A epinefrina natural,
, é utilizada na Medicina. Seu enantiômero é medicinalmente inútil e, na verdade, tóxico. Suponha que você é um farmacêutico e recebeu uma solução cujo rótulo diz conter 1 g de epinefrina em 20 mL de líquido, mas cuja pureza óptica não está especificada. Quando você a coloca em um polarímetro (tubo de 10 cm ), obtém uma leitura de
. Qual é a pureza óptica da amostra? Ela é segura para uso medicinal?
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e faz estas perguntas:
-
Dados fornecidos:
- A epinefrina natural tem rotação específica
. - O enantiômero é inútil e tóxico.
- O rótulo da solução diz conter
de epinefrina em de líquido. - O polarímetro usado tem tubo de comprimento
. - A leitura medida no polarímetro foi
.
- A epinefrina natural tem rotação específica
-
Perguntas:
- Qual é a pureza óptica (enantiomérica) da amostra?
- Ela é segura para uso medicinal (considerando que só o enantiômero natural é o desejado)?
Passo 2
O que é rotação específica e como ela se relaciona com a leitura do polarímetro (aula rápida, sem medo):
- A rotação específica
é um valor que caracteriza quanto um composto quiral gira o plano da luz polarizada por unidade de comprimento e por unidade de concentração. É uma propriedade das moléculas quimicamente puras (cada enantiômero tem com mesmo valor absoluto e sinais opostos). - A relação prática usada em polarimetria é:
onde:
-
é a rotação observada (em graus) medida no polarímetro, -
é o comprimento do tubo em decímetros (dm), -
é a concentração da solução em (ou seja, gramas de soluto por mililitro de solução) — aqui adotamos essa convenção consistente com problemas práticos. - Inversamente, para prever a rotação observada de uma solução contendo o enantiômero puro:
- Para misturas de enantiômeros (duas formas ópticas), a rotação observada é proporcional ao excesso enantiomérico (enantiomeric excess, ee). A pureza óptica (ou ee em %) pode ser obtida por:
Aqui
é a rotação que teríamos para a solução se ela contivesse apenas o enantiômero natural (em mesma concentração e tubo).
Passo 3
Converter unidades e calcular os parâmetros que vamos usar:
- Comprimento do tubo:
. Então . - Concentração a partir do rótulo:
em .
Passo 4
Calcular qual seria a rotação observada se a solução fosse 100% do enantiômero natural (usar a fórmula direta):
- Usando
, , ,
- Interpretação: se a amostra fosse enantiomericamente pura (100% do enantiômero natural), a leitura esperada seria exatamente
.
Passo 5
Comparar a rotação observada com a rotação esperada e calcular a pureza óptica:
- A rotação medida no experimentos foi
. - A rotação esperada para amostra 100% natural é
. - Assim a fração da rotação obtida em relação ao puro é
- Convertendo para porcentagem (pureza óptica ou ee):
- Significado prático: a amostra apresenta rotação com o mesmo valor e mesmo sinal do enantiômero natural, e na magnitude esperada; portanto, ela é enantiomericamente pura (ou, pelo menos, dentro da sensibilidade do ensaio, não contém quantidade mensurável do enantiômero tóxico).
Passo 6
Comentário final sobre segurança e ressalvas (sem drama, mas com cuidado):
- Como a pureza óptica calculada é
, isso indica que a amostra contém essencialmente apenas o enantiômero natural (o desejado, que é levorrotatório aqui, sinal negativo). - Portanto, quanto ao perigo do enantiômero tóxico, a amostra avaliada pelo polarímetro está adequada (não há presença mensurável do enantiômero tóxico).
- Ressalvas práticas: a determinação por polarimetria verifica apenas a composição enantiomérica relativa e assume que a massa e a identidade química declaradas estão certas. Impurezas opticamente inativas (ou outras impurezas químicas) não são detectadas por essa medida e poderiam afetar segurança/eficácia — para total garantia farmacêutica seriam necessários controles adicionais (identidade, pureza cromatográfica, ensaios microbiológicos, etc.). Mas, estritamente para a questão do enantiômero tóxico, a medida indica segurança quanto a isso.