Nomenclatura dos Enantiómeros, Características, Propriedades e Exemplos

O enantiômeros são aqueles pares de compostos orgânicos (e inorgânicos) que consistem em duas imagens espelhadas que não podem se sobrepor umas sobre as outras. Quando ocorre o oposto - por exemplo, no caso de uma bola, um taco de golfe ou um garfo - eles são considerados objetos aquirais.

O termo quiralidade foi cunhado por William Thomson (Lord Kelvin), que definiu que um objeto é quiral se não puder se sobrepor à sua imagem especular. Por exemplo, as mãos são elementos quirais, porque o reflexo da mão esquerda, apesar de girar, nunca coincidirá com o original.

Uma maneira de demonstrar isso é colocando a mão direita à esquerda, descobrindo que os únicos dedos que se sobrepõem são os do meio. De fato, a palavra chiral deriva da palavra grega cheir, que significa "mão".

Para o caso do garfo da imagem superior, se o seu reflexo girasse, ele se ajustaria perfeitamente ao original, o que se traduz como um objeto aquiral.

Índice

• 1 carbono assimétrico
• 2 Nomenclatura
  • 2.1 Regras de seqüências ou prioridades
• 3 Características dos enantiômeros
• 4 Propriedades
• 5 exemplos
  • 5.1 Talidomida
  • 5.2 Salbutamol e limoneno
• 6 referências

Carbono assimétrico

Qual forma geométrica deve um conjunto de átomos ser considerado como quiral? A resposta é tetraédrica; isto é, para um composto orgânico, o átomo de carbono deve ter um arranjo tetraédrico em torno dele. No entanto, embora isso se aplique à maioria dos compostos, nem sempre é esse o caso.

Para que esse hipotético composto CW₄ seja quiral, todos os substituintes devem ser diferentes. Se não fosse assim, o reflexo do tetraedro poderia se sobrepor após algumas rotações.

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

Na imagem superior são ilustrados três pares enantioméricos do composto C (ABCD). Considerando apenas o primeiro par, sua reflexão não é sobreponível, pois ao virar 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 a sua imagem do primeiro par enantiomico s diastereeros dos outros pares.

Em outras palavras, os diastereômeros são estereoisômeros do mesmo composto, mas sem serem o produto de sua própria reflexão; isto é, eles não são sua imagem espelhada.

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, alguns paus e algumas massas de plasticina para representar os átomos ou grupos.

Nomenclatura

A mudança de lugar de duas letras produz outro enantiômero, mas se três letras são movidas, a operação retorna ao composto original com orientação espacial diferente.

Desta forma, a alteração de duas letras dá origem a dois novos enantiômeros e, ao mesmo tempo, a dois novos diastereoisómeros do par inicial.

No entanto, como diferenciar esses enantiômeros uns dos outros? É aqui que surge a configuração absoluta de R-S.

Os pesquisadores que implementaram foram Cahn, Sir Christopher Ingold e Vladimir Prelog. Por esta razão, é conhecido como o sistema de notação (R-S) de Cahn-Ingold-Prelog.

Regras de seqüências ou prioridades

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 superior ilustra duas configurações absolutas para um par de enantiômeros. Para designar um dos dois como R ou S, as regras das seqüências ou prioridades 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 fique atrás do plano.

3- Desenhe as setas dos links e desenhe um círculo na direção descendente de prioridade. Se esta direção é a mesma no sentido horário, a configuração é R; Se for no sentido anti-horário, a configuração é S.

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

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

Exemplo de configuração absoluta

No compósito da imagem superior (aminoácido l-serina), o carbono assimétrico tem os seguintes substituintes: CH₂OH, H, COOH e NH₂.

Aplicando as regras acima para este composto, o substituinte com a maior prioridade é NH₂, seguido pelo COOH e, finalmente, o CH₂OH O quarto substituinte é entendido como sendo o H.

O grupo COOH tem prioridade sobre CH₂OH, porque o carbono forma três ligações com átomos de oxigênio (O, O, O), enquanto o outro forma apenas um com OH (H, H, O).

Características dos enantiômeros

Os enantiômeros não possuem 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 pode 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 a mesma coisa: cada enantiômero apresenta suas próprias atividades ópticas.

Os enantiômeros que rodam a luz polarizada para a direção de ajuste de ganho no sentido horário (+), enquanto que aqueles que girar para a esquerda para adquirir o (-) de configuração.

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

Além disso, se as concentrações de ambos os enantiómeros (+) e (-) são iguais, a luz polarizada não se desvia da sua trajectória e a mistura opticamente inactiva. Quando isso acontece, a mistura é chamada de mistura racêmica.

Por sua vez, os arranjos espaciais governam a reatividade destes compostos contra substratos estereoespecíficos. Um exemplo disto é o caso estereoespecificidade das enzimas, o que só pode actuar em certa enantiómero, mas não na sua imagem no espelho.

Exemplos

De muitos enantiômeros possíveis, temos como exemplos os três compostos a seguir:

Talidomida

Qual das duas moléculas tem a configuração S? O da esquerda. A ordem de prioridade é a seguinte: primeiro o átomo de nitrogênio, segundo o grupo carbonila (C = O) e terceiro o grupo metileno (-CH₂-).

Ao percorrer os grupos, use o sentido horário (R); no entanto, como o hidrogénio que aponta para fora do plano, a configuração visto a partir do ângulo de volta, na verdade, corresponde a S, enquanto que, no caso da molécula direita, hidrogénio (a prioridade mais baixa) aponta para trás uma vez do avião.

Salbutamol e limoneno

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

Estabelecendo a ordem de prioridades para a molécula abaixo que dá o seguinte: primeiro o OH, segundo o anel aromático e terceiro o grupo CH₂-NH-C (CH₃)₃.

Indo através dos grupos, um círculo é desenhado no sentido horário; portanto, é o enantiômero R. Assim, a molécula abaixo é o enantiômero R, e o superior é o S.

No caso do composto (R) - (+) - limoneno e (S) - (-) - limoneno, as diferenças são as suas fontes e odores. O enantiômero R é caracterizado por ter um odor de laranja, enquanto o enantiômero S tem um cheiro de limão.

Referências

1. T.W. 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]: Retirado em 17 de abril de 2018, de: flickr.com
4. G. Moss Moss. terminologia básica de estereoquímica (IUPAC Recomendações 1996) Química Pura e Aplicada, Volume 68, Issue 12, Páginas 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0.033-4.545, DOI: doi.org
5. Molécula do Arquivo da Semana. (1 de setembro de 2014). Talidomida Retirado 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] Retirado em 17 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org