Isomeria R e S dos Carbonos Quirais

5 min de leituraQuímica

A isomeria R e S é um sistema usado para identificar a configuração absoluta dos carbonos quirais em uma molécula.

Isso nos permite diferenciar dois enantiômeros sem precisar comparar diretamente suas propriedades ópticas,

ou sem precisar ficar chamando de "-com ligação para trás" ou "-com ligação para frente".

Por mais que seja a melhor classificação para os isômeros de carbonos quirais, esse assunto dificilmente é cobrado com essa profundidade.

Você verá que é muito comum uma questão te perguntar se o composto tem carbono quiral, quantos estereoisômeros ele forma, etc.

Mas é muito raro você encontrar uma questão cobrando de você a diferenciação entre o isômero R e o isômero S.

Portanto, seguirei minha explicação, por considerar que entender a isomeria R-S agrega muito no raciocínio lógico para as questões de isomeria óptica,

mas saiba filtrar o que você está estudando e tenha noção do quanto você está se aprofundando.

Para muitas provas, você não precisará saber disso com tanto detalhe.

Dito isso, vamos para a explicação.

1. Como Determinar se um Carbono Quiral é R ou S?

Para definir se um carbono quiral tem configuração R (rectus) ou S (sinister), seguimos um conjunto de regras de prioridade, as regras de Cahn-Ingold-Prelog.

Passo a passo para determinar R ou S:

1️ Identifique o carbono quiral na molécula (ele estará ligado a quatro grupos diferentes).

Por exemplo, essa molécula possui 4 ligantes diferentes, então é um C*.

2️ Atribua prioridades aos quatro grupos ligados ao carbono, de acordo com o número atômico:

O átomo com maior número atômico recebe a prioridade/número 1 e você segue numerando os demais ligantes em ordem decrescente.
O átomo com menor número atômico recebe a prioridade 4.

Por exemplo, na molécula abaixo, a numeração seria:

Em caso de empate (mesmo átomo), você pode desempatar de três formas:

A prioridade é decidida pelo próximo átomo na sequência do grupo ligante;

Se forem do mesmo átomo, mas forem isótopos, o isótopo de maior número de massa;

Se forem do mesmo átomo, mas um com ligação simples, outro com dupla e outro com tripla, a tripla > dupla > simples (pois conta como se fossem três ligações e a dupla como se fossem duas).

3️ Oriente a molécula para que o grupo de menor prioridade (4) fique para trás do plano de visão.

4️ Observe a sequência dos grupos 1 → 2 → 3:

Se o movimento for no sentido horário ⟳, o carbono quiral é R.
Se o movimento for no sentido anti-horário ⟲, o carbono quiral é S.

É claro que, se você tiver uma molécula em que o grupo de menor prioridade (4) esteja para frente do plano de visão, você segue sendo capaz de descobrir.

Se o movimento for no sentido horário ⟳, dessa vez o carbono quiral será S.
Se o movimento for no sentido anti-horário ⟲, dessa vez o carbono quiral será R.

Aproveitando todos os exemplos que construímos, vamos classificar em R e em S:

2. Diferentes Formas de Representação da Isomeria R e S

Agora que já sabemos como classificar um carbono quiral como R ou S, precisamos entender as formas de representação dessas moléculas.

As duas representações mais comuns são:

🔹 Projeção de Fischer

Essa é a representação que mais aparece nas questões, pois é a mais “simples” de se desenhar, já que ela é bidimensional.

Nela, as ligações horizontais estão voltadas para frente do plano, enquanto que as ligações verticais estão voltadas para trás do plano.

Vamos ver dois exemplos:

Agora um exemplo com dois carbonos quirais:

**Vamos fazer primeiro a isomeria do C* de cima:**

Esse é um pouco mais complicado, então vou explicar passo a passo:

Os primeiros ligantes são –O, -C, -C e –H. Claramente o –O recebe o 1 e o –H recebe o 4. A dúvida fica para o 2 e o 3, então vamos olhar para os próximos ligantes deles.

O C de cima está ligado a um –OH e um =O. Sabemos que dupla ligação conta como se fossem duas ligações, então o C de cima está ligado com 3 oxigênios.

Já o C de baixo está ligado com um –H, um –O e um –C. Os três oxigênios são maiores prioridades, logo o C de cima fica com o 2 e o C de baixo fica com o 3.

💡 Moral da história: o C* de cima é um carbono R.

O C* de baixo possui os mesmos ligantes que o de cima, então a regra será a mesma, encontrando que ele é um carbono R.

💡 Moral da história: considerando que o nome dessa molécula é ácido 2,3-dihidroxibutano-1,4-dioico,

esse isômero seria o ácido (2R,3R)-2,3-dihidroxibutano-1,4-dioico.

🔹 Projeção de Newman

Projeção espacial, para visualizar moléculas em perspectiva, observando os átomos ligantes ao longo de uma ligação C-C em profundidade.

Ela representa os carbonos como círculos e coloca três ligantes no círculo da frente e três ligantes no círculo de trás.

O carbono de trás é representado meio que “tampado” pelo da frente, de forma que você só visualiza as ligações do carbono de trás.

E como você pôde ver na imagem, as moléculas podem ser representadas de várias formas nessa projeção, atendendo padrões de ECLIPSE ou de ESTRELA.

Isso só é possível porque a ligação simples de um carbono tetraédrico (sp3) é espacial e pode rotacionar como quiser, já que ela não está presa por um orbital pi.

Mas o mais importante daqui é saber que a projeção na forma de ESTRELA é mais estável e menos energética que a projeção na forma de ECLIPSE.

E a justificativa para isso é a mesma de sempre, porque com ligantes mais distantes, a repulsão se torna menor, consequentemente a estabilidade aumenta e a energia diminui.

Conclusão

Capítulo pequeno, mas muito difícil! São muitas regras, muitas formas de representar, para um conceito que já é difícil.

Se esse assunto for cobrado em suas avaliações, se programe para revisar várias e várias vezes, até que tudo isso se torne automático para você.

Boa sorte!