Química Orgânica. Isomeria. Química Orgânica - Prof. Geraldo Lopes Crossetti

Transcrição

1 Química Orgânica Isomeria 1

2 Isomeria Compostos diferentes Mesma fórmula molecular mas diferente estrutura Diferença na ordem em que os átomos estão ligados Isômeros constitucionais (isômeros planos) Isômeros Átomos ligados na mesma ordem, diferença na orientação espacial Isômeros espaciais (estereoisômeros) Diastereoisômeros Estereoisômeros que não são enantiômeros Enantiômeros Objeto e sua imagem não se sobrepõem 2

3 Isômeros constitucionais hexano 2,2-dimetilbutano hexano 2-metilpentano 2,3-dimetilbutano 3-metilpentano 3

4 4

5 Isômeros constitucionais 5

6 Diastreoisômeros Também conhecidos como isômeros geométricos (nomenclatura antiga) Diasterioisomeria - isomeria cis/trans CH 3 H H CH 3 H H H CH 3 H H H H H Cis H CH 3 Trans H 6

7 Isomeria - cis / trans Propriedades de alguns cicloexanos dissubstituídos 7

8 Isomeria - cis / trans 8

9 Isomeria - cis / trans Os termos cis e trans são utilizados para alcenos dissubstituídos 9

10 Isomeria - Sistema E/Z Prioridade: convenção de Cahn-Ingold-Prelog maior número atômico entre os átomos ligados à ligação dupla, em caso de empate testam-se os próximos átomos, e assim por diante...; no caso de mesmo número atômico, o isótopo de maior número de massa tem maior prioridade. (E) - dois grupos de maior prioridade em lados opostos; (Z) - dois grupos de maior prioridade no mesmo lado. (Z )-2-bromo-1-cloro-1-fluoroeteno 10

11 Isômeros constitucionais e diastereoisômeros C 5 H 10 11

12 Isomeria 12

13 Estereoisomeria 13

14 Estereoisomeria 14

15 Molécula quiral Planos de simetria centro quiral

16 Enantiômeros Carbono assimétrico 16

17 Enantiômeros Molécula com imagem especular não sobreponível 17

18 Estruturas quirais na natureza Cresce p/ a direita : cresce p/ a esquerda : 1 18

19 Estruturas quirais na natureza tartarato de amônio e sódio A- dextrógiro B- levógiro Quartzo 19

20 Estruturas quirais na natureza 20

21 Estruturas quirais na natureza 21

22 Moléculas quirais 22

23 Moléculas quirais 23

24 Representação de enantiômeros Perspectiva Projeção de Fischer 24

25 9 isômeros? C 7 H 16 São 11!!!!! 25

26 3-metilexano 2,3-dimetilpentano Etil Metil C 7 H 16 Propil 26

27 Identificação dos enantiômeros 27

28 Identificação dos enantiômeros Polarímetro t = temperatura D = comprimento de onda; raia D = 589 nm 28

29 Origem da atividade óptica Quase todas as moléculas individuais são, teoricamente, capazes de produzir uma pequena rotação do plano da luz polarizada; Quando a luz polarizada passa através de uma substância aquiral, as moléculas dispostas em diferentes conformações cancelam as rotações uma da outra. molécula molécula com a sua imagem especular Em uma substância quiral, não há moléculas com sua imagem especular. 29

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33 Quantificação dos enantiômeros Mistura racêmica: mesma quantidade dos isômeros - não possui atividade óptica. pureza óptica = rotação específica observada rotação específica do enantiômero puro excesso enantiomérico = excesso de um único enantiômero mistura inteira 33

34 Nomeando enantiômeros Prioridade: convenção de Cahn-Ingold-Prelog o átomo com o maior número atômico, entre os átomos ligados ao centro quiral, tem a prioridade 1, o átomo com o segundo maior número atômico tem a prioridade 2, e assim por diante...; No caso de mesmo número atômico, o isótopo de maior número de massa tem maior prioridade. Se existirem isótopos com mesma massa, o desempate é feito com átomos seguintes, ligados aos átomos em questão. 34

35 Nomeando enantiômeros 35

36 Nomeando enantiômeros 36

37 Nomeando enantiômeros Grupos contendo ligações duplas ou triplas: a prioridade é estabelecida considerando como se ambos os átomos fossem duplicados ou triplicados. como se como se (S) - Alanina; (S)-Ácido -2-aminopropiônico 37

38 Nomeando enantiômeros O sinal da rotação óptica não está relacionado com as atribuições R e S (S) - Gliceraldeído; (S)-(-)-2,3-dihidroxipropanal; [α] D =-8,7º (S) - Alanina; (S)-(+)-Ácido -2- aminopropiônico; [α] D =+8,5º 38

39 39

40 Nomeando a partir da Fórmula em Perspectiva 1. Classifique os grupos ligados ao carbono assimétrico O grupo (ou átomo) de menor prioridade deve estar ligado com uma cunha tracejada (situado atrás do plano), 40

41 3. Se necessário, gire a molécula para que o grupo (ou átomo) de menor prioridade esteja ligado com uma cunha tracejada Br CH 2 CH 3 CH 2 CH 3 C CH 3 C H CH H 3 Br 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). 41

42 Nomeando a partir Projeção de Fischer 1. Classifique o grupo (ou átomo) que está ligado ao carbono assimétrico e desenhe uma seta do grupo com maior prioridade para o grupo com a próxima maior 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 42

43 Nomeando a partir 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 (S)-ácido lático OH Uma projeção de Fischer pode somente ser rodada 180 no plano do papel, obtendo-se a mesma molécula 43

44 Nomeando enantiômeros Isômeros com mais de um carbono quiral: máximo de 2 n isômeros 44

45 Nomeando enantiômeros 45

46 Nomeando enantiômeros 46

47 Nomeando enantiômeros 47

48 Identificação de carbonos assimétricos em moléculas cíclicas 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-hexano trans-1-bromo-3-metil-ciclo-hexano 48

49 Nomeando enantiômeros 49

50 Estruturas meso Possuem dois ou mais carbonos assimétricos e um plano de simetria Elas são moléculas aquirais 50

51 Estruturas meso 51

52 Nomeando enantiômeros 52

53 Nomeando enantiômeros 53

54 Nomeando enantiômeros 54

55 Exercício 55

56 Propriedades dos enantiômeros Possuem as mesmas propriedades físicas; ponto de fusão; ponto de ebulição; solubilidade em solventes comuns; índice de refração... Essas propriedades dependem das forças intermoleculares, as quais são idênticas; Possuem idênticos espectros no infravermelho, no uv-visível e espectro de ressonância magnético nuclear (RMN), se medidos em solventes aquirais; Enantiômeros se comportam diferente quando interagem com substâncias quirais; solubilidade; velocidade de reação Possuem o mesmo ângulo de rotação da luz polarizada, mas em direções opostas. 56

57 Propriedades dos enantiômeros Podem apresentar diferentes atividades biológicas 57

58 Propriedades dos enantiômeros Limoneno odor do limão odor da laranja Carvona menta cominho 58

59 Propriedades dos enantiômeros Asparagina gosto amargo gosto doce Dopa 3,4-dihidroxifenilalanina anti - doença de Parkinson tóxico 59

60 Propriedades dos enantiômeros Epinefrina tóxico hormônio Talidomida sedativo, hipnótico atividade teratogênica não causa deformidades 60

61 Adoçantes A e B representam átomos eletronegativos 62

62 Adoçantes 63

63 Adoçantes Sítio (gama): região não polar dentro da molécula, completando um triângulo com os grupos AH, B. Sítio da ligação na proteína receptora inclui uma região lipofílica que tem afinidade com o sítio. 64

64 Adoçantes 65

65 Adoçantes 66

66 Adoçantes 67