dos outros na configuração de apenas
um dos centros quirais
D-galactose
R
S
R
R
R
S
S
R
Sistema D e L
48
➢ Aminoácidos → A partir da projeção de Fischer, com os grupos na vertical (COOH
para cima e R para baixo), considerar o grupo amino ligado ao centro quiral:
➢ Quando o grupo amino está a direita, o enantiômero é D
➢ Quando o grupo amino está a esquerda, o enantiômero é L
L-alanina D-alanina
L-cisteína D-cisteína
SEPARAÇÃO DE ENANTIÔMEROS OU RESOLUÇÃO
49
ENANTIÔMEROS: Propriedades físicas idênticas
DIASTEROISÔMEROS: Propriedade físicas diferentes
➢ Primeira separação: Pasteur com pinças e uma lupa
➢ HPLC (CLAE) = cromatografia líquida de alta 
eficiência com coluna quiral
➢Transformar a forma racêmica em diasteroisômeros
com a ajuda de um reagente quiral
SEPARAÇÃO DE ENANTIÔMEROS OU RESOLUÇÃO
50