Diastereômeros: estrutura, propriedades, exemplos - Ciência - 2023

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o diastereômeros ou diastereoisômeros eles são pares de moléculas do mesmo composto químico que não são imagens especulares. Ou seja, se eles forem colocados em lados opostos, uma molécula não será o reflexo da outra, portanto, o par não é um enantiômero.

Os diastereômeros e enantiômeros constituem os estereoisômeros: isômeros do espaço. Seus átomos e ligações são os mesmos, mas suas orientações espaciais variam. Considere, por exemplo, o composto 2-bromo-3-clorobutano, CH₃CHClCHBrCH₃ (imagem inferior). Possui dois centros quirais ou assimétricos: um carbono ligado ao átomo de cloro e o outro ligado a um átomo de bromo.

Observe que o par de diastereômeros diferem nas configurações de seus centros quirais. O primeiro é S, S, enquanto o segundo é R, S. Se você olhar de perto, supondo que a linha pontilhada representa um espelho, as duas moléculas não formam imagens espelhadas: nem o é o reflexo da outra. As cores verde e rosa ajudam a detalhar isso.

Diastereômeros são mais comuns do que enantiômeros, uma vez que há muito mais pares cujas configurações de seus centros quirais diferem ligeiramente, do que aqueles em que são todos opostos. Eles são importantes em sínteses assimétricas e em compostos com atividades ópticas.

Conceito de diastereômero

Os quatro estereoisômeros de 2-bromo-3-clorobutano são representados acima: I, II, III e IV, usando projeções de Fischer. Observe que o composto tem dois centros quirais, o que, em princípio, dá origem a quatro estereoisômeros de acordo com a fórmula 2ⁿ, Onde n corresponde ao número de carbonos quirais.

Os átomos de cloro e bromo, coloridos em verde e rosa, respectivamente, facilitam a visualização das configurações R e S para carbonos quirais. Novamente, observe que nenhum deles é o reflexo da outra molécula.

Em diastereômeros, as configurações R ou S diferem em pelo menos um de seus carbonos quirais. Como existem apenas dois carbonos quirais, basta que um deles seja idêntico para que não tenhamos um par enantiomérico; isto é, aquele cujas configurações são totalmente opostas.

Por exemplo, os pares I-II, III-IV, I-III e II-IV são diastereômeros. Mas e os pares I-IV e II-III? Esses dois últimos são enantiômeros, pois as configurações de seus carbonos são todas opostas. Comparando as configurações R e S para os dois pares de enantiômeros, teremos: (2S, 3S) - (2R, 3R) para I-IV e (2S, 3R) - (2R, 3S) para II-III.

Portanto, temos quatro pares de diastereômeros e dois pares de enantiômeros.

Estrutura de diastereômeros

Da seção anterior, conclui-se que as estruturas dos diastereômeros são as mesmas do resto dos estereoisômeros. No entanto, há uma diferença, e é que as orientações espaciais para pelo menos um de seus centros assimétricos devem ser diferentes entre um par de moléculas.

Na imagem anterior, pode-se ver que a estrutura molecular é a mesma para os quatro estereoisômeros de 2-bromo-3-clorobutano. Sendo seu esqueleto linear, o fato de mudar as orientações espaciais do cloro ou do bromo não tem grandes repercussões estruturais. Mas o mesmo não acontece quando se trata de compostos com estruturas cíclicas:

Em estruturas cíclicas, os diastereômeros diferem acentuadamente. Em alguns, os átomos hierárquicos mais elevados estarão acima ou abaixo do anel em questão, estando ambos do mesmo lado (Z ou cis); enquanto em outros, um átomo estará acima e o outro abaixo do anel, em posições opostas (E ou trans).

Portanto, a especificação de diastereômeros tem muita relevância quando se trata de compostos cíclicos como ciclobutano, ciclopentano, ciclohexano. Ainda mais se eles também tiverem ligações duplas.

Propriedades

Quanto mais diferentes forem as estruturas entre dois diastereômeros, mais notáveis serão as diferenças entre suas propriedades físicas ou químicas.

Embora os diastereômeros tenham os mesmos átomos e, portanto, as mesmas massas molares, seus pontos de ebulição, densidades, solubilidades, índices de refração e a direção na qual a luz polarizada gira, diferem o suficiente para que possam ser separados por técnicas. tais como cristalização fracionada e cromatografia quiral.

Por outro lado, suas reações químicas serão as mesmas quando se trata de reagentes aquirais. No entanto, se os reagentes forem quirais, nem todos os diastereômeros reagirão da mesma forma. Alguns serão mais reativos do que outros, e pode até haver diastereômeros que não reagem de forma alguma.

Síntese

Para sintetizar diastereômeros, é necessário introduzir dois ou mais centros quirais em uma molécula. Existem infinitos caminhos para se conseguir isso de forma indireta, mas o mais convencional e básico consiste em halogenar uma dupla ligação; ou seja, adicione uma molécula de halogênio (F₂, Cl₂, Br₂ ou eu₂).

Os dois átomos de halogênio somam-se à ligação dupla em ambos os lados da face da ligação dupla ou no mesmo lado da face.Uma vez que o halogênio é adicionado, duas ligações C-X se formarão, que serão centros quirais se seus quatro substituintes forem diferentes.

Por outro lado, a reação de halogenação de uma molécula quiral também irá gerar diastereômeros. Suponha, por exemplo, a cloração de cloreto de sec-butila:

CH₃CH₂CH^*ClCH₃ → CH₃CH^*ClCH^*ClCH₃ + outros produtos

CH^* representa carbono quiral. Tendo agora introduzido dois carbonos quirais, haverá diastereômeros, onde alguns serão mais predominantes do que outros. Isso ocorre porque o átomo de cloro que se liga ao grupo CH₂ não o faz tão facilmente de um lado ou do outro do avião.

Formulários

Em princípio, as utilizações de diastereómeros são iguais às de pares enantioméricos e, em geral, de todos os estereoisómeros para um determinado composto. Pelo menos, isso é verdade para a maioria dos aplicativos onde as atividades ópticas são irrelevantes.

A situação muda quando a estereoquímica desempenha um papel crucial na síntese orgânica ou inorgânica; isto é, em sínteses quirais ou assimétricas.

Nessas sínteses, destinadas à obtenção de um estereoisômero específico, é importante selecionar e purificar o diastereômero que vai reagir. Geralmente, essas sínteses são reservadas para os campos da farmácia, química orgânica, bioquímica, inorgânica ou supramolecular.

Exemplo adicional

Acima está a projeção de Fischer da D-ribose. As configurações de seus três centros quirais são R: (2R, 3R, 4R). Seu enantiômero, portanto, deve ter as configurações (2S, 3S, 4S), todas opostas. Enquanto isso, este composto tem seis diastereômeros. Por quê? Porque a fórmula 2³ dá igual a 8, e tendo 2 enantiômeros, 6 diastereômeros permanecerão.

Referências

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