Aula_05_Estereoquimica [Modo de Compatibilidade]

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Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC
Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas
Área de Química
Profa. Dra. Julieta Rangel de Oliveira
CET986 – Química Orgânica I
Estereoquímica
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Introdução
Estereoquímica – arranjo dos átomos no espaço. 
3
etanol éter dimetil
e
e
pentano isopentano
e
1-clorobutano 2-clorobutano
e
propanona propanal
Isômeros Constitucionais
Introdução
Função Posição
Cadeia Metameria ou Compensação
4
Introdução
5
Introdução
6
Introdução
Resultam de uma rotação limitada 
cis-2-penteno
trans-2-pentenocis-2-penteno
trans-2-penteno
trans-1-bromo-3-clorociclobutanocis-1-bromo-3-clorociclobutano
Isômeros Cis-Trans
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Quiral - vem da palavra grega cheir, que significa mão 
Introdução
Quiralidade, Carbono Assimétrico e Simetria
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Introdução
Um carbono assimétrico é um átomo de carbono que está ligado a 4 grupos
diferentes.
Um carbono assimétrico
2-bromobutano 2,4-dimetilhexano
Carbono Assimétrico
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Introdução
10
Introdução
Simetria
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QUIRAL
AQUIRAL
Introdução
Simetria
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Isômeros com 1 Centro Quiral
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Enantiômeros – são moléculas de imagem especular não sobreponível. 
� Propriedades físicas e químicas idênticas 
Isômeros com 1 Centro Quiral 
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2-bromobutano
Enantiômeros
Isômeros com 1 Centro Quiral 
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� Projeção de Fischer
• Mostra o arranjo tridimensional dos grupos ligados ao carbono
assimétrico
• Representa um carbono assimétrico como um ponto de intersecção entre
duas linhas perpendiculares:
� linhas horizontais: ligações para frente do plano
� linhas verticais: ligações para trás do plano
Desenhando Enantiômeros 
carbonos assimétricos
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• Um procedimento mental simples permitirá que converta uma estrutura
tetraédrica em projeções de Fischer.
• Segurar dois grupos substituintes quaisquer do centro tetraédrico com
as mãos e abrí-los até que fiquem na posição horizontal, os dois outros
substituintes, automaticamente, se posicionarão na vertical.
Desenhando Enantiômeros 
� Projeção de Fischer
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Projeção de Newnam
Fórmula de cavalete
Formas de Representar Moléculas Orgânicas 
Projeção de Newnam 
C de trás 
C frontal 
Projeção de Newman
carbano frontal carbano de trás
Fórmula de cavalete
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O ângulo diedro Φ
entre esses Hs é 180º 
O ângulo diedro Φ
entre esses Hs é 60º 
O ângulo diedro Φ
entre esses Hs é 0º 
Etano
conformação alternada
mais estável
conformação gauche
conformação eclipsada
menos estável
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Ciclohexano
conformação cadeira
O conformação bote de ciclohexano é menos estável (maior energia)
do que a forma da cadeira devido a:
�Conformação eclipsada
�Interações 1 e 4, 2 e 3, 5 e 6 – tensão torsional
Ciclohexano – barco ou bote
Tensão 
torsional
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É necessário um sistema de nomenclatura que indique a configuração
(arranjo espacial) dos átomos ou grupos ligados ao carbono assimétrico.
Um sistema R,S para nomear um par de enantiômero foi desenvolvido por
Cahn, Ingold, Prelog.
Regra da sequência ou regra de prioridade CIP.
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
1) Classificar os grupos (ou átomos) ligados ao carbono assimétrico em
ordem de prioridade.
18
26
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
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Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
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2) Orientar a molécula para que o grupo (ou átomo) com menor prioridade
(4) seja dirigido para longe do observador.
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
3) Desenhar uma seta imaginária partindo do grupo (ou átomo) com
prioridade maior (1) para o grupo de próxima prioridade (2)
� Sentido horário – configuração R (R de rectrus, em latim, significa “direito”)
� Sentido anti-horário – configuração S (S de sinister, em latim, significa
“esquerdo”)
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Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
Os enantiômeros do 2-bromobutano em perspectiva
(S)-2-bromobutano (R)-2-bromobutano
2. Se o grupo (ou átomo) de menor prioridade (4) não está ligado com uma
cunha tracejada – desenhar uma seta do grupo de maior prioridade (1)
para o de prioridade seguinte;
1. Classificar os grupos ligados ao carbono assimétrico; 
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3. Será necessário, girar a molécula para que o grupo (ou átomo) de menor
prioridade (4) fique voltado para trás do plano;
4. Pode-se desenhar a seta do grupo 1 para o grupo 2, passando pelo grupo
de menor prioridade (4), mas nunca passando pelo grupo de menor
prioridade (3).
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
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Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
(R)-3-clorohexano (S)-3-clorohexano
H para trás – mantém-se a configuração determinada 
H para frente – inverte a configuração determinada 
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(S)-2-butanol (R)-2-butanol
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Alterando os Grupos Substituintes de uma Projeção de Fischer
Nomeando Enantiômeros – Sistema R,S
� Número Par de Mudanças: Estruturas Idênticas
� Número Ímpar de Mudanças: Enantiômeros
1 2 3
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Exercícios 
34
Exercícios 
35
Exercícios 
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Uma das propriedades que os enantiômeros não compartilham é a maneira
com que interagem com a luz polarizada.
Atividade Óptica
direção da luz polarizada
Plano de polarização 
rotacionado
Fonte de luz Luz normal Polarizador
Luz 
polarizada Cubeta 
Luz 
polarizada
Substância quiral gira o plano de polarização – é opticamente ativa 
� α positivo (+) - sentido horário
� α negativo (-) – sentido anti-horário
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Atividade Óptica 
Substância aquiral não gira o plano de polarização – é opticamente inativa 
Sentido horário – Dextrorrotatória
direção da luz polarizada
Plano de polarização 
não rotacionado
Fonte de luz Luz normal Polarizador Luz 
polarizada
Cubeta Luz polarizada
Sentido anti-horário - Levorrotatória
Ácido (S)-(+)-lático (S)-(-)-lactato de sódio
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Mistura de Enantiômeros
Quando é sintetizado um composto quiral com 
apenas um centro quiral
único enantiômero (R ou S) 
mistura de enantiômeros (R + S) 
� quantidades iguais [R] = [S] – mistura racêmica (±)
� quantidades diferentes [R] ≠ [S] - excesso enantiomérico (ee)
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Quando a síntese leva à formação de um único enantiômero 
Reação estereoespecífica – produto enantiomericamente puro 
Rotação específica [α]D – pode determinar se uma amostra 
contém um único ou uma mistura de enantiômeros
Mistura de Enantiômeros
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Diastereoisômeros – são estereoisômeros que não são imagens
especulares um do outro.
� Propriedades químicas e físicas diferentes
� Apresenta dois ou mais centros assimétricos
Isômeros com 2 Centros Quirais
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H3C
Ph
COOH
HO
Et Br
Et OH
Br Ph
CH3
COOH
Et OH
Br Ph
CH3
COOH
cavalete tridimensional Fischer
Desenhando Diastereoisômeros 
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CHO
H OH
Grupo da frente
HO H
CH2OH
Grupo de trás
(oposto de Fischer)
CHO
H OH
HO H
CH2OH
Projeção de Fischer x Projeção de Newman
2R, 3R
(D-eritrose)
Desenhando Diastereoisômeros 
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CHO
H OH
HO H
CH2OH anti
Projeção de Fischer Projeção de Newman
sin
� Ao transpor da projeção de Fischer (eclipsada) para Newman (alternada) o grupo
de trás na projeção de Newman sempre deve ser colocado em posição oposta à
projeção de Fischer
- Grupos sin na projeção de Fischer se tornam anti na Projeção de Newman
- Grupos anti na projeção de Fischer se tornam sin na Projeção de Newman
Desenhando Diastereoisômeros 
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sin sin
sin sin
antianti
anti anti
Projeção de Fischer (eclipsada) x Projeção de Newman (alternada)
Exemplos
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� Uma projeção de Fischer pode somente sergirada 180° no plano do
papel - obtendo-se a mesma molécula.
Nomeando Diastereoisômeros– Sistema R,S
Nunca girar 90°
� É permitido manter qualquer grupo fixo e girar os outros três nos 
sentido horário ou anti-horário.
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Isômeros com de 2 Carbonos Quirais 
I e II, III e IV são enantiômeros
I e III, I e IV, II e III, II e IV são diastereoisômeros 
R
R
S
S R
S
S
R
I e II são enantiômeros eritro
III e IV são enantiômeros treo
Número máximo de 2n estereoisômeros
22 = 4 estereoisômeros
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Composto Meso
2,3-dibromobutano
oposição
eclipsadas
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Composto Meso
eclipsada imagem especular
sobreponível
imagem especular
sobreponível
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Possuem dois ou mais carbonos assimétricos e um 
plano de simetria
Elas são moléculas aquirais
Composto Meso
50
Composto Meso
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Composto Meso
cis-1,2-dimetilciclopentano trans-,2-dimetilciclopentano
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Qualquer confôrmero de uma substância que tenha um plano de 
simetria, a substância será aquiral
Composto Meso
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Empregados na estereoquímica de alcenos que contém todos os 
substituintes distintos 
maior prioridade maior prioridade
maior prioridade
maior prioridade
menor prioridade
menor prioridade
menor prioridade menor prioridade
Isômeros E e Z
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Isômeros E e Z
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Propriedades dos Estereoisômeros
5656
Discriminação de Enantiômeros por Moléculas Biológicas
5757
Discriminação de Enantiômeros por Moléculas Biológicas
Talidomida administrada, nos anos 60, como racemato para o tratamento de
enjôo matutino de grávida nos Estados Unidos
58
Propriedades dos Estereoisômeros
59
Propriedades dos Estereoisômeros
60
Identificar a relação entre as moléculas: enantiômeros, diastereôisomeros, isômeros
constitucionais ou moléculas idênticas.