aula 3 - estereoquímica
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Aula 3 - EstereoquímicaTRANSCRIPT
12/12/2012
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ESTEREOQUÍMICA
Aula 3
Prof. Dr. Marcelo Moreira Britto
ESTEREOQUÍMICA é a parte da química que lidacom a estrutura tridimensional das moléculas edas relações entre elas.
Benzeno
Éter dietílico
Butanol C4H10OC6H6C6H12O6C2H6OC2H4O acetaldeído
Glicose
COMPOSIÇÃO QUÍMICA COMO ÚNICO CRITÉRIO DE ANÁLISE
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Friedrich Wohler1800-1882
Justus Von Liebig
1803-1873
ácido ciânico
H O C N
ácido fulmínico
O C N H
COMPOSIÇÃO X ESTRUTURA
Jons Jacob Berzelius1779 -1848
BERZÉLIUS E O CONCEITO DE ISOMERIA
ISOMERIA: Relação existenteentre compostos diferentes quepossuem a mesma fórmulamolecular
C2H4OC CH H HOH C COH H HHC CHH OHHRELAÇÕES ISOMÉRICAS ENTRE AS
SUBSTÂNCIAS
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C4H10O C CH3H3C OHCH3CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CCH3OHH C CH2OHH3C CH3HO CH2CH2CH3H3C O CH3C CH3CH3HO CH2CH3CH3CH2
RELAÇÕES ISOMÉRICAS ENTRE AS SUBSTÂNCIAS
Frederick August Kekulé1829 -1896
Alexander Mikhaiovich Butlerov1828 - 1886
A QUÍMICA ORGÂNICA ESTRUTURAL
Após a ampla aceitação da teoria estrutural, opróximo grande desafio em química orgânica seriao reconhecimento da natureza tridimensional dasmoléculas orgânicas.
A NATUREZA TRIDIMENSIONAL DAS MOLÉCULAS
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Jean Baptiste Biot1774 - 1876
BIOT E A POLARIZAÇÃO DA LUZ
Efeito que algumassoluções molecularesexercem sobre a luzpolarizada
SSSSAAAACCCCAAAARRRROOOOSSSSEEEE ++++ ÁÁÁÁGGGGUUUUAAAAMMMMEEEETTTTAAAANNNNOOOOLLLL ++++ ÁÁÁÁGGGGUUUUAAAAPlano da luzAntes Depois
Antes DepoisPlano da luz
Com desvio
Sem desvio
INTERAÇÃO DA LUZ POLARIZADA COM MOLÉCULAS ORGÂNICAS
C C CO2HHO2C OH HOHHC4H6O6Ácido tartárico
Ácido paratartárico
O ÁCIDO TARTÁRICO E A ESTEREOQUÍMICA
Desvia a luz polarizada
Não desvia a luz polarizada
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Louis Pasteur1822 - 1895
HO2CCO2H
OH
OH
Ácido tartárico
PASTEUR E A ASSIMETRIA MOLECULAR
Previu a necessidade dese entender a estruturaquímica tridimensional deuma molécula.
C4H6O6Ácido paratartárico
Desvia a luz polarizada para a direita
Desvia a luz polarizada para a esquerda
Não desvia a luz polarizada
PASTEUR E A ASSIMETRIA MOLECULAR
HO2CCO2H
OH
OH
Ácido tartárico
PASTEUR E A ASSIMETRIA MOLECULAR
Previu a necessidade de seentender a estrutura químicatridimensional de uma molécula.
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WISLICENUS E A NATUREZA TRIDIMENSIONAL DAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS
Composto 1 Composto 2
Johannes Wislicenus1835 - 1902
Mostrou que haviam dois compostoscom a mesma fórmula mas comdiferentes comportamentos.
C CO2HHO CH3HÁcido láctico
Jacob Van´t Hoff1852 - 1911
Se um átomo de carbono estivesseligado a quatro outros átomos nasdireções dos vértices de um tetraedro,uma forma de isomerismo seriapossível.
VAN’T HOFF E O CARBONO TETRAÉDRICO
ISÔMEROS
Isômeros constitucionais
Estereoisômeros
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Isômeros constitucionais
Os átomos estão ligados em ordem diferente na estrutura da moléculaC2H4OC CH H HOH C COH H HHC CHH OHH
C4H10O C CH3H3C OHCH3CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CCH3OHH C CH2OHH3C CH3HO CH2CH2CH3H3C O CH3C CH3CH3HO CH2CH3CH3CH2Isômeros constitucionais
Estereoisômeros
Os átomos estão ligados na mesma ordem na estrutura da molécula, diferindo apenas
na disposição espacialC4H8C CCH3HHH3C C CCH3HH3CH
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OHHHHO OHHHOHC6H10O2CH3ClHOH CH3Cl OHHC2H5ClO
Estereoisômeros
Estereoisômeros
Diasteroisômeros
Enantiômeros
Diasteroisômeros
Os átomos estão ligados na mesma ordem na estrutura da molécula, porém uma
estrutura não é imagem especular da outraOHHHHO OHHHOHC6H10O2
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Enantiômeros
Os átomos estão ligados na mesma ordem na estrutura da molécula, porém uma
estrutura é imagem especular não sobreponível da outraCH3ClHOH CH3Cl OHHC2H5ClO
� As diferenças estruturais e tridimensionais entre osisômeros são refletidas nas suas propriedades físicas equímicas.
ENANTIÔMEROS
ISÔMEROS CONSTITUCIONAIS MAIORES DIFERENÇAS
MENORES DIFERENÇAS
� Para uma molécula existir como um par deenantiômeros, é necessária que ela seja dotada deQUIRALIDADE.
� A quiralidade é uma característica de moléculasque não possuem ELEMENTOS DE SIMETRIAem sua estrutura.
• Plano de simetria (s)
• Centro de simetria ou de inversão (i)
• Eixo simples de simetria (Cn)
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Plano de simetria
� Plano imaginário que divide a molécula de maneira que duas metades sejam uma imagem especular da outra.
� A estrutura que apresenta plano de simetria, ésobreponível à sua imagem especular
� A estrutura não apresenta plano de simetria, éportanto não sobreponível à sua imagem especular
� Condição para a ausência de plano de simetria:Quatro grupos diferentes ligados ao carbonotetraédrico.
HO2C CO2H
HH
HO2C
HH
CO2H
HH
HO2C CO2H HO2C CO2H
H H
DIASTEROISÔMEROS
Não possui plano de simetria Possui plano de simetria
COMPOSTOS IGUAISENANTIÔMEROS
Plano de simetria
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ALENOS
MOLÉCULAS COM QUIRALIDADE QUE NÃO POSSUEM UM ÁTOMO TETRAÉDRICO COM
QUATRO GRUPOS DIFERENTES
C CC
R
R1 R1
R
C CCCl
H
Cl
H
C C
Cl
H
CH
Cl
Bifenilas
MOLÉCULAS COM QUIRALIDADE QUE NÃO POSSUEM UM ÁTOMO TETRAÉDRICO COM
QUATRO GRUPOS DIFERENTES
Espiro compostos e com duplas exocíclicas
MOLÉCULAS COM QUIRALIDADE QUE NÃO POSSUEM UM ÁTOMO TETRAÉDRICO COM
QUATRO GRUPOS DIFERENTES
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R1
NR2
R4R3
R1Si R2R4R3 R1Ge R2R4R3COMPOSTOS COM ESTEREOCENTROS
DIFERENTES DO CARBONO
Nitrogênio GermânioSilício
O SISTEMA R/S
Permite distinguir dois compostos ligados a quatrogrupos diferentes mas que estão dispostosdiferentemente em torno do átomo assimétrico.
� REGRAS
• Cada grupo ligado ao estereocentro recebe umaprioridade (varia de 1 a 4) de acordo com o NÚMEROATÔMICOMenor número atômico: prioridade menor (4)Maior número atômico: prioridade maior (1)
• No caso de isótopos, o de maior MASSAATÔMICA tem a prioridade.
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2134 13 42213 1 32 SR
1 > 2 > 3 > 4
� Quando houver empate, considerar o próximo conjunto deátomos ligados diretamente ao átomo em questão até quehaja desempate.
3
1
2
4
Sentindo horário logo enantiômero R.
(R)-2-butanol
� Para grupos contendo duplas ou triplas são atribuídosprioridades como se ambos os átomos estivessemduplicados ou triplicadosYC Y CYY YCCCY YCY C
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HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH OH
RR
R
SS
S
RIBOSE
HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH
OH
RR
S
SS
R
ARABINOSE
DIASTEROISÔMEROS
Enantiômeros Enantiômeros
H
CHO
OH
H OH
H OH
CH2OH
HO
CHO
H
HO H
HO H
CH2OH
H
CHO
H
OH
CH2OH
OH
OH
H
HO
CHO
HO
H
CH2OH
H
H
HO
HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH OH
RR
R
SS
S
RIBOSE
PROJEÇÃO DE FISCHER
COMPOSTOS MESO� São compostos que possuem átomos ligados a quatrogrupos diferentes, contudo possuem plano de simetria, nãopossuindo portanto quiralidade.
� Composto e imagem são sobreponíveis, não existindocomo um par de enantiômeros
H OH
H OH
OHO
OHO
R
SHO H
HO H
O
OHO
HO
R
S
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QUANTIDADE DE ESTEREOISÔMEROS POSSÍVEIS PARA UM COMPOSTO
� O número máximo de estereoisômeros para um compostocom n estereocentros é 2n, onde n é o número deestereocentros
HOCH2CHCHCHCHO
OH OH
OH
*
* *
HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH OH
RR
R
SS
S
RIBOSE
HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH
OH
RR
S
SS
R
ARABINOSE
H OH
H OH
OHO
OHO
R
SHO H
HO H
O
OHO
HO
R
SHO H
H OH
OHO
OHO
H OH
HO H
O
OHO
HO
SS
R
R
Composto meso(mesma molécula)
Moléculas diferentes (enantiômeros)
Três estereoisômeros possíveis
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HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH
OH
RS
R
SR
S
XILOSE
HOCHO
OH
OH
OH
HOCHO
OH
OH
OH
RS
S
SR
R
LIXOSE