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Uso de braços e dedos das mãos na determinação de quiralidade

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Pode usar os seus braços e dedos das mãos para determinar a configuração de uma molécula contendo pelo menos um carbono quiral, isto é um carbono a que se ligam quatro substituintes diferentes. Trata-se de um procedimento de grande importância prática que requer a capacidade de considerar sequências de substituintes no espaço. Passamos a indicar como o fazer na prática.

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Estique em simultâneo ambos os seus braços e com as mãos inicialmente fechadas estique o polegar, o indicador e o dedo médio, afastando-os o mais possível uns dos outros. Mantenha os dois dedos restantes encolhidos (ver Figura 1).

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Figura 1

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Quando as quatro direcções definidas pelo seu braço e pelos restantes três dedos esticados são tomadas em conjunto, elas definem as quatro direcções definidas pelo centro de um tetraedro^[1] para cada um dos seus quatro vértices. Aqui a palma da mão com os dois dedos encolhidos representa o átomo quiral, por exemplo um átomo de carbono, e as quatro direcções que emergem dele representam as quatro ligações do carbono quiral com os seus quatro substituintes diferentes.

Admita agora que o seu braço representa a ligação do carbono quiral ao substituinte de menor número atómico e atribua-lhe a prioridade mais baixa com o número quatro. Esta regra é universal para qualquer molécula que esteja a analisar e a primeira a ser considerada.

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Considere por exemplo a molécula de bromo(cloro)fluorometano. Neste caso o carbono liga-se a quatro substituintes diferentes, que são por ordem decrescente de número atómico o bromo, o cloro, o flúor e o hidrogénio. Quer isto dizer que a prioridade máxima será atribuída ao bromo, a segunda ao cloro, a terceira ao flúor e a menor ao hidrogénio. ?

?A ligação definida pelo seu braço será a ligação entre o carbono e o hidrogénio. Seguidamente considere que vai atribuir ao polegar, o substituinte com maior prioridade de acordo com as regras CIP^[2], o número um (neste exemplo, o bromo), ao indicador o substituinte com a segunda maior prioridade e o número dois (neste exemplo, o cloro) e ao dedo médio o substituinte com a terceira maior prioridade e o número três (neste exemplo, o flúor) (ver Figura 2).

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Figura 2

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Tomando o exemplo anterior e trabalhando apenas com o seu braço e mão esquerdos, ao polegar corresponderá a ligação do átomo de carbono ao átomo de bromo, ao indicador corresponderá a ligação do carbono ao cloro, e finalmente ao dedo médio corresponderá a ligação do carbono ao flúor. O quarto substituinte será o átomo de hidrogénio e a sua ligação ao carbono é representada pelo seu braço. Dobre agora o seu braço esquerdo pelo cotovelo e poderá inspeccionar directamente a distribuição dos quatro substituintes no espaço segundo uma distribuição tetraédrica. A direcção do seu braço esquerdo dobrado no cotovelo representa a direcção da ligação entre o carbono quiral e o átomo de hidrogénio e aponta para o lado de trás.

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Confira agora a sequência dos números um, dois, três atribuídos aos três dedos esticados da sua mão esquerda apoiando-os na face, de modo a que o polegar se apoie sobre a sua face esquerda, o dedo indicador sobre o seu nariz e o seu dedo médio sobre a face direita (ver Figura 3).

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Figura 3. Estrutura do enantiómero R? visualizado pelo observador.

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Concluirá que para a molécula em estudo a sequência um, dois e três, segue o sentido do movimento dos ponteiros do relógio. Por isso se designa esta configuração do átomo de carbono quiral pela letra maiúscula R (do latim Rectus). A fórmula química escreve-se portanto R-bromo(cloro)fluorometano (Figura 3).

No caso de a distribuição espacial dos substituintes bromo, cloro e flúor corresponder aos mesmos três dedos da mão direita, então temos o sentido contrário da sequência anterior dos números um, dois, três, contrário também ao movimento dos ponteiros do relógio. Por isso se designa esta configuração pela letra maiúscula S (do latim Sinister). A fórmula química escreve-se agora S-bromo(cloro)fluorometano (Figura 4).

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Figura 4. Estrutura do enantiómero S visualizado pelo observador.

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Note que a molécula com a quiralidade R e a molécula com a quiralidade S apresentam em relação uma à outra a mesma relação que a mão esquerda com a mão direita, isto é não são sobreponíveis. Chamamos a este par de moléculas, um par de enantiómeros.

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O conceito de enantiomeria é extremamente importante porque todas as moléculas orgânicas importantes têm carbonos quirais e por isso a sua interacção é diferente com cada enantiómero. Por vezes essas interacções quirais podem exclusivamente traduzir-se pela ausência de detecção pelos sensores biológicos, tais como pares de enantiómeros em que um tem cheiro e o outro é completamente desprovido de odor. O mesmo acontece com os medicamentos que incorporam moléculas orgânicas quirais. É frequente um dos enantiómeros ser inactivo ou mesmo tóxico, enquanto o outro tem a actividade farmacológica desejada.

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Notas:

[1] O tetraedro é uma forma sólida em forma de pirâmide de base triangular em que todas as quatro faces são triângulos equiláteros.

[2] Para saber mais sobre as regras CIP pode consultar as notas de estereoquímica.?

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última actualização: 13.04.2012