ISOMERIA

INTRODUCCIÓN:

ESTEREOQUÍMICA: La estereoquímica es una parte de la química que toma como base el estudio de la distribución espacial de los átomos que componen las moléculas y el como afecta esto a las propiedades y reactividad de dichas moléculas. También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales. Resulta de interés el estudio del benceno. Una parte importante de la estereoquímica es que se dedica al estudio de moléculas quirales.

También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales.

Para comprender las propiedades de los compuestos orgánicos es necesario considerar las tres dimensiones espaciales.

En general a las moléculas que se diferencian por la disposición espacial de sus átomos, se les denomina estereoisómeros.

Los estereoisómeros son sustancias isoméricas que tienen la misma composición y conectividad entre sus átomos pero difieren en como estos se ubican en el espacio. Esta disposición diferente puede ocasionar que dos estereoisómeros tengan propiedades distintas o reaccionen en forma diferente.

Estereoisomería

Los estereoisómerostienen la misma composición y secuencia de enlaces, pero difieren en la orientación de algunos de sus átomos en el espacio. Esta pequeña diferencia provoca que ciertos estereoisómeros en algunos casos presenten muy diferentes propiedades físicas, químicas y biológicas. Sin embargo, en otros casos es mínima la diferencia entre ciertos estereoisómeros, pues sólo se aprecia en su comportamiento frente a un cierto tipo de luz conocida como luz polarizada. Se dividen en dos grandes

clases conocidas como Enantiómeros y Diastereómeros:

Enantiómeros (Idénticas propiedades físicas (salvo frente a la luz polarizada) y químicas (salvo frente a reactivos quirales); difíciles de separar)

Estereoisómeros

Diastereómeros (Diferentes propiedades físicas y químicas; fáciles de separar)

La estereoquímica es una consecuencia de la tridimensionalidad de las moléculas (orgánicas e inorgánicas) que tiene repercusión no sólo en las propiedades físicas, sino que alcanza a las propiedades químicas y a las propiedades biológicas que presentan ciertas moléculas orgánicas, llegándose al caso de que un estereoisómero es biológicamente activo y otro no.

ISOMEROS OPTICOS:

En química, los enantiómeros, también llamados isómeros ópticos, son una clase deestereoisómeros tales que en la pareja de compuestos uno es imagen especular del otro y no son superponibles.

Enantiómeros y Quiralidad

Se dice que dos moléculas son superponibles si se pueden poner una encima de la otra y la posición tridimensional de cada átomo de la molécula coincide con el átomo equivalente de la otra. Los enantiómeros son pares de isómeros que son imágenes especulares no superponibles. Las moléculas que gozan esta propiedad se dicen que son Quirales y por ello se define Quiralidad como la propiedad de una molécula que le permite tener un enantiómero, o dicho de otro modo, la propiedad de una molécula de no ser superponible con su imagen especular. Cuando una molécula y su imagen son superponibles, se dice que son Aquiralesy esta propiedad se conoce como Aquiralidad. Como corolario podemos afirmar que cualquier compuesto quiral tiene un enantiómero, mientras que los compuestos aquirales no pueden tener enantiómeros.

Descriptores de estereoquímica:

ROTACIÓN CONFIGURACIÓN

1) + / - R / S

2) d / l D / L

3) dextro / levo cis / trans

4) E / Z

Nomenclatura de la quiralidad: configuración absoluta R y S

La nomenclatura R y S introducida por los químicos Cahn-Ingold-Prelog es el sistema usado para diferenciar en la nomenclatura entre dos enantiómeros. Se basa en atribuirle la configuración R a un enantiómero y al otro la S a través de un proceso que consta de dos etapas. En la primera etapa se asignan prioridades a los cuatro sustituyentes que lleva el C quiral, de modo que al más prioritario se le atribuye el número 1, al siguientes el 2, al otro el 3 hasta llegar al menos prioritario al que se asigna el número 4. Las prioridades se asignan en base al número atómico (o la masa atómica) del átomo que va unido al C y en base a esto se tiene:

I > Br > Cl > S > F > O > N > C > C > Li > H

Cuando los primeros átomos son iguales se consideran los átomos siguientes y si estos son iguales los otros y así sucesivamente. Así, un etilo (-CH2CH3) es prioritario sobre un metilo (–CH3), un propilo es prioritario(-CH2CH2CH3) más que un etilo, un butilo [-CH2(CH2)2CH3] más que un propilo, etc. A continuación se muestra el orden de prioridad de los más habituales radicales alquilo:

Orden de prioridades para los más usuales grupos insaturados de la Química Orgánica:

COOH> -CHO> -CN> -CH> -CHCH2

De las consideraciones anteriores se deduce el siguiente orden para la prioridad en la nomenclatura de la configuración absoluta para los más habituales radicales orgánicos:

COOH > COPh > COMe > CHO > C ≡N > Ph > C≡CH > t-Bu > ciclohexilo > CH=CH2 > i-Pr > PhCH2 > neo-Pe > alilo > i-Bu > n-Pe > n-Bu > n-Pr > Et > Me > D > H.

Una vez establecida la prioridad de los sustituyentes se coloca la molécula de modo que el grupo de menor prioridad (el 4) quede lo más alejado posible del observador y se unen con una flecha los grupos (1), (2) y (3).

Si la punta de la flecha avanza en el sentido de las agujas de un reloj se dice que el C tiene configuración absoluta R y si el avance es en el sentido contrario que es S:

EJERCICIO: Indicar las designaciones R ó S según corresponda:

Respuestas: a) R b) S c) R d) R e) S f) S g) R h) R i)R

Actividad óptica

Los enantiómeros tienen idénticas propiedades físicas y también idénticas propiedades químicas salvo cuando reaccionan con reactivos quirales comoson las enzimas. Existen técnicas físicas (Rayos X, Dicroismo Circular, RMN, etc.) que permiten asignar la configuración absoluta pero también es posible diferenciar entre dos enantiómeros basándose en la propiedad que

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