Isomeria Optica

ISOMERIA CONFORMERA

Los isómeros conformacionales o confórmeros son estéreo isómeros que se caracterizan por poder interconvertirse (modificar su orientación espacial, convirtiéndose en otro isómero de la misma molécula) a temperatura ambiente, por rotación en torno a enlaces simples anti, eclipsada o alternada. Son compuestos que, generalmente, no pueden aislarse físicamente, debido a su facilidad de interconversión.

El análisis conformacional es la exploración de todos los confórmeros que se pueden obtener de una molécula dada al realizar torsiones alrededor de enlaces sencillos (grados de libertad conformacionales), observando los cambios en la energía molecular asociados a esas torsiones.

TIPOS DE ISOMERÍA CONFORMACIONAL

El butano tiene tres rotámeros: dos confórmeros Gauche, que son enantioméricos y un anticonfórmero, donde los centros de los cuatro carbonos son coplanares. Las tres conformaciones que están eclipsadas con ángulos diedros de 0 °, 120 ° y 240 ° no se consideran rotámeros pero en cambio son estados de transición.

Algunos ejemplos importantes de Isomería conformacional incluyen:

 Conformaciones de alcano lineal con rotámeros de gauche, eclipsadas y alternadas

 Conformación del anillo.

 Conformaciones de ciclo hexano con confórmeros de silla y bote.

 Conformaciones de hidratos de carbono.

 Atropisomerismo, debido a la rotación restringida sobre un enlace una molécula puede ser quiral.

 Plegamiento de moléculas, donde algunas formas son estables y funcionales, pero otros no lo son.

REACCIONES DEPENDIENTES DE LA ISOMERÍA CONFORMACIONAL

La velocidad de reacción es altamente dependiente de la conformación de los reactivos. Este tema es especialmente bien dilucidado en química orgánica. Un ejemplo es proporcionado por las reacciones de eliminación, que implican la eliminación simultánea de un protón y un grupo saliente desde posiciones vecinales bajo la influencia de una base. El mecanismo requiere que los átomos o grupos salientes sigan trayectorias anti paralelas. Para los sustratos de la cadena abierta se cumple este requisito geométrico por al menos uno de los tres confórmeros escalonados. Para algunos sustratos cíclicos, sin embargo, un acuerdo anti paralelo puede no ser alcanzable en función. Sustituyentes adyacentes en un anillo de ciclo hexano pueden lograr antiperiplanaridad sólo cuando ocupan posiciones trans diaxiales. Una consecuencia de este análisis es que el cloruro "trans-4-terc-butylcyclohexyl" no se puede eliminar fácilmente pero en cambio sufre una sustitución.

ISOMERÍA ÓPTICA

Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono asimétrico o quiral, es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros, formas enantiomórficas o formas quirales, aunque todos los átomos están en la misma posición y enlazados de igual manera. Esto se conoce como regla de Level y Van't Hoff.

Los isómeros ópticos no se pueden superponer y uno es como la imagen especular del otro, como ocurre con la mano derecha e izquierda. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero se diferencian en que desvían el plano de la luz polarizada en diferente dirección:

 un isómero desvía la luz polarizada hacia la derecha (en orientación con las manecillas del reloj) y se representa con el signo (+): es el isómero dextrógiro o forma dextro;

 el otro isómero óptico la desvía hacia la izquierda (en orientación contraria con las manecillas del reloj) y se representa con el signo (-)(isómero levógiro o forma levo).6

Otra forma de nombrar estos compuestos es mediante el convenio o nomenclatura D-L, normalmente empleando la proyección de Fischer. Esta nomenclatura es absoluta pero no necesariamente la forma (D) coincide con el isómero dextrógiro o forma (+).7

Si una molécula tiene n átomos de Carbono asimétricos, tendrá un total de 2n isómeros ópticos.

También pueden representarse estos isómeros con las letras (R) y (S). Esta nomenclatura R-S, que sigue las reglas de Cahn-Ingold-Prelog, también se utiliza para determinar la configuración absoluta de los carbonos quirales.

Así pues, hay tres sistemas de nombrar estos compuestos:

 según la dirección de desviación del plano de la luz polarizada, distinguimos las formas dextro (+) y levo (-);

 según la nomenclatura D-L (Formas D y L), que es inequívoca para isómeros con un solo carbono asimétrico,8 y

 según la configuración absoluta R-S (formas R y S),9 más adecuada para moléculas con varios centros asimétricos.

QUIRALIDAD, SIMETRÍA Y ASIMETRÍA

La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.

En general, un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si los posee, sus imágenes especulares son superpuestas.

Es una propiedad de gran interés en química orgánica, en química inorgánica y en bioquímica, donde da lugar a la estereoquímica, a las reacciones estereoespecíficas y a los estereoisómeros.

Esta definición, nos presenta la quiralidad como una propiedad geométrica y dicotómica. Geométrica porque se basa en la aplicación de operaciones de simetría (reflexiones) sobre figuras geométricas o conjuntos de puntos. Dicotómica porque las imágenes especulares pueden ser superponibles mediante rotaciones y traslaciones (es decir, no quirales), o no superponibles (es decir, quirales). No hay término intermedio desde el punto de vista clásico.

En química la simetría geométrica de las moléculas es importante, particularmente en química orgánica. Además propiedades como su momento dipolar y las transiciones espectroscópicas permitidas (basadas en reglas de selección como la regla de Laporte) pueden predecirse o ser explicadas a partir de la simetría de la molécula. Las simetrías que aparecen en química están asociadas a grupos finitos de isometrías, en concreto son grupos puntuales de transformaciones de isometría.

La asimetría es una propiedad de dibujos, determinados cuerpos, funciones

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