Reconocimiento De Someros Cis-trans

Introducción

Dos sustancias son isómeras cuando poseen la misma fórmula molecular pero difieren en la conectividad o en la disposición espacial de sus átomos. Los ácidos maléico (ácido cis-2-butenodióico) y fumárico (ácido trans-2-butenodióico) pueden obtenerse a partir del ácido maléico (ácido 2-hidróxibutenodióico) ya que este se deshidrata en presencia de medio ácido, formándose el carbocatión intermediario.

Cuando el proceso se realiza a baja temperatura, los grupos carboxilo (-COOH) se repelen mutuamente; en consecuencia el enlace covalente carbono-carbono (σ) gira de tal modo que al formarse el doble enlace estos grupos quedan ubicados en lados opuestos del enlace π (doble enlace) obteniéndose el ácido fumárico (isómero trans). Cuando la reacción se realiza a mayor temperatura, los grupos carboxilo pueden vencer la mutua repulsión y, al formarse el doble enlace, tales grupos quedan ubicados del mismo lado del enlace, obteniéndose así el ácido maléico (isómero cis).

Debido a que en la estructura del ácido maléico los grupos carboxilo se localizan uno enfrente del otro, es muy fácil que reaccionen, produciéndose entonces el anhídrido maléico. Esta propiedad permite diferenciar y separar al ácido maléico del fumárico.

En este experimento se partirá del precisamente del anhídrido maléico que se hidroliza fácilmente para dar el ácido maléico, el cual es bastante soluble en agua y que tiene un bajo punto de fusión.

Por otra parte, el doble enlace del ácido maléico puede hidratarse fácilmente con ácido clorhídrico que lo isomeriza en ácido fumárico, muy soluble y de punto de fusión elevado.

Marco Teórico

La isomería cis-trans (o isomería geométrica) es un tipo de estéreo isomería de los alquenos y ciclo alcanos. Se distingue entre el isómero cis, en el que los sustituyentes están en el mismo lado del doble enlace o en la misma cara del ciclo alcano, y el isómero trans, en el que están en el lado opuesto del doble enlace o en caras opuestas del ciclo alcano.

El sistema de nomenclatura cis/trans en alquenos es insuficiente cuando hay tres o más sustituyentes diferentes en el doble enlace.

Un ejemplo clásico de isomería cis-trans es la representada por el ácido 2-butenodioico, que en condiciones normales es un sólido. En este compuesto el isómero cis-2-butenodioico recibe el nombre de ácido maléico, mientras que el trans-2-butenodioico se denomina ácido fumárico.

El ácido fumárico se distribuye ampliamente en la naturaleza. Se encuentra, por ejemplo, en plantas del género fumaria (Fumaria officinalis), en el liquén Cetrariaislandica y en hongos de las especies Boletus y Agaricus. La forma ionizada del ácido fumárico (fumarato) es un intermediario clave en el ciclo de Krebs. El ácido maléico es un producto de síntesis obtenido a partir de la hidrólisis del anhídrido maléico; este último, se produce a partir de la oxidación catalítica del benceno.

De acuerdo a los valores del calor de formación de ambos isómeros en fase sólida se deduce que el isómero cis es ≈ 4.9 kcal mol-1 menos estable que el isómero trans. Esta diferencia se explica sí consideramos los posibles puentes de hidrógeno intermoleculares en ambos isómeros (dos para la forma trans y uno para la forma cis) y la proximidad de los dos grupos carboxilo en el isómero cis; si bien la repulsión estérica que implica esta proximidad resulta minimizada por la formación de un puente de hidrógeno intramolecular entre el grupo OH de un carbono y el oxígeno carbonilo de otro, estabilizándose así la estructura cis.

El anhídrido maléico, se hidroliza fácilmente dando el ácido maléico, que también tiene la configuración cis (z) y es bastante soluble en agua y de bajo punto de fusión. Por acción del HCl dicho ácido se puede isomerizar a ácido fumárico, su isómero geométrico trans €, que es muy insoluble y de punto de fusión elevado.

Se supone que la isomerización ocurre a través de la adición 1,4 del cloruro de hidrógeno al sistema conjugado, formando un intermediario transitorio carente de doble enlace que explica la rotación de los enlaces de carbono, formándose la estructura trans €, más estable, con eliminación del ácido clorhídrico.

Ácido fumárico, es el ácido trans-butenodioico, compuesto cristalino incoloro, de fórmula ho2cch=chco2h, que sublima a unos 200 ºC. Se encuentra en ciertos hongos y en algunas plantas, a diferencia de su isómero cis, el ácido maléico (cis-butenodioico), que no se produce de forma natural.

Es soluble en agua caliente, éter y alcohol. Se obtiene por deshidratación del ácido málico y por isomerización del ácido maléico por distintos procedimientos (acción de la luz, calentamiento). Interviene en el ciclo de Krebs como intermediario metabólico.

Se utiliza en el procesado y conservación de los alimentos por su potente acción antimicrobiana, y para fabricar pinturas, barnices y resinas sintéticas.

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