Prof. Hugo Braibante Química - UFSM

Transcrição

1 Prof. Hugo Braibante Química - UFSM

2 estereoquímica Conceitos Forma tridimensional das moléculas Moléculas como objeto-imagens Moléculas com simetria Separação de Enantiômeros Diastereoisômeros Atividade biológica Como representar Estereoquímica Estereoquímica Arranjo dos átomos no espaço

3 Isomeria

4 Isômeros Substâncias não idênticas que possuem a mesma fórmula molecular. FM = fórmula molecular FM = Conectividade Isômeros Constitucionais Isômeros Isômeros Conformacionais Me Me Sem plano Sem eixo Energia Me Me FM = Conectividade = Sem Simetria de Reflexão Critério simetria Simetria Estereoisômeros tem plano tem eixo Sem plano com eixo Com Simetria de Reflexão Simétricos Enantiômeros Assimétricos Enantiômeros Dissimétricos 4

5 Isômeros sem plano sem eixo assimétrica ISÔMEROS Estéreo isômeros sem simetria de reflexão sem plano e com eixo dissimétrica com simetria de reflexão Aquiral (simétrica)

6 Isômeros Constitucionais Tem a mesma fórmula molecular mas diferente fórmula estrutural Ambos isômeros são C 4 H 10 Tem a mesma fórmula molecular mas propriedades físicas diferentes H 3 C CH 2 CH 2 CH 3 butano P.E. = -0.5 C CH 3 CH H 3 C CH 3 isobutan o P.E. = C

7 Isômeros Geométricos Isômeros Geométricos Z-2-penteno E-2-penteno Z-2-penteno E-2-penteno

8 Estereoisômeros óticos Substâncias aquirais têm imagem especular sobreponível. Substâncias quirais têm imagem especular não sobreponível. enantiômeros Moléculas idênticas

9 Estereoisômeros Um estereocentro (centro estereogênico) é um átomo no qual o intercâmbio de dois grupos produz um estereoisômero.

10 Desenhando Enantiômeros Fórmula em perspectiva Projeção de Fischer 3-cloro-2-butanol Enantiômero eritro Enantiômero treo

11 Nomeando Enantiômeros O sistema de nomenclatura R,S Classifique os grupos (átomos) ligados ao centro quiral Alguns autores consideram o 4 grupo com maior prioridade e o 1 com menor (sequencia de valoração)

12 Nomeando Enantiômeros Oriente o grupo (átomo) de menor prioridade (4) para trás do plano Sentido horário (maior para o menor)= configuração R Sentido anti-horário = configuração S

13 R,S usando a Fórmula em perspectiva 1. Classifique os grupos ligados ao carbono assimétrico Se o grupo (ou átomo) de menor prioridade está ligado com uma cunha tracejada,

14 Nomeando Enantiômeros 3. Se necessário, gire a molécula para que o grupo (ou átomo) de menor prioridade esteja ligado com uma cunha tracejada 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).

15 R,S usando a Projeção de Fischer 1. Classifique o grupo (ou átomo) que está ligado ao carbono assimétrico e desenhe uma seta do grupo com maior prioridade obedecendo a ordem de prioridade (R)-3-cloro-hexano 2. Se o grupo com menor prioridade estiver na ligação horizontal, a nomeação será oposta à direção da seta (S)-2-butanol

16 R,S usando a Projeção de Fischer 3. A seta pode ir do grupo 1 ao 2, passando pelo grupo 4, mas nunca pelo grupo 3 CO 2 H H CH 3 OH (S)-ácido lático Uma projeção de Fischer pode somente ser rodada 180 no plano do papel, obtendo-se a mesma molécula

17 Polarimetria Substâncias quirais são opticamente ativas; elas giram o plano de polarização. Sentido horário (+) Sentido anti-horário (-) Diferença de configuração R,S Substâncias aquirais não giram o plano de polarização. Elas são opticamente inativas.

18 Polarimetria Um polarímetro mede o grau de rotação óptica de uma substância [α] T λ = α c. l T é a temperatura em C é o comprimento de onda é a rotação observada em graus l é o comprimento do tubo em decímetros; c é a concentração em gramas por ml Cada substância opticamente ativa tem uma rotação específica característica

19 Polarimetria Uma mistura racêmica, a qual contém a mesma quantidade dos dois enantiômeros, é opticamente inativa. medido = zero pureza óptica = rotação específica observada rotação específica do enantiômero puro Excesso enantiomérico = excesso de um único enantiômero mistura inteira Acessar o site POLARÍMETRO VIRTUAL

20 Diastereoisômeros Isômeros com mais de um carbono quiral: um máximo de 2 n estereoisômeros poderá ser obtido * * CH 3 CHCHCH 3 Cl OH Diastereoisômeros são estereoisômeros que não são enantiômeros

21 Carbonos Assimétricos Esses dois grupos são diferentes H * Br H * CH 3 H H H H H H CH 3 CH 3 Br Br Br Br CH 3 CH 3 H H cis-1-bromo-3-metil-ciclo-exano trans-1-bromo-3-metil-ciclo-exano

22 DESENHAR ENANTIÔMEROS Desenhar a molécula que você construiu, usando a fórmula de traço-cunha (canetas coloridas) Use um espelho para ver o enantiômero Desenhar os dois estereoisômeros de 1-cloro- 1-bromo-etano. Não há nenhuma convenção para indicar qual o átomo esta ligado com cunha.

23 Centros Quirais Carbono ligado a 4 grupos substituintes diferentes Mesmo se os dois grupos substituintes sejam C, eles ainda podem estar diferentes H 3 CH 2 C Grupo C=O, Aquiral (C ligado a 3 centros) Grupos CH 3, CH 2, não são quiral porque são simétricos: H OH CH 3 HO H H 3 C CH 2 CH 3

24 Vocabulário Estereoisômeros tem centro(s) quiral(is). O átomo de Carbono pode ser quiral ou aquiral Assimétrico ou simétrico Se duas moléculas são estereoisômeros, eles são chamados de enantiômeros Moléculas Quirais são opticamente ativas. Enantiômeros são isômeros ópticos

25 Conceitos Enantiômeros e Quiralidade enantiômeros são estruturas (FM = e conexão =) mas não são idênticas, são imagens especulares um do outro estruturas são quirais se eles não podem ser sobreponíveis a sua imagem. Estereoisômeros tem centro(s) quiral(is). O átomo de Carbono pode ser Centro quiral ou Centro aquiral Centro Assimétrico ou centro simétrico Se duas moléculas são estereoisômeros, eles são chamados de enantiômeros Molécula Quiral são opticamente ativas. Enantiômeros são isômeros ópticos

26 Propriedades dos isômeros ópticos. Mesmas propriedades físicas e químicas Gira o plano da luz polarizada Cada isômero gira o plano em direções opostas Que é Plano da Luz Polarizada? (atividade ótica)

27 Atividade otica Estereoisômero são considerados oticamente ativo se girar o plano da luz polarizada. cada tipo de enantiômero gira luz em um determinado ângulo e um sentido característico. O valor absoluto do ângulo e a direção devem ser determinados experimentalmente usando um polarímetro

28 Atividade ótica A rotação depende: Comprimento do tubo de amostra Concentração do enantiômero. Se Ambos os isômeros estiverem presentes, em concentração igual, a rotação se anula: mistura racêmica

29 A importância Biológica da Quiralidade 29

30 Plano de simetria 30