Enantiômeros: características, propriedades e exemplos

Os enantiômeros são aqueles pares de compostos orgânicos (e inorgânicos) que consistem em duas imagens espelhadas que não podem ser sobrepostas. Quando ocorre o contrário – por exemplo, no caso de uma bola, um taco de golfe ou um garfo – eles são objetos aquirais.

O termo quiralidade foi cunhado por William Thomson (Lord Kelvin), que definiu que um objeto é quiral se não puder ser sobreposto à sua imagem no espelho. Por exemplo, as mãos são elementos quirais, porque o reflexo da mão esquerda, mesmo se for girado, nunca coincidirá com o original.

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 1

Uma maneira de demonstrar o exposto é colocando a mão direita à esquerda, descobrindo que os únicos dedos que se sobrepõem são os do meio. De fato, a palavra quiral deriva da palavra grega cheir , que significa “mão”.

No caso do detentor da imagem superior, se seu reflexo fosse girado, ele se encaixaria perfeitamente sob o original, que se traduz como um objeto aquiral.

Carbono assimétrico

Que forma geométrica um conjunto de átomos deve considerar quiral? A resposta é tetraédrica; isto é, para um composto orgânico, o átomo de carbono deve ter um arranjo tetraédrico ao seu redor. No entanto, embora isso se aplique à maioria dos compostos, nem sempre é o caso.

Para este composto CW hipotético 4 é quiral, todos os substituintes devem ser diferentes. Se não fosse assim, o reflexo do tetraedro poderia se sobrepor após as rotações.

Assim, o composto C (ABCD) é quiral. Quando isso ocorre, o átomo de carbono ligado a quatro substituintes diferentes é conhecido como carbono assimétrico (ou carbono estereogênico). Quando esse carbono “olha” para o espelho, seu reflexo e isso formam o par enantiomérico.

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 2

Três pares enantioméricos do composto C (ABCD) são ilustrados na imagem acima. Considerando apenas o primeiro par, seu reflexo não é sobreposto, pois ao girar apenas as letras A e D coincidem, mas não C e B.

Que relação os outros pares de enantiômeros têm entre si? O composto e sua imagem do primeiro par enantiomérico são diastereômeros dos outros pares.

Relacionado:  Fluoreto de magnésio: estrutura, propriedades, síntese, usos

Em outras palavras, os diastereômeros são estereoisômeros do mesmo composto, mas sem serem produtos de seus próprios reflexos; isto é, eles não são sua imagem no espelho.

Uma maneira prática de assimilar esse conceito é através do uso de modelos, alguns deles tão simples quanto aqueles armados com uma bola de anime, paus e massas de plasticina para representar átomos ou grupos.

Nomenclatura

A mudança de local de duas letras produz outro enantiômero, mas se três letras forem alteradas, a operação retornará ao composto original com orientação espacial diferente.

Assim, mudar duas letras dá origem a dois novos enantiómeros e, ao mesmo tempo, a dois novos diastereómeros do par inicial.

No entanto, como diferenciar esses enantiômeros um do outro? É quando a configuração absoluta do RS surge.

Os pesquisadores que o implementaram foram Cahn, Sir Christopher Ingold e Vladimir Prelog. Por esse motivo, é conhecido como sistema de notação Cahn-Ingold-Prelog (RS).

Regras ou prioridades de sequência

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 3

Como aplicar essa configuração absoluta? Primeiro, o termo “configuração absoluta” refere-se ao arranjo espacial exato dos substituintes no carbono assimétrico . Assim, cada arranjo espacial tem sua própria configuração R ou S.

A imagem acima ilustra duas configurações absolutas para um par de enantiômeros. Para designar um dos dois como R ou S, as regras de sequência ou prioridade devem ser seguidas:

1- O substituinte com o maior número atômico é aquele com a maior prioridade.

2- A molécula é orientada de modo que o átomo ou grupo de menor prioridade aponte atrás do plano.

3- As setas dos links são desenhadas e um círculo é desenhado na direção descendente de prioridade. Se essa direção for a mesma que no sentido horário, a configuração é R; se estiver no sentido anti-horário, a configuração será S.

No caso da imagem, a esfera vermelha marcada com o número 1 corresponde ao substituinte de maior prioridade e assim por diante.

A esfera branca, a do número 4, quase sempre corresponde ao átomo de hidrogênio. Em outras palavras: hidrogênio é o substituinte de menor prioridade e é contado por último.

Relacionado:  Quais gases podem ser perigosos e por quê?

Exemplo de configuração absoluta

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 4

No composto da imagem acima (amino ácido L-serina), o carbono assimrico com os seguintes substituintes: CH 2 OH, H, COOH e NH 2 .

As regras acima referidas para este composto, o substituinte de maior prioridade é NH 2 , COOH, seguida e, finalmente, o CH 2 OH. O quarto substituinte é entendido como H.

O grupo COOH tem prioridade sobre o CH 2 OH, porque o carbono forma três ligações com átomos de oxigênio (O, O, O), enquanto o outro forma apenas uma com OH (H, H, O).

Características dos enantiómeros

Os enantiômeros carecem de elementos de simetria. Esses elementos podem ser o plano ou o centro de simetria.

Quando estes estão presentes na estrutura molecular, é muito provável que o composto seja aquiral e, portanto, não possa formar enantiômeros.

Propriedades

Um par de enantiômeros exibe as mesmas propriedades físicas, como ponto de ebulição, ponto de fusão ou pressão de vapor.

No entanto, uma propriedade que os diferencia é a capacidade de girar a luz polarizada, ou o que é o mesmo: cada enantiômero tem suas próprias atividades ópticas.

Os enantiômeros que giram a luz polarizada no sentido horário adquirem a configuração (+), enquanto os que a rodam no sentido anti-horário adquirem a configuração (-).

Essas rotações são independentes do arranjo espacial dos substituintes no carbono assimétrico. Consequentemente, um composto de configuração R ou S pode ser (+) e (-).

Além disso, se as concentrações dos enantiômeros (+) e (-) forem iguais, a luz polarizada não se desvia de sua trajetória e a mistura é opticamente inativa. Quando isso acontece, a mistura é chamada mistura racêmica.

Por sua vez, os arranjos espaciais governam a reatividade desses compostos contra substratos estereoespecíficos. Um exemplo dessa estereoespecificidade ocorre no caso de enzimas, que só podem atuar em um determinado enantiômero, mas não em sua imagem no espelho.

Exemplos

De muitos enantiômeros possíveis, os três compostos a seguir são usados ​​como exemplos:

Relacionado:  Sais de Diazônio: Treinamento, Propriedades e Aplicações

Talidomida

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 5

Qual das duas moléculas tem a configuração S? O da esquerda. A ordem de prioridade é a seguinte: primeiro o átomo de nitrogênio, depois o grupo carbonil (C = O) e terceiro o grupo metileno (–CH 2 -).

Ao viajar pelos grupos, a direção no sentido horário (R) é usada; no entanto, quando o hidrogênio aponta para fora do plano, a configuração vista pelo ângulo traseiro realmente corresponde ao S, enquanto no caso da molécula à direita, o hidrogênio (a prioridade mais baixa) aponta uma vez para trás do avião.

Salbutamol e Limoneno

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 6

Qual das duas moléculas é o enantiômero R: a acima ou a abaixo? Nas duas moléculas, o carbono assimétrico está ligado ao grupo OH.

Estabelecendo a ordem de prioridades para a molécula abaixo que fornece: primeiro o OH, depois o anel aromático e terceiro o grupo CH 2 – NH – C (CH 3 ) 3 .

Percorrendo os grupos, um círculo é desenhado no sentido horário; portanto, é o enantiômero R. Assim, a molécula abaixo é o enantiômero R e o S está acima.

Enantiômeros: características, propriedades e exemplos 7

No caso do composto (R) – (+) – limoneno e (S) – (-) – limoneno, as diferenças estão em suas fontes e odores. O enantiómero R é caracterizado por ter um odor de laranjas, enquanto o enantiómero S tem um odor de limões.

Referências

  1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Química Orgânica (Décima Edição, p. 188-301) Wiley Plus.
  2. Francis A. Carey. Quimica Organica. Em estereoquímica . (Sexta edição., P. 288-301). Mc Graw Hill
  3. Zeevveez (1 de agosto de 2010). Reflexão de espelho de garfo. [Figura]: Recuperado em 17 de abril de 2018, de: flickr.com
  4. GP Moss Terminologia básica da estereoquímica (Recomendações da IUPAC 1996) Pure and Applied Chemistry, Volume 68, Edição 12, Páginas 2193–2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
  5. Arquivo da molécula da semana. (1 de setembro de 2014). Talidomida Recuperado em 17 de abril de 2018, de: acs.org
  6. Jordi picart. (29 de julho de 2011). Atribuição das configurações R e S em um centro quiral. [Figura]. Recuperado em 17 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies