OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Explicar por qué los ácidos maleico y fumárico son isómeros geométricos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1.    Explicar por qué los  ácidos maleico y fumárico son isómeros geométricos.  

2.    Explicar cómo se efectúa la conversión del ácido maleico en ácido fumárico en el laboratorio.

3.    Explicar cómo pueden diferenciarse los ácidos maleico y fumarico mediante algunas propiedades físicas y químicas.

4.    Explicar la estequiometria de los productos de bromación de los ácidos maleico y fumarico.

Los ácidos maleico y fumarico representan las formas cis y trans del ácido butenodioico          

              [pic 1]                                                         [pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6]

Ambos isómeros son empleados en la fabricación de resinas y fibras sintéticas, conservadores alimenticios y como mordentes en el teñido de lana y algodón

Fundamentos teóricos

Debido a que los alquenos no tienen rotación libre alrededor del doble enlace, los ácidos maleico y fumárico son estereoisómeros (diastereoisomeros) puesto que tienen los mismos sustituyentes en cada carbono, pero con diferente con orientación en el espacio. El compuesto cis, los grupos iguales  están en el mismo lado y en la forma trans, en lados opuestos, estos tipos de isómeros son llamados comúnmente

El ácido maleico se obtiene por deshidratación en medio ácido del ácido hidroxibutanodioico

[pic 7]

El ácido fumarico se puede obtener por simple calentamiento del ácido maleico; pero la reacción es más rápida y a menor temperatura, si se utiliza como catalizador: HCl, HBr, , Fe o Zn.[pic 8]

Los isómeros geométricos presentan propiedades físicas muy diferentes por lo que pueden ser separados por cristalización fraccionada, destilación extracción, métodos cromatograficos, etc.

• Diferencias en puntos de fusión y solubilidades en agua: Puesto que el ácido fumárico tiene mayor estabilidad, debido a que tiene los grupos carboxilos  lo más alejados posibles.
• Diferencia en los momentos dipolos pueden explicarse por la diferente colocación de los grupos carboxílicos:

Ácido fumarico, las fuerzas generadas por el efecto inductivo de dichos grupos, son iguales y de sentido contrario por lo que se anulan

Ácido maleico: estas fuerzas son iguales, pero forman un ángulo entre si y tienen estas fuerzas son iguales, pero forman un ángulo entre si y tienen una resultante que da lugar a un momento dipolo y midiendo esta constante ambos ácidos  

Los isómeros geométricos presentan propiedades químicas muy similares puesto que tienen los  grupos funcionales. Se combinan con los mismos reactivos pero con diferentes energías de activación y diferentes velocidades de reacción. Los ácidos maleico y fumarico reaccionan en forma semejante, a través de los grupos carboxílicos y de la doble ligadura.

Últimamente se ha aceptado una nomenclatura de las olefinas del tipo Cab=Ccd y se basa en la regla de la secuencia de Cahn, Ingold y Prelog que puede resumirse en los cuatros pasos siguientes:

1. El o los átomos directamente unidos a C* de mayor número atómico obtiene mayor prioridad

Así: I > Br > Cl > F > O > N > C > H

1. En caso de haber más de un sustituyente con el mismos número atómico, entonces se consideran los estados de sustitución de dichos sustituyentes con el mismo orden de precedencia que en el 1.

Así: [pic 9]

1. Enlaces dobles o triples son duplicados o triplicados según el caso. De esta manera, el grupo aldehídico tendrá precedencia sobre un grupo alcohólico o el grupo fenilo sobre un grupo olefinico
2. En la presencia de isotopos , aquel con mayor masa atómica tiene prioridad, por ejemplo

3H > 2H> 1H

Si se tiene la siguiente precedencia A > B  y  C > D y si A y C se encuentran en posición cis en este caso la configuración  se representa por la letra Z (del alemán zusammen, del mismo lado) que antecede al nombre del compuesto; en cambio si A y C están en posición trans, la configuración se representa por la letra E (del alemán entgegen, lado opuesto)  

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