Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Quiralidade e atividade óptica


Estereoquímica é uma subdisciplina da química que envolve o estudo das disposições espaciais dos átomos em moléculas e seus efeitos nas propriedades físicas e químicas dessas substâncias. Dois conceitos principais fundamentais para a estereoquímica são a quiralidade e a atividade óptica. Esses conceitos são importantes para entender o comportamento de várias moléculas em sistemas biológicos e outros ambientes químicos.

Compreendendo a quiralidade

A palavra quiralidade vem da palavra grega "cheir", que significa mão. Assim como nossas mãos são imagens espelhadas mas não podem ser sobrepostas, moléculas quirais são aquelas que não podem ser sobrepostas à sua imagem espelhada. As moléculas são quirais se não tiverem um plano interno de simetria.

A B

Considere o exemplo de uma molécula em que um átomo de carbono central está ligado a quatro substituintes diferentes. Esse átomo de carbono é chamado de centro quiral ou centro estereogênico. O exemplo mais simples de uma molécula quiral é um átomo de carbono ligado a quatro grupos diferentes, como hidrogênio, cloro, bromo e iodo.

* *  / C —— /  * *
* *  / C —— /  * *

Um exemplo notável disso é o ácido láctico, que possui a seguinte estrutura:

CH₃ | HC-OH | COOH
CH₃ | HC-OH | COOH

O ácido láctico existe em duas formas de enantiômeros, (R)-ácido láctico e (S)-ácido láctico. Esses enantiômeros são imagens espelhadas não sobreponíveis. A presença de um centro quiral (um átomo de carbono ligado a quatro grupos diferentes) torna possível que o ácido láctico exista nessas duas formas diferentes.

Atividade óptica

Atividade óptica é uma propriedade de substâncias quirais onde elas giram o plano de polarização da luz polarizada plana. Esta é uma característica chave que distingue compostos quirais de seus equivalentes aquirais. A atividade óptica surge porque a disposição espacial dos átomos afeta como eles interagem com a luz polarizada.

Luz polarizada rotação óptica

Quando a luz polarizada plana passa por uma solução contendo uma molécula quiral, o ângulo de rotação do plano pode ser medido usando um polarímetro, um instrumento projetado para esse propósito. A direção e o grau em que a luz é rotacionada ajudam a determinar a natureza do composto quiral:

  • Um composto dextrógiro ou (+) rotaciona a luz no sentido horário.
  • Um composto levógiro ou (-) rotaciona a luz no sentido anti-horário.

O grau de rotação depende de vários fatores, incluindo o comprimento do caminho da luz através da solução, a concentração do composto quiral e a rotação específica, que é uma propriedade inerente do composto quiral em particular.

Matemática da atividade óptica: rotação específica

A rotação específica [α] de um composto quiral é calculada usando a fórmula:

[α] = (α_obs) / (l × c)
[α] = (α_obs) / (l × c)
  • [α] = rotação específica
  • α_obs = rotação observada em graus
  • l = comprimento da célula em decímetros
  • c = concentração da amostra em gramas por mililitro

Enantiômeros e diastereômeros

Os enantiômeros são moléculas quirais que são imagens espelhadas uma da outra. Cada enantiômero de um par rotacionará a luz polarizada plana pela mesma quantidade, mas em direções opostas. Assim, se a forma (+) de um enantiômero rotaciona a luz +5°, a forma (-) irá rotacioná-la -5°.

Outra categoria de estereoisômeros que é importante para entender a quiralidade são os diastereômeros. Diferente dos enantiômeros, os diastereômeros não são imagens espelhadas um do outro e possuem propriedades físicas diferentes. Moléculas com múltiplos centros quirais podem ter múltiplos estereoisômeros, pois esses centros podem adotar diferentes configurações possíveis.

Por exemplo, o ácido tartárico possui dois centros quirais e pode existir nos seguintes estereoisômeros:

HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2R,3R) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2S,3S) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2R,3S) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2S,3R)
HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2R,3R) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2S,3S) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2R,3S) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (2S,3R)

(2R,3S) e (2S,3R) são um par de enantiômeros, enquanto (2R,3R) e (2S,3S) são outro par de enantiômeros. (2R,3R) é um diastereômero de (2R,3S) e (2S,3R), e vice-versa.

Mistura racêmica

Uma mistura racêmica, ou racemato, é uma mistura contendo ambos os enantiômeros de uma molécula quiral em quantidades iguais. Em tal mistura, a atividade óptica se anula porque um enantiômero rotaciona a luz em uma direção, enquanto o outro rotaciona-a pela mesma quantidade na direção oposta. O resultado é uma mistura opticamente inativa, apesar da presença de moléculas quirais.

RC*-A + SC*-A ⇒ Racemato
RC*-A + SC*-A ⇒ Racemato

As misturas racêmicas são comumente encontradas na indústria química, particularmente na produção de drogas sintéticas, onde ambos os enantiômeros são inicialmente produzidos em quantidades iguais. Estratégias como a resolução quiral ou a síntese assimétrica são frequentemente necessárias para separar os enantiômeros ou sintetizar especificamente um sobre o outro, já que frequentemente apenas um enantiômero é biologicamente ativo ou tem o efeito desejado.

Aplicações e importância da quiralidade

A quiralidade é um conceito extremamente importante em sistemas biológicos e na indústria farmacêutica. Os dois enantiômeros de um medicamento quiral podem ter efeitos muito diferentes no corpo. Um pode ter um efeito benéfico, enquanto o outro pode ser ineficaz ou até prejudicial.

Medicamentos

Muitos medicamentos são quirais, e sua eficácia e segurança dependem em grande parte de sua estereoquímica. Por exemplo, um enantiômero do medicamento talidomida foi descoberto como um potente sedativo, enquanto o outro causou graves malformações congênitas. Este caso trágico ressalta a importância de uma rigorosa avaliação da quiralidade no design e administração de medicamentos.

Indústria de sabores e fragrâncias

A quiralidade também afeta o sabor e o aroma das substâncias. Por exemplo, os dois enantiômeros de carvona têm odores diferentes. Um cheira a menta, enquanto o outro cheira a cominho. Essas diferenças se devem à natureza quiral dos sítios receptores no sistema olfativo, que interagem de maneira diferente com cada enantiômero.

(R)-carvona: Cheiro de hortelã (S)-carvona: Cheiro de cominho
(R)-carvona: Cheiro de hortelã (S)-carvona: Cheiro de cominho

Moléculas biológicas

Na natureza, a maioria das biomoléculas, como açúcares e aminoácidos, são quirais e existem principalmente em uma forma enantiomérica. Por exemplo, os aminoácidos nas proteínas são predominantemente L-enantiômeros. A homoquiralidade das moléculas biológicas desempenha um papel importante na estrutura e função das proteínas e, por extensão, na fisiologia dos organismos vivos.

Conclusão

Compreender a quiralidade e a atividade óptica é importante no campo da química orgânica. Esses conceitos não só afetam o comportamento físico e químico das moléculas, mas também têm implicações profundas em várias áreas, como farmacêutica, sabores, fragrâncias e biologia. Ao dominar os princípios da quiralidade, os químicos podem desenvolver melhores sínteses de compostos enantiomericamente puros e avançar em desenvolvimentos em muitos campos científicos e industriais.


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Quiralidade e atividade óptica

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