Isomeria Espacial Óptica

A isomeria espacial óptica é aquela que apresenta um carbono com quatro ligantes diferentes entre si. Para este carbono damos o nome de assimétrico ou Quiral. Está identificado com um asterisco (*).

Quiralidade

Quando falamos em moléculas com imagens especulares não superponíveis (enantiômeros), falamos em termos de quiralidade. Um objeto quiral é aquele que possui a propriedade de "lateralidade", ou seja, é um objeto que não pode ser colocado sobre a sua imagem especular de forma que todas as partes coincidam. Em outras palavras, um objeto quiral não é superponível à sua imagem especular. O exemplo mais comum é cada uma das nossas mãos, que guardam a relação de imagem especular entre si (esquerda e direita), mas não podem ser sobrepostas. A mão é, portanto, um objeto quiral.

A quiralidade tem uma importância muito grande no dia-a-dia. Muitos medicamentos são quirais. Normalmente, apenas uma forma de imagem especular de uma droga fornece o efeito desejado. A outra forma de imagem especular é geralmente inativa, menos ativa, ou mesmo nociva à saúde, provocando efeitos colaterais sérios ou toxicidade.

O polarímetro e a Luz polarizada

Uma das propriedades características de moléculas quirais é a capacidade de desviar o plano de propagação da luz polarizada. O aparelho utilizado para medir esse desvio é o polarímetro.

Aparelho polarímetro: análise de uma amostra dextrogira.

Substâncias que desviam a luz polarizada para a direita chamam-se dextrógira (do latim dexter, direito), e nesse caso utiliza-se o símbolo (+) antes do nome do composto.

Substâncias que desviam a luz polarizada para a esquerda chamam-se levógira (do latim laevus, esquerda) , e nesse caso utiliza-se o símbolo (-) antes do nome do composto.

Um composto que não desvia o plano de luz polarizada é considerado opticamente inativo, e um que desvia é opticamente ativo.

Estereoisômeros com 1 carbono Assimétrico

Toda substância que apresenta um carbono assimétrico, ou seja, quatro grupos ligados a um carbono sp³ e possuem dois isômeros espaciais: um dextrógiro e um levógiro.

Enantiomorfos, Antípodas ópticos: são compostos que são imagens especulares um do outro, ou seja não são superponíveis, desviam a luz polarizada de um mesmo ângulo (ativos), só que para lados opostos.

Exemplo: ácido lático ou ácido 2-hidróxi-propanóico

Observe que há quatro grupos diferentes nesta molécula: H, CH3, OH, COOH.
Se pudéssemos colocar um espelho na frente da molécula do ácido lático, visualizaremos a seguinte molécula:

O ácido lático recebe o nome D e a sua imagem especular (imagem do espelho), o nome L.

Então as duas moléculas de ácido lático desviam a luz plano polarizada porém uma para um lado e a outra para o outro.

Ambos provocam o mesmo desvio angular, porém em sentidos opostos. Ao olharmos estas duas estruturas vemos que são quimicamente e fisicamente iguais, mas fisiologicamente são diferentes.

Como se faz a distinção entre elas? Como se tratam de isômeros opticamente ativos, usamos a classificação dextrogiro e levogiro. As letras “d e l” são usadas na nomenclatura:

Ácido levoláctico → ácido l-láctico ou ácido (-) lático: presente na fermentação de açúcares.
Ácido dextroláctico → ácido d-láctico ou ácido (+) lático: presente nos músculos.

Os dois isômeros de ácido lático podem ser chamado de par de enantiomorfos ou antípodas ópticos.

Substâncias com dois átomos de carbono assimétricos diferentes

Existem algumas moléculas que possuem diversos carbonos assimétricos ou quirais. Teremos quatro moléculas espacialmente diferentes: duas dextrógiras e duas levógiras.
Veja o exemplo do ácido α-hidróxi-β-metil-succínico:

Text Box: H H | | HOOC – C* – C* – COOH | | OH CH3

Nesta substância, temos dois carbonos assimétricos e diferentes entre si.
Este composto apresenta quatro isômeros opticamente ativos e distintos entre si, que podem ser representados desta forma:

Text Box: COOH COOH COOH COOH | | | | H – C* – OH HO – C* – H H – C* – OH HO – C* – H | | | | H – C – CH3 CH3 – C* – H CH3 – C* – H H – C – CH3 | | | | COOH COOH COOH COOH A B C D

A diferença entre os quatro compostos é indicada pelas posições dos grupos OH e CH3, que as vezes estão na esquerda e outra vez à direita da fórmula.

Os isômeros A e B são antípodas ópticos, sendo que um é dextrógiro e o outro levógiro.
Os isômeros C e D são antípodas ópticos, sendo que um é dextrógiro e o outro levógiro.
Observe que A e B; C e D são imagens especulares uma da outra. É como se houvesse um espelho na frente de cada uma destas moléculas. Elas são Enantiômeros.
Os isômeros A e C; A e D; B e C; B e D não são imagens especulares um do outro. Eles são Diasteroisômeros.

Diasteroisômeros

São isômeros ópticos não enantiomorfos entre si, ou seja, não são imagens especulares um do outro, desviam a luz polarizada em Ângulos diferentes (ativos) e só ocorrem em compostos com mais de um C* na molécula. Apresentam propriedades físicas e químicas diferentes e podem ser separados por destilação fracionada, cristalização ou cromatografia.

Para saber quantos isômeros ópticos existe, podemos calcular de acordo com o número de carbonos assimétricos.

Na molécula do ácido α-hidróxi-β-metil-succínico existem dois carbonos assimétricos. Então aplicando a fórmula:

SOA = 2ⁿ, sendo n o número de carbonos quirais.
SOI = 2^n-1, isômeros racêmicos.

Portanto, na estrutura acima temos 2 dois carbono quirais (C*), então:

SOA = 2ⁿ = 2² = 4 isômeros ativos (d₁l₁ e d₂l₂)
SOI = 2^n-1 = 2^2-1 = 2 racêmicos (r₁,r₂)

Uma mistura racêmica ou Racemato é definida como uma mistura de dois enantiômeros, com quantidades iguais, sendo um dextrógiro (d-) e o outro levógiro (l-). Sendo assim, um feixe de luz que incide sobre essa mistura não é desviado para a direita e nem para a esquerda, seguindo paralelo ao eixo das abscissas.

Substâncias com 2 átomos de carbono assimétricos iguais

Teremos 3 moléculas espacialmente diferentes: uma dextrógira, uma levógira e uma opticamente inativa chamada MESO.

Composto Meso: é um isômero inativo por compensação interna, ou seja é um composto que possui dois carbonos assimétricos (2C*) com ligantes iguais e um dos carbonos desvia a luz polarizada de um ângulo µ para a direita e o outro C* desvia a luz polarizada de um ângulo µ para a esquerda, portanto o desvio final será nulo.

Apesar de serem assimétricos, eles não são quirais, uma vez que são superponíveis. Compostos meso são opticamente inativos, ou seja, não desviam o plano da luz polarizada.

Para identificar facilmente o composto meso, basta verificar a presença de um elemento de simetria, com um plano, na molécula. Plano de simetria é o plano que divide a molécula ou qualquer objeto em duas partes iguais, de modo que uma seja imagem especular (espelho) da outra.

Neste caso teremos 4 isômeros:

SOA = dextrógira e levógira
SOI = racêmico e meso

Fonte

Barbosa, Luiz Cláudia de Almeida. Introdução à Química Orgânica. 2ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
http://www.soq.com.br/conteudos/em/isomeria
http://www.mundovestibular.com.br/articles/77/1/ISOMERIA-/Paacutegina1.html
http://www.infoescola.com/quimica/isomeria/
http://www.infoescola.com/quimica/mistura-racemica/
http://www.algosobre.com.br/quimica/isomeria.html

Isomeria CIS-TRANS

Os Estereoisômeros são os isômeros que só pode ser explicada por meio de fórmulas estruturais espaciais. As ligações dos átomos obedecem a mesma ordem mas tem geometria diferentes. Só ocorre em compostos que apresentam duplas ligações ou em compostos cíclicos, o que impede a livre rotação dos átomos.
Os estereoisômeros podem ser subdivididos em: Isomeria Geométrica CIS-TRANS, e Isomeria Óptica.

Isomeria Geométrica CIS-TRANS

A isomeria geométrica cis-trans ocorre quando um par de isômeros apresentam a mesma fórmula molecular, mas são diferentes em suas fórmulas estruturais.

Isomeria CIS: Indicando átomos iguais de um mesmo lado em relação aos carbonos da dupla. A palavra cis vem do latim e significa “aquém de”.
Isomeria TRANS: Indicando que os átomos estão em posições transversais ou opostas em relação aos carbonos da dupla. A palavra trans vem do latim e significa “além de”.

cis-2-buteno trans-2-buteno

Pode ocorrer CIS-TRANS em dois casos:

Em compostos com ligação dupla

Em compostos cíclicos

Compostos com ligação dupla

Os isômeros deverão ter carbonos unidos por uma dupla ligação e ligantes diferentes presos a cada carbono da dupla ligação.

Seja a ligação dupla entre C = C e seus ligantes a, b, c, d, a condição para que ocorra a isomeria geométrica cis-trans deve ter seus ligantes a e b diferentes e c e d diferentes.

Assim:

$Text Box: a c \ / a ≠ b C = C c ≠ d / \ b d$

Exemplos:

A fórmula molecular C2H2Cl2 pode representar duas moléculas com fórmulas estruturais diferentes.

$Text Box: Cl Cl H Cl \ / \ / C = C C = C / \ / \ H H Cl H 1,2-dicloro-eteno 1,2-dicloro-eteno$

Obseve que os átomos ligantes H e Cl estão no mesmo lado na fórmula à esquerda. Estão em posições opostas na fórmula à direita. Por este motivo, damos nomes diferentes para estes isômeros.

Nomenclatura correta destes isômeros:

$Text Box: Cl Cl H Cl \ / \ / C = C C = C / \ / \ H H Cl H$

Compostos Cíclicos

Para que esta isomeria ocorra em compostos cíclicos é necessário que pelo menos dois carbonos do ciclo apresentem ligantes diferentes entre si.

Nesta molécula os ligantes dos carbonos são diferentes:

Exemplos:

Este caso especial de isomeria também pode ser chamado de isomeria baeyeriana, em homenagem ao cientista Adolf von Baeyer.

Fonte

Barbosa, Luiz Cláudia de Almeida. Introdução à Química Orgânica. 2ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.

http://www.soq.com.br/conteudos/em/isomeria http://www.mundovestibular.com.br/articles/77/1/ISOMERIA-/Paacutegina1.html
http://www.infoescola.com/quimica/isomeria/
http://www.algosobre.com.br/quimica/isomeria.html

Desvio padrão amostral

Em probabilidade e Estatística, o desvio padrão é a medida mais comum da dispersão estatística. O desvio padrão define-se como a raiz quadrada da variância. É definido desta forma de maneira a dar-nos uma medida da dispersão que:

seja um número não-negativo;
use a mesma unidade de medida dos dados fornecidos inicialmente.

Faz-se uma distinção entre o desvio padrão σ (sigma) do total de uma população ou de uma variável aleatória, e o desvio padrão de um subconjunto em amostra.

O termo desvio padrão foi introduzido na estatística por Karl Pearson no seu livro de 1894: "Sobre a dissecção de curvas de frequência assimétricas".

Variância

A variância é a soma dos quadrados dividida pelo número de observações do conjunto menos uma. A variância é representada por s2, sendo calculada pela fórmula:

∑ (xi – Média)² / (n – 1)
Ou seja,
s² = SQ / (n-1)

Desvio padrão amostral

Se uma variável aleatória $\operatorname{X}$ toma os valores $\operatorname{x}_1,\dots,\operatorname{x}_n ,$ então o desvio padrão para esta amostra de $n$ números (ou desvio padrão amostral) pode ser calculado da seguinte forma. Primeiro calcula-se a média de $\operatorname{X},$ $\overline{x},$ através de:

$\overline{x} = \dfrac{1}{n}\sum_{i=1}^n x_i = \dfrac{x_1+x_2+\cdots+x_n}{n}$

Depois, o desvio padrão amostral é calculado como:

$s = \sqrt{\dfrac{1}{n-1} \sum_{i=1}^n (x_i - \overline{x})^2}$

A divisão por $n-1$ aparece quando exigimos que a variância amostral $\operatorname{s}^2$ seja um estimador não tendencioso da variância populacional $\operatorname{\sigma}^2.$

Quando os dados estão agrupados(frequência) temos:

$s = \sqrt{\dfrac{1}{(\sum_{i=1}^k {f_i})-1} \sum_{i=1}^k ((x_i - \overline{x})^2 \times f_i)}$

onde $k$ é o número de observações diferentes.

Em outras palavras, o desvio padrão amostral de uma variável aleatória X pode ser calculada como:

Para cada valor $x_i$ calcula-se a diferença $x_i - \overline{x}$ entre $x_i$ e o valor médio $\overline{x}.$
Calcula-se o quadrado dessa diferença. No caso dos dados estarem tabelados (com frequências), multiplica-se cada um destes quadrados pela respectiva frequência.
Encontra-se a soma dos quadrados das diferenças. No caso dos dados estarem tabelados (com frequências), a soma é a dos produtos dos quadrados das diferenças pela respectiva frequência.
Divide-se este resultado por: (número de valores - 1), ou seja, $(n-1).$ Esta quantidade é a variância $s^2 .$
Tome a raiz quadrática deste resultado.

O desvio padrão também pode ser calculado quando não se sabe a média dos dados. O cálculo é feito conforme a fórmula:

$s = \sqrt{\frac{\sum x_i^{2} - \frac{1}{n} (\sum x_i)^{2}}{n-1}}$

Ou seja:
desvio-padrao-formula-magistral

Em que:
s = desvio padrão da amostra;
$\overline{x}.$ = média dos valores obtidos nas unidades testadas;
n = número de unidades testadas;
x1; x2; x3 ..............xn = valores individuais xi das unidades testadas;
n –1 = número de cápsulas testadas menos um. Exemplo: 20 cápsulas testadas: n -1 = 19.

De acordo com a literatura técnica farmacêutica e farmácia galênica, recomenda-se adotar como tolerância para o desvio padrão o valor de 5%.

Exemplo:

Como calcular o desvio padrão de 3,5,2,1,3,4,6,9,3?

O primeiro passo para o cálculo do desvio padrão é calcular a média () dos valores.

Assim:
$\overline{x}.$ = ∑ xi/n
$\overline{x}.$ = 3+5+2+1+3+4+6+9+3 / 9
$\overline{x}.$ = 36/9
$\overline{x}.$ = 4

O segundo passo é calcular (xi - $\overline{x}.$ )², onde xi é cada um dos valores. Assim teremos:

(3-4)² = (-1)² = 1
(5-4)² = (1)² = 1
(2-4)² = (-2)² = 4
(1-4)² = (-3)² = 9
(3-4)² = (-1)² = 1
(4-4)² = (0)² = 0
(6-4)² = (2)² = 4
(9-4)² = (5)² = 25
(3-4)² = (-1)² = 1

O terceiro passo é calcular a variância (s²):

s² = ∑ (xi – $\overline{x}.$ )² / (n – 1)

s² = 1+1+4+9+1+0+4+25+1
s² = 46/(n-1)
s² = 46/(9-1)
s² = 46/8
s² = 5,75
Esse valor é chamado de variância.

Finalmente, o desvio padrão (s) é a raiz quadrada da variância, isto é,

s= √s²
s = √5,75 = ~ 2,3979

FONTE

http://www.racine.com.br/portal-racine/farmacias-e-drogarias/manipulacao-magistral/a-importancia-da-analise-do-peso-medio-desvio-padrao-e-coeficiente-de-variacao-na-manipulacao-de-medicamentos-para-a-farmacia-com-manipulacao

http://www.infoescola.com/estatistica/variancia-e-desvio-padrao

http://pt.wikipedia.org/wiki/Desvio_padr%C3%A3o

Cientistas africanos descobrem fármaco promissor contra malária

Cientistas da Universidade da Cidade do Cabo, na África do Sul, anunciaram o desenvolvimento de um novo fármaco para combater a malária. O composto, conhecido como MMV390048, pertence à classe das aminopiridinas.
O fármaco mostrou-se promissor no combate aos cinco tipos conhecidos da doença com um único comprimido, tomado uma só vez.
Testes realizados em animais mostram que o microrganismo causador da malária, o protozoário Plasmodium, desapareceu do organismo após uma só dose do produto.
E o medicamento ainda impede que o mosquito Anopheles transmita o mal depois de picar um indivíduo malária infectado.

Erradicação da malária
Os cientistas sul-africanos comemoram o feito: é a primeira vez que uma pesquisa feita na África por pesquisadores locais chega a resultados tão concretos.
Kelly Chibale e seus colegas tiveram financiamento da Medicines for Malaria Venture (MMV), uma organização com sede na Suíça.
Segundo os pesquisadores, com a nova tecnologia, eles esperam que, em duas ou três décadas, possa ser possível erradicar a malária em todo o mundo.
A série das aminopiridinas foi inicialmente identificada por cientistas da Universidade de Griffith, na Austrália, também dentro dos esforços da MMV para rastrear cerca de 6 milhões de compostos com possibilidade de ação contra a malária.
Os primeiros testes clínicos com o novo fármaco estão agendados para 2013.

Rastros da malária
Em 2010, a Organização Mundial da Saúde, órgão ligado a ONU, registrou 216 milhões de casos em todo o mundo.
A malária causa, entre outras coisas, febre, mal-estar, fortes calafrios e anemia. Sem o tratamento adequado, que deve ter início logo após aparecerem os primeiros sintomas, a doença pode levar à morte.
No ano passado, cerca de 1 milhão de pessoas morreram de malária no mundo - 890 mil só na África Subsaariana. No Brasil, 97% dos casos ocorrem na Amazônia. As principais vítimas são as crianças. As autoridades de saúde estimam que, no Continente Africano, uma criança morra a cada quarenta e cinco segundos por causa da malária.

Veja também outro artigo sobre o assunto:
Descoberto agente químico eficaz contra parasita da malária

Carga Formal

A estrutura de Lewis de uma molécula não está completa sem a atribuição das cargas formais dos átomos. As cargas formais são atribuídas considerando que as ligações químicas sejam 100% covalentes (sem caráter iônico). Exceto para moléculas diatômicas homonucleares, as cargas formais não são, de fato, cargas “reais”.

As cargas formais são calculadas assumindo que o par de elétrons numa ligação química seja compartilhado igualmente entre os dois átomos, independentemente de suas eletronegatividades. A carga formal de um átomo pode ser calculada pela diferença entre o número de elétrons de valência do átomo e o número de elétrons que permaneceria nesse átomo caso os átomos ligados a ele fossem removidos homoliticamente (um elétron para cada átomo).

A fórmula da carga formal (C_fo) é:

C_f = V – (L + ½ S)

Em que:
V = nº de elétrons de valência do átomo livre;
L = n} de elétrons presentes nos pares isolados (não ligantes) do átomo na estrutura;
S = nº de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura.

Muitos autores propõem que as cargas formais surgem da formação de ligações “dativas”. Usando o procedimento geral para o desenho de estruturas de Lewis e a expressão matemática para o cálculo das cargas formais, não há necessidade de lançar mão da idéia de ligação dativa para atribuir cargas formais.

Veja os exemplos da tabela a seguir:

Fórmula molecular	Estruturas de Lewis e cargas formais
NH₄⁺
CN^-
BF₄^-
CO

Para diferenciar estados de oxidação de cargas formais, estas últimas são escritas dentro de círculos. Na ausência de indicação, a carga formal do átomo é zero.

Tente você mesmo construir as estruturas mostradas na tabela acima. Depois, faça a atribuição das cargas formais usando a expressão fornecida. Perceba que o resultado líquido da soma das cargas formais é sempre igual à carga total da molécula ou do íon poliatômico.

Perceba que só é possível calcular e atribuir as cargas formais após o desenho das estruturas de Lewis.

Resolva:

Abaixo foram propostas duas estruturas para a molécula de sulfato de hidrogênio (ácido sulfúrico, H2SO4). Realize o cálculo da carga formal e descubra qual delas tem maior probabilidade de existência real.

Resolução:

A estrutura 1 tem maior probabilidade de existência real, mesmo considerando que nessa estrutura o enxofre tenha expandido seu octeto. Isso é mostrado no cálculo da carga formal abaixo, em que os valores mais próximos de zero foram os dessa estrutura.
Realizaremos o cálculo da carga formal apenas para os átomos em destaque abaixo, pois os demais estão com arranjos iguais. Assim, temos:

Fonte:

http://200.156.70.12/sme/cursos/EQU/EQ20/modulo1/aula0/aula03/02.html
http://exercicios.brasilescola.com/quimica/exercicios-sobre-carga-formal.htm

Isomeria Espacial Óptica

Quiralidade

O polarímetro e a Luz polarizada

Estereoisômeros com 1 carbono Assimétrico

Substâncias com dois átomos de carbono assimétricos diferentes

Diasteroisômeros

Substâncias com 2 átomos de carbono assimétricos iguais

Fonte

Isomeria CIS-TRANS

Isomeria Geométrica CIS-TRANS

Compostos com ligação dupla

Compostos Cíclicos

Fonte

Desvio padrão amostral

Variância

Desvio padrão amostral

Como calcular o desvio padrão de 3,5,2,1,3,4,6,9,3?

O primeiro passo para o cálculo do desvio padrão é calcular a média () dos valores.

FONTE

Cientistas africanos descobrem fármaco promissor contra malária

Carga Formal

Resolva:

Resolução:

Fonte:

Setembro Amarelo e a prevenção do suicídio

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Diasteroisômeros

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Isomeria CIS-TRANS

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Compostos Cíclicos

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Cientistas africanos descobrem fármaco promissor contra malária

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Fonte:

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O primeiro passo para o cálculo do desvio padrão é calcular a média () dos valores.