Estereoquímica

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ANÁLISE CONFORMACIONAL 
E ESTEREOQUÍMICA 
CURSO TÉCNICO SUBSEQUENTE EM QUÍMICA 
QUÍMICA ORGÂNICA 
PROF ALAN ARAÚJO 
1 
ISOMERIA (BREVE REVISÃO) 
 Isômeros são compostos com o mesmo número e 
o mesmo tipo de átomos, mas que diferem no 
modo como esses átomos estão dispostos no 
espaço. 
 Isomeria constitucional (ou plana) 
• Cadeia – diferencia no tipo de cadeia; 
• Função – diferencia na função; 
• Posição – diferencia na posição de um grupo 
substituinte; 
• Metameria – diferencia na posição de um 
heteroátomo; 
• Tautomeria – quando há equilíbrio entre cetona 
ou aldeído e seus enois. 
2 
ISOMERIA (BREVE REVISÃO) 
Assinale a alternativa que relaciona corretamente o 
par de isômeros dados com o tipo de isomeria que 
apresenta. 
3 
ISOMERIA (BREVE REVISÃO) 
Escreva as estruturas para os cinco isômeros cuja 
fórmula molecular é C6H14. 
 
Proponha as estruturas de dois isômeros de ésteres 
com a fórmula C5H10O2 
 
Quantos isômeros existem com as seguintes 
descrições? 
a) Álcoois com a fórmula molecular C3H8O 
b) Bromoalcanos com a fórmula molecular C4H9Br 
 
 
4 
ESTEREOQUÍMICA 
 Isomeria constitucional é bidimensional; 
 Estereoquímica é o ramo da química voltado 
aos aspectos tridimensionais das moléculas. 
 Em função da simetria cilíndrica promovida pela 
ligação s, é possível a rotação em torno das 
ligações carbono-carbono nas moléculas de 
cadeia aberta. 
 
 
 
5 
CONFORMAÇÕES 
 A rotação em torno da ligação C–C ocorre 
livremente, alternando constantemente as 
relações espaciais entre os átomos de hidrogênio 
em um carbono e os átomos de hidrogênio em 
outro. 
 As diferentes combinações de átomos resultantes 
da rotação são chamadas de conformações; 
 As moléculas que tem diferentes combinações são 
chamadas de isômeros, ou confôrmeros; 
 
6 
REPRESENTAÇÃO DAS CONFORMAÇÕES 
 Representação por cavalete; 
 
 
 
 
 Projeção de Newman 
 
 
 
 
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REPRESENTAÇÃO DAS CONFORMAÇÕES 
 Os confôrmeros mais estáveis (de menor 
energia) são aqueles nos quais todas as ligações 
C–H estão o mais distante possível umas das 
outras (alternadas ou estreladas, numa 
projeção de Newman); 
 Os confôrmeros com maior energia, menos 
estáveis, são aqueles nos quais as ligações C–H 
estão o mais próximo possível entre si 
(eclipsadas, numa projeção de Newman); 
 No etano, por exemplo, aproximadamente 99% de 
suas moléculas têm uma conformação 
aproximadamente alternada e apenas 1% está 
próximo da conformação eclipsada. 
 
 
8 
CONFORMAÇÕES DO ETANO 
 Gráfico do potencial de energia versus rotação 
das ligações do etano. Os confôrmeros alternados 
são 12 kJ.mol-1 menores em energia do que os 
confôrmeros eclipsados. corrigir 
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CONFORMAÇÕES DO PROPANO 
 Para o propano utiliza-se dos mesmos termos 
usados no etano: conformações alternada e 
eclipsada. 
10 
CONFORMAÇÕES DO BUTANO 
 Para o butano existem as conformações eclipsada, 
gauche e anti (mais estável) 
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CICLOALCANOS E SUA ESTEREOQUÍMICA 
Isomerismo cis-trans nos cicloalcanos 
 
 
 
 
 
 
 
 Não é possível nenhuma rotação em torno das 
ligações carbono-carbono no ciclopropano, sem 
abrir o anel. 
 
12 
CICLOALCANOS E SUA ESTEREOQUÍMICA 
 Cicloalcanos maiores têm maior liberdade de 
rotação e os anéis verdadeiramente grandes (C25 
e maiores) são tão flexíveis que quase não se 
distinguem dos alcanos de cadeia aberta; 
 
 Tamanos normais de anel (C3 – C7), entretanto, 
são extremamente restritos em seus movimentos 
moleculares; 
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CICLOALCANOS E SUA ESTEREOQUÍMICA 
 Existem dois isômeros diferentes para o 1,2-
dimetilciclopropano: 
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cis-1,2-Dimetilciclopropano trans-1,2-Dimetilciclopropano 
A TENSÃO DOS ANÉIS 
 Tensão angular – tensão devido à expansão ou 
compressão dos ângulos de ligação; 
 Tensão torsional – tensão devido à eclipse das 
ligações sobre os átomos vizinhos; 
 Tensão estérica – tensão provocada pelas 
interações pelas interações repulsivas quando 
átomos se aproximam muito uns dos outros. 
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CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
 Ciclopropano 
 O mais tensionado de todos os anéis; 
 Possui ligações mais fracas e mais reativas; 
 O ângulo entre as ligações é de 60°, ao invés de 
109° ( tetraedro comum). 
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CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
 Ciclobutano 
 Possui tensão de anel como no ciclopropano; 
 A distorção da planaridade diminui a tensão 
torsional; 
 Tensão angular também menor que no 
ciclopropano. 
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CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
 Ciclopentano 
 A tensão de anel no ciclopentano é menor do que 
no ciclopropano e no ciclobutano; 
 A conformação mais estável é a envelope; 
 A conformação tipo envelope diminui a tensão 
torsional. A planaridade iria introduzir 
considerável tensão torsional, poi s todos os 10 
átomos de hidrogênio estariam eclipsados. 
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CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
 Cicloexano 
 Conformação tipo cadeira: não tem tensão 
angular e torsional; 
 
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CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
20 
CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
21 
CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
Ligações axiais e equatoriais do cicloexano 
22 
CONFORMAÇÕES DO CICLOALCANOS 
Ligações axiais e equatoriais do cicloexano 
 
 Na temperatura ambiente o anel do cicloexano 
oscila rapidamente entre duas conformações 
equivalentes da cadeira. é importante acentuar 
que, quando o anel oscila, todas as ligações que 
eram axiais se tornam equatoriais e vice-versa: 
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CONFORMAÇÕES DE CICLOEXANOS 
MONOSSUBSTITUÍDOS 
 Quando um átomo de hidrogênio é substituído 
por um grupo alquila, podemos observar que: a 
conformação mais estável será aquela que deixar 
o grupo substituinte em posição equatorial. 
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CONFORMAÇÕES DE CICLOEXANOS 
MONOSSUBSTITUÍDOS 
 Interação 1,3-diaxial 
 
 
25 
CONFORMAÇÕES DE CICLOEXANOS 
MONOSSUBSTITUÍDOS 
 Interação 1,3-diaxial 
 
 
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CICLOALCANOS DISSUBSTITUÍDOS 
 Isomerismo cis-trans 
 
 
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CICLOALCANOS DISSUBSTITUÍDOS 
 Os confôrmeros cadeira do cis-1,4-
dimetilcicloexano 
 
 
 
 
 Os confôrmeros cadeira do trans-1,4-
dimetilcicloexano 
 
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ESTEREOISOMERIA 
29 
ENANTIÔMEROS 
30 
Enantiômeros só ocorrem quando a molécula é 
QUIRAL 
 
Como identificar uma molécula quiral? 
 
1. Deve possuir centro quiral (ou 
estereocentro ou centro estereogênico ou 
centro assimétrico), que é o átomo ligado a 
quatro grupos diferentes. 
Carbono quiral 
ENANTIÔMEROS 
31 
 Objetos (e moléculas) que não são sobreponíveis às 
suas imagens especulares são quirais; 
 A palavra quiral vem do grego cheir que significa 
mão; 
 
 
 
 
2. Ao avaliar a sobreposição não devemos 
“romper ou formar” ligações; 
3. Para ser uma molécula quiral basta uma única 
região da molécula não coincidir com a outra 
imagem; 
ENANTIÔMEROS 
32 
 
Não são sobreponíveis, 
portanto constituem um par 
de enantiômeros. 
ENANTIÔMEROS 
33 
4. Moléculas quirais não possuem plano de 
simetria; 
 
 
 
5. Se a molécula e sua imagem especular 
forem superponíveis, tratam-se da mesma 
molécula: não são quirais. 
6. Se houver plano de simetria, a molécula 
será aquiral. 
ENANTIÔMEROS 
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Identifique os centros quiralidade nas seguintes 
moléculas. Construa modelos moleculares, se 
necessário. 
 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
35 
 Fórmulas Tridimensionais 
 
• ligações projetadas para fora do plano do papel 
são representadas por uma cunha fechada ( ) 
• ligações projetadas para trás do plano do papel 
são representadas por uma cunha tracejata ( ) 
• e ligações no plano do papel são indicadas por 
uma linha ( ). 
 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
36 
A alanina, um aminoácido encontrado em 
proteínas, é uma molécula quiral. Represente os 
dois enantiômeros da alanina utilizando a 
convenção padrão de linhas sólidas, grossas e 
pontilhadas. 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
37 
 Como designar os 2 enantiômeros?A ordem do arranjo desses grupos em torno do 
átomo assimétrico é conhecida como configuração 
absoluta. 
 
NOMENCLATURA DE ENANTIÔMEROS: 
SISTEMA (R-S) 
 
R→ Do latim rectus (direito – a favor do relógio) 
S → Do latim sinister (esquerdo – contra o relógio) 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
38 
BASES (regras de precedência): 
1. Número atômico do elemento ligado ao centro 
quiral 
• Menor número atômico→ menor prioridade (4) 
• Maior número atômico → maior prioridade (1) 
OBS: No caso de isótopos o de maior massa atômica 
tem maior prioridade 
2. Quando os átomos ligados ao centro quiral forem 
iguais passa-se a determinar a prioridade pelo 
próximo átomo; 
3. Deve-se posicionar o grupo de menor precedência 
(4) na posição contrária ao observador (atrás do 
plano); 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
39 
Exemplo: 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
40 
Desenhe a representação tetraédrica do (R)-2-
clorobutano. 
 
Atribua a configuração R ou S para o centro 
de quiralidade de cada uma das seguintes 
moléculas: 
 
 
 
 
Desenhe a representação tetraédrica do (S)-2-
pentanol (2-hidroxipentano). 
FÓRMULAS DE REPRESENTAÇÃO 
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 Representação bidimensional 
 
 
MOLÉCULAS COM MAIS DE UM ESTEREOCENTRO 
42 
 
 
 
• No máximo de estereoisômeros → 2n, onde n = 
número de centros estereogênicos. 
• 22 = 4 estereoisômeros 
DIASTEROISÔMEROS 
43 
 São estereoisômeros cujas moléculas não são 
imagens especulares superponíveis; 
 São moléculas que apresentam dois ou mais 
centros quirais (exceto para isômeros cis, trans 
onde as moléculas não apresentam centros 
quirais); 
 Os diasteroisômeros apresentam propriedades 
físicas diferentes (ponto de fusão, ponto de 
ebulição e solubilidades, etc. 
 
 
 
DIASTEROISÔMEROS 
44 
 Uma estrutura com dois centros estereogênicos 
nem sempre tem quatro estereoisômeros 
possíveis. 
 Algumas moléculas são aquirais embora 
contenham centros estereogênicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIASTEROISÔMEROS 
45 
 Se um composto tem mais de um centro 
estereogênico, analisa-se cada centro 
separadamente e atribui-se as configurações (R) 
ou (S). 
Diasteroisômeros aquirais