Estereoisômeros e Quiralidade

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ESTEREOQUÍMICA
Paulo André
C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
CH3
butano isobutano
C3H7Cl CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3
Cl
1-cloropropano 2-cloropropano 
C2H6O CH3CH2OH CH3OCH3
etanol éter dimetílico 
fórmula 
molecular
isômeros constitucionais
Estereoisômeros
✓São isômeros que possuem a mesma
conectividade, mas diferem um do outro
na disposição dos átomos no espaço.
✓Podem ser enantiômeros ou
diastereoisômeros.
C
C
Cl H
Cl H
C
C
Cl H
H Cl
cis-1,2-dicloroeteno trans-1,2-dicloroeteno 
C2H2Cl2 C2H2Cl2
p.e. 60 oC p.e. 48 oC
p.f. -80 oC p.f. -50 oC
Densidade 1,284 g mL-1 Densidade 1,446 g mL-1
Estereoisômeros
Diasteroisômeros
Estereoisômeros
Enantiômeros
➢Uma molécula que não é sobreponível a sua
imagem no espelho é chamada de quiral.
➢Uma molécula que é sobreponível é chamada
de aquiral.
➢Um átomo ligado a quatro grupos diferentes é
chamado de centro estereogênico.
➢Moléculas contendo um único centro
estereogênico são sempre quirais.
Quiralidade
Para determinar se uma molécula é quiral:
i) construir modelos moleculares.
ii) verificar a presença de planos de simetria
na molécula: moléculas quirais não têm um
plano de simetria
Planos de simetria 
Atividade Óptica
➢Enantiômeros possuem propriedades físicas
idênticas, exceto sua interação com a luz
polarizada (atividade óptica).
➢Atividade óptica foi descoberta em 1815.
➢O aparelho utilizado para medir a atividade
óptica é o polarímetro.
Sentido horário: 
dextrorrotatória; (+)-enantiômero. 
Sentido anti-horário: 
levorrotatória; (-)-enantiômero. 
Importância Biológica
➢ A maioria das moléculas nos seres
vivos são quirais. Além disso, quase
sempre são isoladas como um único
estereoisômero dos muitos possíveis.
• Todos os carboidratos são quirais;
• Tos os aminoácidos proteinogênicos
são quirais, com exceção do mais 
simples, a glicina;
• As proteínas, as enzimas, o RNA, o
DNA, um número significativo dos
princípios ativos de fármacos, de
substâncias naturais, etc.
➢A interação específica de um sítio receptor quiral
para com uma molécula quiral acontece usualmente
de modo favorável apenas de uma maneira;
➢Enantiômeros podem ter:
i) Mesma atividade biológica.
ii) Diferentes graus da mesma atividade.
iii) Atividade completamente diferente.
Importância Biológica
Talidomida
➢A partir do final da década de 1950 foi usada na forma
racêmica para aliviar a náusea matinal e insônia em
mulheres grávidas.
➢Cerca de 12.000 crianças com deformações congênitas.
Configuração Absoluta
R
S
aspartamo
amargo
aspartamo
100x mais doce 
que o açúcar
Ph
N
H3CO2C H
H
O
CO2H
NH2H
Ph
N
H3CO2C H
H
O
CO2H
NH2H
SR
SR
(+)-carvona
hortelã
(-)-carvona
cominho
(alcarávia)
OO
(+)-limoneno
odor limão
(+)-limoneno
odor laranja
Nomenclatura R e S 
(Nomenclatura Cahn-Ingold-Prelog)
Como designar a nomenclatura R e S: 
i) Ordenar os substituintes segundo uma ordem de 
prioridade. 
ii) Posicionar a molécula de modo que o substituinte com 
a menor prioridade seja colocado o mais distante do 
observador. 
iii) Ler os grupos em ordem decrescente de prioridade: 
Anti-horário: S Horário: R
Sentido horário = configuração R
Sentido anti-horário = configuração S
Temos que considerar 4 aspectos na aplicação da regra da sequência
1. Quando os quatros substituintes ligados ao estereocentro são diferentes, o de maior 
número atômico tem preferência sobre o menor.
C
H3C
Br Cl
H
1 2
3
4
(S)-1-bromo-1-clorometano 
Apenas os átomos diretamente ligados ao estereocentro são considerados. Portanto, no
exemplo acima: Br > Cl > C > H.
2. Nos casos onde dois dos átomos ligados são isótopos entre si, o de massa atômica maior
tem prioridade sobre o menor.
C
F
D CH3
H
1
23
4
(R)-1-deutério-1-fluorometano 
F > C > D > H
O grupo etila tem prioridade sobre o metila, porque o CH3-CH2 tem um carbono no lugar
do hidrogênio do H-CH2.
Cl H
1
23
4
4-cloro-2-metiloctano 
3. Quando dois dos átomos ligados diretamente ao estereocentro forem o mesmo, a
prioridade é atribuída no primeiro ponto de diferença entre esses mesmos substituintes.
4. Ligações duplas e triplas são tratadas considerando que cada uma das ligações
ao átomo sejam duplicadas ou triplicadas.
C
O
H C
O
H
O
C
O
CH3 C
O
CH3
O
= =
Na regra de prioridade, o C é sempre considerado como tetrassubstituído.
C CH2
H
C
C
H
C
C
H
H=
C CH2
H
C
C
H
C
C
H
H C
CH3
H
C
H
H
H>
C
CH3
H
CH3
>
Em geral, o número máximo possível de estereoisômeros para um composto tendo n
estereocentros é dado por 2n. Assim, para um composto com um estereocentro,
existem 21 = 2 estereoisômeros. Para um composto com dois estereocentros, podem
existir 22 = 4 estereoisômeros.
(R,S) (S,R)
(S,S)(R,R)
enantiômeros
enantiômeros
dia
ste
reô
me
ros diastereômeros di
as
ter
eô
me
ro
s
dia
ste
reô
me
ro
s
Relacionamento estereoisomérico para um composto tendo dois
estereocentros diferentes.
Número máximo de estereoisômeros
Exemplo
(2S,3R)-2-cloro-3-iodobutano
C C
H3C
CH3
H
Cl
H
I
C C
H3C
CH3H
Cl
I
H
23 2 3
3 2
C C
H3C
CH3H
H
I
Cl
32
C C
H3C
CH3
Cl
H
H
I
(2R,3R)-2-cloro-3-iodobutano (2S,3S)-2-cloro-3-iodobutano
(2R,3S)-2-cloro-3-iodobutano
enantiômeros
di astereôm
er os
Em alguns casos, existem menos do que o número máximo possível de
estereoisômeros. Como um exemplo, considere o 2,3-diclorobutano.
C C
H3C
CH3Cl
Cl
H
H
C C
H3C
CH3
H
Cl
Cl
H
espelho plano
(2S,3S)-2,3-diclorobutano (2R,3R)-2,3-diclorobutano 
são enantiômeros
Os compostos 2R,3S e 2S,3R são o mesmo composto. Uma vez que este isômero é
aquiral, não é opticamente ativo. Tal composto, que possui estereocentros e ainda é
aquiral, é chamado de composto meso.
meso (aquiral)
oticamente inativo
(2S,3R)-2,3-diclorobutano
espelho plano
C C
H3C
CH3
Cl
H
Cl
H
C C
H3C
CH3Cl
H
H
ClComposto Meso
1. Escreva a estrutura tridimensional para (S)-1-cloro-1-fluoropropano.
2. Qual é configuração absoluta do aldeído seguinte?
C
HO
H CH
CH2OH
O
3. Escreva a estrutura do (S)-3-cloro-2,6-dimetil-heptano.
4. Atribua as configurações R e S para os compostos seguintes.
Cl
Cl H
HO
H CH3
(a) (b)
Exercício