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Estereoquímica: Isômeros e Enantiômeros

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Estereoquímica
Prof.:Rauldenis Almeida F. Santos.
Área: Química e Tecnologia Orgânica
Salvador-BA
ISÔMEROS
Substâncias diferentes que apresentam mesma fórmula molecular
•Isômeros Estruturais (Constitucionais)
diferem pela conectividade dos átomos
Isômeros de cadeia
Isômeros posição
Isômeros de função
Tautômeros
Butano 2-metilpropano
OH
1-Propanol
OH
2-propanol
OH
etanol
O
Éter dimetílico
C
H
H
H
C
O
H C C
H
H H
OH
etenoletanaldeído
Isômeros de função
Isômeros de cadeia
Isômeros de posição
tautômeros
•ISÔMEROS ESTRUTURAIS
PE=-0,5ºC e -11,7ºC
PE=78,5ºC e 23,6ºC
PE=97,1ºC e 83ºC
•ESTEREOISÔMEROS (Isômeria espacial)
difere pelo arranjo dos átomos no espaço
Diastereoisômeros
Isômeros que não são imagens um do outro
Enantiômeros
Isômeros onde a molécula são imagens uma 
da outra e não se superpõe
C C
CH3
H
CH3
H
C C
H
CH3
CH3
H
Diasterômeros
Cis-2-buteno Trans-2-buteno
Me Me
HH
Me H
MeH
Trans-1,2-dimetilciclopentanoCis-1,2-dimetilciclopentano
Diasterômeros
MeH
Me H
Me H
MeH
Trans-1,2-dimetilciclopentanoTrans-1,2-dimetilciclopentano
Enatiômeros
C7H14Isômero
•ISÔMEROS
CIS-TRANSConfiguracionais
ENANTIÔMEROS 
Ocorre apenas em moléculas quirais (idêntica a sua 
imagem no espelho e que não se sobrepõe).
Determinada pela presença de centro estereogênico (4 
ligantes diferentes) e ausência de elemento de simetria.
Objeto quiral
CH3
C
CH2
CH3
HBr
CH3
C
CH2
CH3
BrH
2-bromobutano
Objeto aquiral Objeto quiral
ENANTIÔMEROS 
CH3
C
CH2
CH3
HBr
hidrogênioBromo
Etila
Metila
*
2-bromobutano
É quiral pois apresenta 4 substituintes diferentes em um carbono 
(estereocentro)
QUIRAL
Teste de quiralidade: Estereocentro
CH3
C
CH2
CH3
HH
hidrogêniohidrogênio
Etila
Metila
butano
ENANTIÔMEROS 
Teste de Quiralidade: elemento de simetria
CH3
C
CH2
CH3
HBr
2-bromobutano
QUIRAL
Não tema plano de simetria
CH3
C
CH3
HBr
2-bromopropano
Plano de simetria
Não QUIRAL
CH3
C
COOH
OHH
Ácido láctico
ENANTIÔMEROS CH3
C
CH2
CH3
HBr
CH3
C
CH2
CH3
BrH CH3
C
CH3
HBr
CH3
C
CH3
BrH
2-bromobutano 2-bromopropano
A B C
D
Existem dois 2-bromobutano
Quiral= Estereocentro
Sem plano de simetria
Aquiral= Sem estereocentro
Plano de simetria
CH3
C
CH3
HBr
CH3
C
CH3
BrH
C D=
Existe apenas um 2-bromopropano
ENANTIÔMEROS 
CH3
C
COOH
OHH
CH3
C
COOH
HHO
Ácido (-)-lático
Fórmula= C3H6O3
PE= 122ºC
D= 1,206 g/mL
[α]D= -13,5 (c 2,5; NaOH (aq.) 1,5N)
Ácido (+)-lático
Fórmula= C3H6O3
PE= 122ºC
D= 1,206 g/mL
[α]D= +13,5 (c 2,5; NaOH (aq.) 1,5N)
Apresentam propriedades físicas diferentes exceto rotação óptica 
Propriedades dos enantiômeros:
ENANTIÔMEROS 
Presença de estereocentro (carbono assimétrico);
Imagem especular não sobreponível;
Possuem mesma propriedades físicas e 
químicas;
Possuem diferentes propriedades fisiológicas;
Desviam a luz polarizada para lados opostos;
Características dos enantiômeros:
Importância biológica da quiralidade
Moléculas quirais são comuns na natureza.
Apenas um dos enantiômeros dos aminoácidos liga-se ao sítio ativo.
Importância biológica da quiralidade
S
Teratogênico
Talidomida
Hormônio
Adrenalina
R
Origem histórica da estereoquímica
Em 1800 Jean Baptiste Biot descobriu que cristais de 
quartzo desviavam a luz polarizada de forma diferente.
Quartzo
Cristais hemiédricos (enantiomorfos)
Expandiu os estudos para substâncias líquidas e soluções.
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
Os pares de enantiômeros são diferentes, existe a necessidade 
de diferencia-los
Cada par de enantiômeros é designado R (rectus-horário) ou S 
(sinister-anti-horário)
Determinado de acordo com a disposição dos substituintes no 
centro estereogênico
(Sistema (R-S) ou sistema Cahn-Ingold-Prelog System)
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
Critérios para designação do enantiômero 
1. Cada grupo ligado ao estereocentro é atribuída uma prioridade 
em ordem crescente de número atômico
2. Caso os substituintes tenham a mesma prioridade, é analisada a 
prioridade do átomo seguinte
3. O grupo de menor prioridade fica projetado mais afastado do 
observador
Contagem da seqüência dos substituintes: 
horária o enantiômero é R
anti-horária enantiômero é S
CH3
C
CH2
CH3
HBr
1
2
3
4
CH3
C
CH2
CH3
BrH
1
2
3
4
CH3
C
Br
H
C2H5
1
2
3
4
CH3
C
Br
H
C2H5
4
3
2
1
(S)-2-bromobutano
Contagem anti-horária
(R)-2-bromobutano
Contagem horária
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS
COMPOSTOS COM MAIS DE UM CENTRO 
ESTEREOGÊNICO
A maioria das moléculas biológicas tem mais de um centro 
estereogênico, conferindo maior número de estereoisômeros.
Número possível de estereoisômeros=2n
n=número de centros quirais
CH3
C
CH2
CH3
HBr *
2-bromobutano 2-bromo-3-clorobutano
CH3
C
C
CH3
HBr
H Cl
*
*
21=2 estereoisômeros 22=4 estereoisômeros
CH3
C
C
CH3
HBr
Br H
*
*
2,3-dibromobutano
22=4 
estereoisômeros, na 
realidade só são 3
Quiral Quiral Aquiral 
COMPOSTO MESO
2R,3R-dibromobutano
O composto 1 é meso, (Apresenta estereogênico mas é 
Aquiral) e sua imagem é superponível
CH3
C
C
CH3
BrH
Br H
CH3
C
C
CH3
HBr
H Br
CH3
C
C
CH3
HBr
Br H
CH3
C
C
CH3
BrH
H Br
1 432
1=2, plano de simetria 3 e 4 são enantiômeros
2S,3S-dibromobutano2R,3S-dibromobutano
COMPOSTO MESO
Presença de mais de 1 estereocentro;
Imagem especular sobreponível;
Possuem Plano de simetria;
Não possui atividade óptica;
REPRESENTAÇÃO MOLECULAR
As moléculas podem ser representadas em 3D de diversas formas
Projeção de Ficher
CH3
CH3
HBr
BrH
CH3
C
C
CH3
HBr
H Br
CH3
CH3
HBr
BrH
=
Giro 180º
1. Linhas verticais = ligações para traz do plano
2. Linhas horizontais = ligações projetadas para fora do plano
3. A intersecção das linhas = átomos de carbono estereogênico
4. Só ocorre giros de 180º no plano do papel
R- (+) -gliceraldeído S-(-) -gliceraldeído
Nomenclatura Relativa - (D) e (L)
REPRESENTAÇÃO MOLECULAR
D L
D- (-) -eritrose D- (+) -treose
ATIVIDADE ÓPTICA
Possuem mesma propriedades físicas e químicas;
Desviam a luz polarizada para lados opostos;
CH3
C
COOH
OHH
CH3
C
COOH
HHO
(R)-(-)-Ácido lático
Fórmula= C3H6O3
PE= 122ºC
D= 1,206 g/mL
[α]D= -13,5 (c 2,5; NaOH (aq.) 1,5N)
(S)-(+)- Ácido lático
Fórmula= C3H6O3
PE= 122ºC
D= 1,206 g/mL
[α]D= +13,5 (c 2,5; NaOH (aq.) 1,5N)
Mistura equimolar de dois enantiômeros é chamada de 
mistura racêmica e é opticamente inativa.
Cada enantiômero gira a luz polarizada para sentidos opostos: 
Horário (dextrógiro) (sinal +)
Antiorário (levógira) (sinal -) 
O desvio é medido pelo ângulo que cada enântiômero gira.
ATIVIDADE ÓPTICA
Rotação específica é uma constante física que padroniza a 
rotação observada.
 = 
c . l

c = concentração da solução

l = comprimento do tubo
= rotação específica
= rotação observada
Não existe correlação entre a configuração do enantiômero (R/S) com 
a direção em que se gira a luz plano-polarizada (+/-).
(S)- Ácido lático, [a]25D=+13,5: 
Em 25 ºC, gira o plano da luz plano-polarizada (5893 Å) 
13,52º no sentido horário.ATIVIDADE ÓPTICA
ATIVIDADE ÓPTICA
CH3
C
COOH
HHO
CH3
C
COOH
OHH
(R)-(-)-Ácido lático (S)-(+)- Ácido lático
50% 50%+
Mistura racêmica:
Mistura opticamente Inativa
[α]D= ZERO
90% 10%+ [α]D ≠ ZERO
Mistura opticamente ativa
Excesso de um dos enantiômeros:
ATIVIDADE ÓPTICA
Excesso enantiomérico: 
Presença de um dos enantiômeros em excesso
Mistura racêmica:
RESOLUÇÃO
Separação de enantiômeros:
Reações da mistura enantiomérica com um reagente 
enantiomericamente puro, gerando produtos 
diastereoisomeros, que podem ser separados por 
técnicas usuais.
Por reações enzimáticas: que converte seletivamente 
um enantiômero em outro.
Por Cromatografia em fase estacionária quiral.
Moléculas Quirais que não possuem Estereocentro
1,3-dicloroaleno
QUIRAL
Binaftol
QUIRAL
Alenos 
Atropoisomerismo confôrmeros separáveis
Barreira de interconversão
Estereocentro diferente do Carbono
Aquiral
quiral
Análise conformacional:
Conformação do ciclohexano
Molécula não planar
Apresenta:Tensão torcional (conformação bote)
Não apresentam Tensão angular
109,5º
Cadeira
Bote
Estereoisomeria em cicloexano
Cicloexano e os tipos de hidrogênios:
Áxial
Equatorial
Na conformação emcadeira podem existir dois tipos de hidrogênios
Conformações em cadeira:
Estereoisomeria em cicloexano
Mais estávelMenos estável
Cicloexano substitido:
Áxial
Conformação cadeira
Conformação cadeira
Interação 1,3-diaxial
Áxial Equatorial
Estereoisomeria em cicloexano
Cis-1,2-dimetilcicloexano
Cis-1,3-dimetilcicloexano
Cis-1,4-dimetilcicloexano
Trans-1,2-dimetilcicloexano
Trans-1,3-dimetilcicloexano
Trans-1,4-dimetilcicloexano
Isomeria Cis-trans e estrutura conformacional 
Apresentam diferentes conformações

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