A diferencia de los Estereisómeros conformacionales

no se interconvierten a temperatura ambiente . En

principio, pueden ser separados

ESTEREOISOMEROS

Mismo patrón de enlace

Conformacionales

Interconvertibles por rotación sobre enlaces sigma C-C

Configuracionales

Interconvertibles sólo por ruptura y formación de enlaces sigma C-C. Para ello se requiere energía.

Ópticos

Tienen actividad óptica

Diasterómeros

NO son Imágenes especulares

Geométricos

Cis-trans Otros Meso (sin

actividad ópica)

Enantiómeros

Imágenes especulares, NO superponibles entre sí

A) QUIRALES: Imágenes especulares no superponibles

B) AQUIRALES: Imágenes especulares superponibles

Los objetos quirales existen en dos formas: “derecha” o izquierda” (manos, orejas, guantes, zapatos, tijeras, etc). Se pueden distinguir

uno del otro.

) Las moléculas quirales

también existen de “derecha” o “izquierda” son

la imagen en el espejo una de la otra, no superponibles.

Son dos moléculas distintas, son estereoisómeros

llamados ENANTIOMEROS

Todos los objetos o las moléculas pueden reflejarse en un espejo. La imagen resultante puede o no superponerse al original Basados en este principio, los objetos o las moléculas pueden ser:

Los objetos aquirales no tienen un sentido “derecho-izquierdo”

(pelota, cubo, lápiz, etc.). No se pueden distinguir

uno de otro.

Las moléculas aquirales no son diferentes, representan a la

misma molécula

Quiral del griego cheir = mano.

Muchos fármacos y casi todas las moléculas de los seres vivos son Quirales

ENANTIÓMEROS: Moléculas quirales

La quiralidad es una propiedad de toda la molécula,

mientras que un centro quiral es la causa de la

quiralidad.

Con dos o más centros quirales la molécula puede o no

ser quiral

AQUIRALES: Imágenes especulares superponibles

Construir con los modelos moleculares una molécula derivada del metano con sus 4 sustituyentes de distinto color, así como su imagen especular. Girarlas o invertirlas para intentar superponerlas, sin romper o torcer los enlaces.

Hacer lo mismo con otra molécula derivada del metano con 2 sustituyentes del mismo color. ¿Qué característica hace que una molécula sea quiral?

La quiralidad de una molécula orgánica por lo general (no siempre) es debida a la presencia de una átomo de carbono unido a 4 grupos

diferentes. A este átomo se le llama centro quiral (también conocido como carbono quiral, estereocentro, centro asimétrico y centro

estereogénico).

El no. de estereisómeros posibles con n centros quirales = 2n

Del griego enantion = opuesto y meros = partes

Par de estereoisómeros NO SUPERPONIBLES a sus imágenes

ESPECULARES.

No. Compuestos Centros quirales y total de estereoisómeros

con n centros quirales

No. Compuestos Centros quirales y total de estereoisómeros con n

centros quirales

1

4

2

5

Usadas para moléculas con centros quirales

Las proyecciones de Fisher usan una cruz para representar un átomo de carbono quiral y sus 4 sustituyentes.

La línea horizontal representa los átomos hacia delante del plano y las verticales los que están detrás.

Las proyecciones de Fisher también permiten

representar una molécula con más de un centro quiral.

1. Priorizar átomos directamente unidos al centro quiral

Asignar prioridad del 1 (al de MAYOR no. atómico) al 4 (al del MENOR no. Atómico) a cada uno de ellos. En caso de isótopos usar masa atómica.

Conjunto de reglas para especificar el arreglo tridimensional o configuración en torno a un centro quiral. Diseñado a finales

de 1950 por R.S. Cahn, C.K. Inlgold y V. Prelog. También conocidas como reglas de Prelación o asignación de

configuración absoluta

Cuando es imposible asignar prioridad basada en los átomos directamente enlazados con el

centro quiral, se observa el conjunto de átomos siguientes y se

continúa así hasta que se pueda asignar la prioridad. La prioridad se

asigna en el primer punto de diferencia.

Enlaces múltiples se tratan como ligandos múltiples. Es decir, un C=O se trata como un carbono ligado a dos O y el oxígeno ligado a dos carbonos.

CHO

OH Br12

3

CH2OH4

La configuración R o S de cada centro quiral se agrega entre paréntesis, como prefijo en el nombre del

compuesto. Usada para distinguir enantiómeros y diasterómeros

2. Dejar el átomo de menor prioridad (4) hacia atrás del plano. Así los 3 grupos de prioridad más alta (1 al 3) se proyectarán fuera del plano (hacia el observador)

3. Para los otros tres grupos, trazar una flecha desde el de más alta prioridad al de más baja (1 al 3). Visualizar el sentido de la flecha.

Si en una proyección tridimensional el de , después de

trazar la flecha e identificar el sentido, (R por S y

viceversa)

Si la flecha gira en sentido de las

manecillas del reloj, el centro quiral se designa como R ( del latin: rectus =

derecha)

Si la flecha gira en sentido contrario de las manecillas del reloj, el centro quiral se designa como S (del latín:

sinester = izquierda)

En esta representación si el de menor prioridad

está en esta línea vertical, INVERTIR CONFIGURACIÓN.

Si estuviera en la otra línea asignar tal

cual configuración

No. Compuestos ¿R o S? No. Compuestos ¿R o S?

1

3

2

4

La manera inequívoca de distinguir un par de enantiómeros es

asignando configuracion absoluta.

Un par de enantiómeros tiene la configuración de sus centros quirales

invertida.

Se interconvierten uno en otro, únicamente por ruptura de enlaces y formación de uno nuevo. Para ello se requiere energía.

Tienen propiedades físicas idénticas, excepto

su rotación óptica específica. Desvían el plano de luz polarizada en sentidos opuestos.

Tienen propiedades químicas idénticas, excepto cuando está involucrado otro reactivo quiral.

(R)-2-bromobutano p.f= -119 °c p.e.=21 °C d= 0.098 g/ml []= +23.1

(S)-2-bromobutano p.f= -119 °c p.e.=21 °C d= 0.098 g/ml []= -23.1

Son todos aquellos estereisómeros configuracionales, que

no son enantiómeros; es decir, no son imágenes

especulares entre sí.

Sólo uno de los 4 estereiosómeros del aspartame es dulce. Su capacidad endulzante es 160 veces superior a la del azúcar. Como no es metabolizado no aporta calorías en la dieta y fue muy usado como edulcorante artificial.

(S,S)-Aspartame (Dulce)

(R,R)-Aspartame (inactivo)

(S,R)-Aspartame (amargo)

(R,S)-Aspartame (inactivo)

Este tipo de moléculas son ópticamente inactivas, dado

que ya no son quirales

No.

Selecciona la opción correcta No.

Selecciona la opción correcta

1

El par de compuestos: a) Tienen distintas propiedades físicas b) Carecen de actividad óptica

c) Desvían el plano de luz polarizada en sentidos opuestos

3

2 Forma meso

En base a su actividad óptica, una molécula quiral puede ser:

Propiedad exclusiva de las moléculas quirales de desviar el plano de luz polarizada en un POLARÍMETRO.

Descubierta en 1815 por el físico francés Jean Baptiste Biot.

Esquema de un polarímetro: De la luz producida por una fuente (usualmente una lámpara de sodio) es

seleccionada la luz amarilla ( 586 nm = línea D de sodio). Sólo aquellas ondas de luz amarilla que atraviezan un filtro polarizador, viajan en un mismo plano y a

esto se le llama PLANO DE LUZ POLARIZADA . Cuando este plano de luz polarizada atravieza la celda de una sustancia quiral, el plano de luz es desvíado

en un cierto ángulo (= rotación óptica observada). depende de la trayectoria recorrida o longitud de la celda (ℓ en dm) y de la

concentración de la muestra (C en g/mL). Al tomarlas en consideración se obtiene la rotación óptica específica, []D, la cual, es una propiedad física de las

sustancias quirales.

[]D= / ℓC

Del latín racemus = racimo de uvas

Una mezcla equimolar de un par de enantiómeros se . A cada enantiómero de la mezcla se le

llama racemato.

Las mezclas racémicas son ópticamente inactivas. Al tener igual número de moléculas dextrorrotatorias que levorrotarias que desvían el plano en sentidos opuesto, la rotación óptica se anula. Para indicar las mezclas racémicas se usa el prefijo (±) al

nombre del compuesto.

• Los enantiómeros de una mezcla racémica pueden ser separados, pese a que tienen idénticas propiedades físicas, excepto su rotación óptica. La resolución de una mezcla racémica, que es como se llama a ese proceso, puede llevarse a cabo aprovechando las diferencias en las propiedades físicas y/o químicas de los diastereoisómeros.

Analogía de resolución química

Suponer que se tienen revueltos varios tornilllos con

diferente giro de rosca (a la izquierda y a la derecha) y se

desea separarlos.

Al usar una tuerca de un mismo tipo, sólo embonará bien con los tornillos de su mismo diseño. El conjunto tornillo-tuerca, es una nueva especie (diasterómeros)

cuya estabilidad y props. Dependen del tipo de tornillo.

Al retirar la tuerca, Es posible separar a los tornillos de cada

tipo.

Las modificaciones racémicas se producen a partir de reactivos aquirales. Es muy

frecuente separar a los enantiómeros de una mezcla racémica

Un ejemplo es la resolución química del (±)2-butanol

La reacción entre una mezcla racémica y el (R) ácido tartárico puro produce dos

diasterómeros los cuales pueden separarse fácilmente debido a la diferencia en sus

propiedades físicas. Posteriormente una solución ácida puede

hidrolizar las sales diasteóméricas para regeneral cada enantiómero puro.

No. Preguntas Respuesta

1

(R)-2-bromobutano tiene una rotación óptica específica de -23.1o , ¿cuál es la rotación del (S)-2-

bromobutano?

2 ¿Cuál es la rotación óptica específica de una sustancia pura cuya concentración es de 10 g/50 ml en sol acuosa, rotó hacia la izquierda (levorrotatoria; sentido contrario manecillas del reloj) el plano de la luz polarizada en

la línea D de una lámpara de sodio en 10.2° a 298°K en un tubo de 20 cm de longitud?

3 Es un mezcla racémica: A) Cierto B) Falso

Aunque el sistema R, S es universal para designar configuraciones absolutas, en la actualidad, aún se usa el viejo

sistema D y L para carbohidratos y aminoácidos. Propuesto en 1891 por Emil Fisher

Sistema basado en la proyección del Fisher del (+)-Gliceraldehído, al cual arbitrariamente se le designó como D-gliceraldehído y a su enantiómero como L-Gliceraldehído.

Estereisómeros de la alanina (un aminoácido)

D- alanina L- alanina

El sistema D y L es fundamentalmente diferente al R,S. D y L dependen de un único centro quiral que es usado

para nombrar toda la molécula. No hay correlación con R y S ni con dextrorrotatorio o

levorrotario. En principio, los aminoácidos naturales son L, mientras

que los carbohidratos naturales son D.

En la naturaleza se encuentran muchos compuestos, pero sólo en un enantiómero en específico, aunque hay sus excepciones... Por ejemplo casi todos los aminoácidos se encuentran en su forma L, excepto las bacterias.

Esta aparente sutileza, dio origen a la creación de las ¡penicilinas!

Hongo penicillium

Hongo penicillium inhibiendo crecimiento bacteriano

Secuencia fotográfica del crecimiento bacteriano (E. Coli) en medio de cultivo con penicilina

La penicilina destruye las bacterias al interferir con su capacidad de sintetizar su pared celular. Esta secuencia

muestra bacterias de Escherichia coli tratando de dividirse, en presencia de penicilina. Como las bacterias

más largas no pueden dividirse, eventualmente se lisan o se rompen.

Casi todas las células están hechas de L-aminoácidos, a excepción de las bacterias . La penicilina tiene un centro

quiral que corresponde al esquema D, similar a los aminoácidos de las bacterias. En consecuencia, en lugar de que la enzima (transpeptidasa) que sintetiza la pared

celular bacteriana tome a un D-aminoácido, toma a la penicilina, interfiriendo así en su crecimiento y por lo

tanto en su reproducción

No. ¿Cuál de los siguientes monosacáridos es D? No. La (+) arabinosa, una aldopentosa que está ampliamente distribuída en las plantas se nombra sistemáticamente como (2R,3S,4S)-2,3,4-tetrahidroxipentanal. Dibujar la proyección

de Fisher de este azúcar e identificar si corresponde a un monosacárido D o L.

1

2

CHO

OH

OH H

CH3

HR

S

S

HOH

EN OLEFINAS

Hay isomería cis-trans en todo doble enlace C-C, cuyos carbonos presenten dos sustituyentes diferentes.

Para identificar a los isómeros geométricos, dividir el doble enlace en dos mitades para comparar los dos lados. Asignar prioridad a cada sustituyente, siguiendo las reglas de Prelación.

Si los sustituyentes de mayor prioridad están del

mismo lado del doble enlace, se designa como cis o Z (del alemán Zuzammen= juntos. En caso contrario, que estén de lados opuestos, designar como trans o E (del alemán Entgegen = opuestos)

Diasterómeros (no son imágenes especulares) cuyos átomos están ordenados de distinto modo en el espacio, ya sea por la presencia de un anillo o de un doble enlace

carbono-carbono

(Z)-3-clorometil-3-penten-2-ona (E)-3-clorometil-3-penten-2-ona

• Para pasar de uno al otro hay que romper el doble enlace y para ello se requiere energía.

• No son imágenes especulares entre sí. • Como diasterómeros, tienen props. físicas distintas. El de mayor

punto de ebullición es el Cis, mientras que el de mayor punto de fusión es el trans.

• Para ciclos con dos sustituyentes, sólo hay que observar el lado del plano en que se encuentran y asignar Z o E, según corresponda.

A menudo la comunicación de una especie se realiza de manera específica mediante uno de dos isómeros estructurales.

Quizá un miembro de determinada especie

responda al isómero cis de un químico, pero no al trans. O bien, de manera alterna, responda a una mezcla muy específica de ambos isómeros, pero no a otras mezclas.

Este es el caso de las feromonas sexuales del

gusano barrenador del maíz Europeo. Las hembras secretan el atrayente sexual, pero los machos responden a una mezcla específica de acuerdo a la especie.

Cepas IOWA Nueva York

C=CCH3CH2

(CH2)10OCCH3

O

HH

Acetato de cis-11-tetradecenilo

C=CH

(CH2)10OCCH3

O

CH3CH2

H

Acetato de trans-11-tetradecenilo

96% 4%

3% 97%

No. Escribir el nombre del alqueno (no olvidar su configuración Z o E)

No. Isómero trans

1

2 a. b.

Una molécula quiral es aquella que no se puede superponer a su imagen en el espejo (carece de simetría). Los estereoisómeros que son imágenes especulares unos de otros no superponibles se llaman enantiómeros y

los que no son imágenes especulares entre sí se llaman diasterómeros. El número de estereisómeros de una molécula con n centros quirales es 2n. La manera inequívoca de designar a un enantiómero es usar las reglas de secuencia Canh-Ingold-Prelog ( R) Y

(S) y las designaciones (+) y (-) ó (d) y (l) para indicar el sentido de rotación del plano de la luz polarizada para un compuesto concreto. Sin embargo no existe una conexión absoluta especificada para la designación R o S

Una y cualquier . Los enantiómeros difieren en cuanto al sentido de la rotación del plano de la luz polarizada, cada uno tiene su

propia rotación especifica. Pero todas sus demás propiedades físicas son iguales. Los diasterómeros tienen propiedades físicas y químicas distintas. Una mezcla de partes iguales de enantiómeros se llama mezcla racémica y tiene una actividad óptica igual a

cero. Los enantiómeros no se pueden separar por métodos usuales de purificación, sólo por alguna estrategia

química para obtener un producto fácilmente separable, convertirlos en diasterómeros Los diasterómeros se pueden separar por métodos físicos y cromatográficos. Existen otros esquemas para asignar la configuración de los estereoisómeros ópticos. Como la D y L que se

utiliza para designar a los aminoácidos y a los carbohidratos.

¿Mism0 patrón

de enlace?

Dos estructuras con la misma fórmula molecular

Estereoisómeros

¿Imágenes especulares?

Isómeros constitucionales

Diasterómeros Enantiómeros

¿Simetría?

Meso

Geométricos cis-trans

Otros

¿Dobles enlaces o

ciclos?

¿Interconvertibles por

rotación sobre enlace C-C?

Confórmeros

No. Compuestos No. Compuestos

1

3

2

4