Famílias Importantes de Compostos Orgânicos e Isomeria

Profa Dra Lara Almida Zimmermann larazimmermannunisociesccombr Estereoquímica e ação dos fármacos TABELA 23 Famílias Importantes de Compostos Orgânicos Família Alcano Alqueno Alquino Aromático Haloalcano Álcoo l Éter Grupo funcional CH e CC ligações Fórmula geral RH Exemplo específico CH₃CH₃ CH₂CH₂ HCCH C₆H₆ CH₃CH₂Cl CH₃CH₂OH CH₃OCH₃ Nome IUPAC Etano Eteno Etino Benzeno Cloreto de etila Etanol Éter dimetílico TABELA 23 Famílias Importantes de Compostos Orgânicos continuação Famílias Amina Aldeído Cetona Ácido Carboxílico Éster Grupo funcional Fórmula geral Exemplo específico Nome IUPAC Nome comum RNH₂ R₂NH R₃N CH₃NH₂ CH₃CHO CH₃COCH₃ CH₃COOH CH₃COOCH₃ Metanamida Etano Propanona Ácido etanoico Etanato de metila Na lista abaixo estão relacionados alguns termos e conceitos Indique no seu caderno aqueles que você julga que estejam relacionados à imagem e justifique sua escolha Discuta com seus colegas e apresente as conclusões ao grupo isômeros isomeria constitucional estereoisomeria isomeria geométrica isomeria óptica molécula assimétrica Isomeria Fenômeno em que dois ou mais compostos diferentes pelo menos em uma de suas propriedades apresentam a mesma fórmula molecular mas diferentes formas estruturais Berzelius 1830 Iso igual e Meros partes O fenômeno de isomeria na química é semelhante ao fenômeno da existência de palavras diferentes pela simples permutação de letras A O R M Isômeros são dois ou mais compostos diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular O número de isômeros aumenta rapidamente de acordo com o números de carbono presentes nas moléculas o que se deve às múltiplas possibilidades de ligações do carbono Com as formulas C5H12 3 isômeros C10H22 75 isômeros C20H42 336319 isômeros Atividade Decida se cada par de estruturas a seguir representa ou não isômeros não se deixe levar pelas aparências a b c d e f Isomeria Plana Isômeros são diferenciados pelas fórmulas estruturais planas Espacial Isômeros são diferenciados por fórmulas espaciais Isomeria Constitucional isomeria plana É o caso de isomeria em que os isômeros diferem entre si pelas fórmulas estruturais planas Isomeria plana Isomeria de cadeia ou de núcleo Isomeria de posição Isomeria de função ou funcional Isomeria de compensação ou metameria Tautomeria ou isomeria dinâmica Isomeria de cadeia ou de núcleo Aúnica diferença estrutural está na organização da cadeia carbônica ExC4H10 H3C CH2 CH2 CH3 butano cadeia normal 2metilpropano cadeia ramificada H3C CH CH3 I CH3 Isomeria de cadeia ou de núcleo CH3 CH CH2 C3H6 CH2 CH2 CH2 Propeno Ciclopropano Isomeria de posição Pertencem à mesma função apresentam a mesma cadeia carbônica principal e diferem na posição do radical ou de insaturações ExC3H6 H2C CH CH2 CH3 1buteno H3C CH CH CH3 2buteno Isomeria de posição Isomeria funcional ou de função Ex C3H8O H3C CH2 CH2 OH 1propanol álcool H3C CH2 O CH3 etilmetiléter éter Aldeídocetona Ácido carboxílicoéster Álcool aromáticoéter aromáticofenol Isômeros pertencem à função química diferentes Isomeria funcional ou de função Aldeídocetona Ácido carboxílicoéster Álcool aromáticoéter aromático fenol Ex C3H6O propanal aldeído propanona cetona Ácido propanoico ácido carboxílico Metil acetato éster Ex C3H6O2 Isomeria com heteroátomo metameriaou isomeria de compensação Pertencem à mesma função diferem na posição de um heteroátomo na cadeia carbônica ExC4H10O H3C O CH2 CH2 CH3 metilpropiléter H3C CH2 O CH2 CH3 dietiléter C3H6O2 Tautomeria Éo caso em que dois isômeros estão em equilíbrio Ocorre principalmente entre um aldeído ou cetona e o enolcorrespondente Solução que contém os dois tautômeros recebe o nome de mistura alelotrópica ou alelótropa Existe equilíbrio químico entre eles Atividade Os ácidos graxos ômega3 ácido linolenílico ou ácido cis9cis12cis15 octadecadienoico e ômega6 ácido linoleico ou ácido cis9cis12octadecadienoico presentes em peixes gordurosos como o salmão atum e sardinha e óleos vegetais como o de nozes de avelã e de amêndoas são essenciais para o organismo humano Esses dois compostos são isômeros entre si Suas fórmulas estão representadas abaixo O ômega3 e o ômega6 apresentam que tipo de isomeria plana a Defunção b Decadeia c Deposição d Metameria e semisomeria Ocorre quando a diferença entre isômeros podem se explicar somente por meio de formulas estruturais espaciais ISOMERIA ESPACIAL GEOMÉTRICA ÓPTICA Isomeria espacial ou estereoisomeria ISOMERIA GEOMÉTRICA ou CISTRANS ZE ISOMERIA GEOMÉTRICA CISTRANS ZE ISOMERIA GEOMÉTRICA CISTRANS ZE ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS ZE Diferença entre esses dois compostos está na disposição geométrica dos grupos ligados aos carbonos da dupla Atividade ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS ZE Os compostos têm a mesma fórmula estrutural plana mas há quese considerar átomos ligantes espacialmente Condições 1Ter dupla ligação 2Ter ligantes diferentes entre si em cada C dadupla ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS ZE Condições 1Ter dupla ligação 2Ter ligantes diferentes entre si em cada C dadupla ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS ZE Condições 1Ter dupla ligação 2Ter ligantes diferentes entre si em cada C dadupla ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS EZ Condições 1Ter dupla ligação 2Ter ligantes diferentes entre si em cada C dadupla Ácido butanodióico cis Ácido maléico Ácido butanodióico trans Ácido fumárico Ordem de prioridade terá maior prioridade o átomo imediatamente ligado a cada carbono da dupla com maior número atômico Em caso de empate verificase o número atômico dos demais átomos desse ligante I53 Br35Cl17O8N7C6H Se os ligantes de maior prioridade estiverem no mesmo lado da ligação dupla teremos o isômero Z se os ligantes de maior prioridade estiverem em lados opostos teremos o isômero E ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS EZ ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS Compostos Cíclicos ISOMERIAGEOMÉTRICA CISTRANS cis12diclorociclopropano trans12diclorociclopropano Condições 1Ter pelo menos dois C do ciclo que possuam ligantes diferentes entre si Com relação às fórmulas planas mostradas determine os casos em que há a possibilidade de isomeria geométrica Estrutura dos três componentes principais responsáveis pelo aroma das rosas está mostrada a seguir Eles representam 60 da massa do óleo essencial das rosas essencial relacionado à essência ao perfume Decida qualis deles podem dar origem a isômeros geométricos Isômeros geométricos cis trans ou EZ Propriedades diferentes Ponto de fusão Ponto de ebulição Solubilidade Espectros de RMN e IV etc Configuração Relativa cis isomer functional groups are on the same side of the ring N N CH3 H3C Br Zzimeldina N H3C Br Ezimeldina N CH3 Antidepressivo reabsorção de serotonina reabsorção de noradrenalina Desprovido de ação antidepressiva Zclorprotixeno N S CH3 CH3 Cl Eclorprotixeno N S Cl CH3 CH3 Antipsicóticos Zatividade superior antidepressivo tricíclico câncer de mama Antidepressivo Tricíclico 108 Å HO H H CH3 OH Estradiol Propriedades farmacologicas e terepêuticas diferentes 121 Å CH3 HO CH3 OH cisdietilestilbestrol 77 Å H3C CH3 HO OH transdietilestilbestrol distancia menor e uma diminuição na atividade de 14 vezes Propriedades farmacologicas e terepêuticas diferentes ISOMERIA ÓPTICA Mão esquerda Imagem da mão esquerda Mão direita ISOMERIA ÓPTICA O que faz certos objetos produzirem uma imagem igual a eles e outros uma imagem diferente Plano de simetria Quiralidade 48 Objetos que não são sobreponíveis a sua imagem especular são quirais aquiral quiral A palavra quiral vem da palavra grega cheir mão Não são sobreponíveis e não possuem um plano de simetria Quiralidade Quiralidade Moléculas são assimétricas Moléculas quirais são moléculas que não são sobreponíveis e não apresentam plano de simetria Centro estereogênico centro de quiralidade átomo assimétrico Átomo que esta ligado a 4 substituintes diferentes Enantiômeros fenil metil ácido carboxílico hidrogênio ibuprofeno Quiralidade e átomos assimétrico OH CH3 H N OH Efedrina N N HO H3CO Quinina H H OH N CH3 H HO O H Morfina O HO OH HO O HO Ácido ascórbico O H N F3C Fluoxetina H N OH Sotalol CH3 CH3 N H S O O H3C O O H N N S OH O Penicilina G N F OH COONa HO H H N O Atorvastatina Quiralidade e átomos de Carbono assimétrico Reações do metabolismo centro próquiral centro próquiral centro assimétrico fenitoína agente antiepilético ibuprofeno Centros quirais C1 C2 C3 C4 e C5 βmetilDglicose lomustina Esta estrutura apresenta átomo de carbono quiral Estereoquímica Descreve como os átomos de uma molécula estão organizados no espaço tridimensional Estereoisômeros Acontece sempre que um composto tiver um centro quiral ou assimétrico Moléculas que apresentam a mesma conectividade mas se diferem na estrutura tridimensional Configuração de um ou mais átomos Conformação várias formas adotadas por uma molécula resultantes das rotações de uma ligação sigma processos que envolvem baixa energia Estereoseletividade preferência de uma reação para um produto estereoisomérico Enantiômeros Estereoisômeros imagens especulares não sobreponíveis Propriedades iguais Ponto de fusão Ponto de ebulição Solubilidade Espectros de RMN e IV etc Diferença atividade óptica A mesma FM e difere na estereoquimica Não sobreponíveis espelho Enantiômeros não são enatiômeros espelho antagonista receptor de angiotensina Enantiômeros enatiômeros espelho Inibidor da ECA rotação específica valor em graus do ângulo de rotação do plano da luz polarizada Propriedades físicoquímicas Atividade Ótica 0 0 a a levógiro dextrógiro Polarizador Onde α rotação específica t temperatura λ comprimento de onda α rotação observada c concentração da solução gmL l comprimento do tubo dm 1dm 10 cm αD D lâmpada de sódio λ 589 nm Designações para enantiômeros e centros quirais LMetildopa OH HO HO O H2N N N S Slevamisola N ácido Ltartárico ácido tartárico Ácido dtartárico ácido Dtartárico ácido tartárico Ácido ltartárico dl DL RS Enantiômero 1 albuterol l albutarol broncodilatador Enantiômero 2 albuterol d albutarol Efeitos colaterais broncoconstritor dl designam para onde a luz polarizada vai desviar Dgliceraldeído Lgliceraldeído Estrutura geral de L aminoácidos Lserina Lalanina Aminoácidos e açúcares Dglicose Dgalactose DL e RS Configuração absoluta Nomenclatura R e S Regras de Cahn Ingold e Prelog CIP i ordenar os substituintes segundo uma ordem de prioridade ii Posicionar a molécula de modo que o substituintes com menor prioridade seja colocado o mais distante do observador iii Ler os grupos em ordem decrescente de prioridade horário Antihorário httpswwwchemtube3dcomstconformationandconfiguration Se dois ou mais substituintes têm o mesmo átomo ligado ao C observase a seqüência da cadeia até encontrar um ponto de diferença Ordem de Prioridade 1 Maior número atômico precede menor número atômico 2 Maior número de massa precede menor número de massa 3 Um grupo de configuração cis precede um grupo de configuração trans 4 Um grupo de configuração R precede um grupo de configuração S C H O C H O O C Ligações duplas e triplas são consideradas como simples com os átomos duplicados ou triplicados httpswwwchemtube3dcomstchiralcentersrs 1 4 2 3 isômero S 1 4 2 3 1 4 3 2 isômero S isômero R Rvarfarina A B C A C Qual o enantiômero da varfarina esta representado abaixo Fatores esteroquímicos e conformacionais envolvidos no reconhecimento molecular ligantesítio receptor Volume molecular Distância interatômica Arranjo espacial glicina Gly ou G Alanina Ala ou A valina Val ou V isoleucina Ile ou I leucina leu ou L serina Ser ou S cisteína Cys ou C treonina Thr ou T metionina Met ou M lisina Lys ou K arginina Arg ou R ac glutâmico Glu ou E ac aspártico Asp ou D prolina Pro ou P glutamina Gln ou Q asparagina Asn ou N Triptofano Trp ou W fenilalanina Phe ou F tirosina Tyr ou Y histidina His ou H Interações entre biomacromolécula e micromolécula características tridimensionais Sítios ativos biológicos são naturalmente tridimensionais reconhecimento quiral Flexibilidade conformacional de proteínas e ligantes Teoria do encaixe induzido Acomodamento conformacional recíproco no sítio de interação até que se atinja os menores valores de energia do complexo Daniel Koshland 1959 Introduziu os aspectos dinâmicos Configuração absoluta e atividade biológica Paladar dos esteroisômeros da asparagina asparagina Piutti 1886 diferentes propriedades gustativas Enantiômeros similaridade estrutural e comportamentos diferentes no sistema biológico Talidomida 1960 Desconforto matinal em grávidas Esse foi um marco na era de desenvolvimento de fármacos quiralidade passou a ter destaque a investigação cuidadosa no comportamento de fármacos quirais frente a processos capazes de influenciar tanto a farmacocinética quanto farmacodinâmica antes da liberação para uso clinico Desenvolvimento de substâncias enantiomericamente puras atividade biológica associada a um único enantiômero isômero não desejado efeitos tóxicos os enantiômeros podem apresentar propriedades físicoquímicas mais vantajosas ação e formulação Troca de racêmico por enantiômero puro é viável possibilidade de duplicar a capacidade do processo industrial benefício econômico Indústria Farmacêutica Comportamentos moleculares diferentes Easson e Stedman existem pelo menos 3 pontos de reconhecimento molecular do ligante com um centro assimétrico Reconhecimento Molecular Barreiro e Fraga 2015 Eutômero Distômero Propranolol βadrenérgico Comportamentos moleculares diferentes Reconhecimento Molecular Isômeros Estereoisômeros Mesma conectividade Diastereoisômeros Não imagem especular Enantiômeros Imagem especular Constitucionais Conectividade diferente Configuração relativa e atividade biológica H3C H2 C C H2 CH3 H3C CH CH3 CH3 Butano Isobutano H3CH2C R OH H H3C H3CH2C S OH H H3C Butan2ol R Butan2ol S Cl H H Cl Cl H Cl H cis trans 12dicloroeteno Estereosseletividade Estereosseletividade é a extensão na qual uma enzima ou outra macromolécula ou estrutura macromolecular anticorpo ou receptor exibe afinidade para uma molécula de um par de isômeros em comparação com e em contraste com o outro isômero Rauws Eutômero Eu Distômero Dis Affin Eu Affin Dis Razão Eudísmica ambos enantiômeros apresentam potência e atividades similares Prometazina Antihistamínico N S CH3 N CH3 H3C Classificação de acordo com potência e atividade enantiômeros com atividades similares mas potências diferentes Diferentes perfis farmacocinéticos S Nimodipina antagonista de cálcio 2 x forma racêmica mais potente que R H N O O O O OCH3 NO2 S Warfarina Anticoagulante 2 a 5 x R O OH O O S propranolol bloqueador OH O N H Classificação de acordo com potência e atividade os enantiômeros possuem propriedades farmacológicas diferentes Analgésico Darvon Antitussígeno Novrad H3C N H3C CH3 O O propoxifeno H3C N H3C H3C O O 2S3R H3C N H3C H3C O O 2R3S Classificação de acordo com potência e atividade um enantiômero é responsável pela atividade farmacológica e outro pelos efeitos secundários Ldopa antiparkisoniano Ddopa granulocitopenia NH2 OH HO HO O H H OH HO HO O H2N Classificação de acordo com potência e atividade dois isômeros apresentam atividade e o efeito indesejado é atribuído a um deles antiarrítmico Classificação de acordo com potência e atividade Sdisopiramida apresenta efeitos desejados e efeitos adversos Rdisopiramida apresenta efeitos desejados sem efeitos adversos Apenas um enantiômero apresenta propriedade farmacológica e o outro é inerte Classificação de acordo com potência e atividade 2n estereoisômeros Compostos com 2 ou mais centros de quiralidade Propriedades diferentes Ponto de fusão Ponto de ebulição Solubilidade Espectros de RMN e IV etc Diastereoisômeros Diastereoisômeros httpswwwchemtube3dcomstdiastereoisomers Composto A Composto A Giro 180 graus Enantiômero Composto A Diastereoisômero Composto A antiarrítmico antimalárico Propriedades farmacologicas e terepêuticas diferentes entre Diastereoisômeros quinidina quinina misturas de diastereoisômeros que levam a efeitos benéficos Labetalol antihipertensivo βbloqueador αbloqueador H2N HO H N H HO H3C H O RR H2N HO H N OH H H CH3 O SS H2N HO H N OH H H3C H O SR H2N HO H N H HO H CH3 O RS Classificação de acordo com potência e atividade inativos Enantiômeros Estereoisômeros imagens especulares não sobreponíveis Propriedades iguais Ponto de fusão Ponto de ebulição Solubilidade Espectros de RMN e IV etc Propriedades diferentes Ponto de fusão Ponto de ebulição Solubilidade Espectros de RMN e IV etc Diastereoisômeros São estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro httpwwwchemtube3dcom ChemTube3D contains interactive 3D animations and structures with supporting information for some of the most important topics covered during an undergraduate chemistry degree httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788582711187 httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788520444061 httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788522125876 httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788521620754 httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788521622611 Livros Atividade Obrigada