QUIMICA DE BIOMOLÉCULAS T.2

¿Cuál es la diferencia fundamental entre los isómeros constitucionales y los estereoisómeros según el esquema de conectividad?

Los constitucionales tienen distinta conectividad (átomos unidos en diferente orden), mientras que los estereoisómerostienen la misma conectividad pero se diferencian en la disposición espacial de sus átomos.

¿Cómo se distinguen los isómeros configuracionales de los confórmeros?

Los confórmeros se interconvierten por rotación de enlaces sencillos, mientras que los configuracionales NO son convertibles por rotación (requieren ruptura y formación de enlaces).

¿En qué se diferencian los isómeros de posición de los isómeros de grupo funcional?

En los de posición, la conectividad de la cadena es igual pero el grupo funcional o sustituyente cambia de ubicación (ej. 1-butanol y 2-butanol). En los de grupo funcional, la fórmula es la misma pero los átomos se agrupan formando funciones distintas (ej. un alcohol y un éter).

Según el esquema, ¿cuál es la pregunta clave para distinguir entre isómeros constitucionales y estereoisómeros?

Tienen idéntica conectividad?". Si la respuesta es NO, son constitucionales; si es SI, son estereoisómeros.

En la nomenclatura E/Z, ¿cuál es el criterio para asignar la configuración y qué significan las siglas?

Se basa en las reglas de prioridad de Cahn-Ingold-Prelog. Si los grupos de mayor prioridad están en lados opuestos es E (Entgegen); si están en el mismo lado es Z (Zusammen).

¿Por qué los cicloalcanos pueden presentar isomería geométrica cis/trans?

Debido a la rigidez del anillo, que impide la libre rotación de los enlaces C-C, dejando los sustituyentes "atrapados" por encima o por debajo del plano del anillo.

¿Cuál es la condición indispensable para que un doble enlace presente isomería geométrica?

Que cada uno de los dos carbonos del doble enlace esté unido a dos grupos diferentes entre sí. Si uno de los carbonos tiene dos grupos idénticos (ej. dos Hidrógenos), no hay isomería.

¿Por qué los cicloalcanos pueden tener isómeros cis/trans si solo tienen enlaces sencillos?

Porque la estructura del anillo impide la libre rotación de los enlaces C-C. Esto crea dos caras en el anillo: si los sustituyentes están hacia el mismo lado es cis, y si están en lados opuestos es trans.

¿Cuándo es obligatorio usar la nomenclatura E/Z en lugar de cis/trans?

Cuando el doble enlace tiene tres o cuatro sustituyentes diferentes. En estos casos, el sistema cis/trans resulta ambiguo y no se puede aplicar.

En el sistema E/Z, ¿cómo se decide qué grupo es el "principal" en cada carbono?

Aplicando las reglas de prioridad de Cahn-Ingold-Prelog (CIP): se comparan los números atómicos de los átomos unidos directamente al carbono del doble enlace.

Define la configuración Z y la configuración E basándote en la posición de los grupos de mayor prioridad.

- Z (Zusammen): Los dos grupos de mayor prioridad están en el mismo lado del doble enlace.

• E (Entgegen): Los dos grupos de mayor prioridad están en lados opuestos.

Por lo general, ¿qué isómero es más estable en alquenos simples, el cis o el trans, y por qué?

El isómero trans suele ser más estable porque los grupos voluminosos están más alejados entre sí, lo que reduce la repulsión estérica.

¿Cómo afecta la isomería geométrica al punto de ebullición de una molécula?

Los isómeros cis suelen tener un momento dipolar mayor que los trans (donde a veces se anulan). Un mayor momento dipolar implica fuerzas intermoleculares más fuertes y, por tanto, un punto de ebullición más alto.

¿Qué ocurre con la isomería geométrica si aumentamos mucho la temperatura o aplicamos luz UV?

Se puede producir la isomerización: la energía es suficiente para romper temporalmente el enlace pi (π), permitir la rotación y volver a formarlo en la otra configuración.

¿Cuál es la condición necesaria para que una molécula sea quiral y qué propiedad física presentan estas moléculas frente a la luz?

No debe ser superponible con su imagen especular (carece de planos de simetría). Su propiedad física es la actividad óptica (desvían el plano de la luz polarizada).

¿Qué es una mezcla racémica y por qué su rotación óptica es cero?

Es una mezcla equimolecular (50:50) de dos enantiómeros. La rotación de uno se cancela exactamente con la rotación opuesta del otro.

¿Qué es un centro estereogénico (o centro quiral) y cuál es su representación simbólica habitual?

Es un átomo (generalmente carbono) unido a cuatro grupos diferentes. En los esquemas se suele marcar con un asterisco (*).

¿Cuál es la condición de simetría para que una molécula sea aquiral?

Una molécula es aquiral si posee al menos un plano de simetría (un plano imaginario que biseca la molécula de modo que una mitad es el reflejo de la otra).

Define Enantiómeros en relación con su imagen especular.

Son estereoisómeros que son imágenes especulares no superponibles. Si uno es la mano derecha, el otro es la mano izquierda.

¿Qué es una sustancia ópticamente activa?

Es aquella capaz de desviar el plano de vibración de la luz polarizada cuando esta atraviesa la muestra.

Diferencia entre un compuesto Dextrógiro (+) y uno Levógiro (-).

El dextrógiro desvía la luz hacia la derecha (sentido de las agujas del reloj), mientras que el levógiro la desvía hacia la izquierda. Nota: No confundir con la nomenclatura D/L de los azúcares.

¿Qué es la rotación específica [α] y por qué es importante?

Es una constante física característica de cada sustancia quiral. Se calcula ajustando la rotación observada según la concentración de la muestra y la longitud del tubo del polarímetro.

Si un enantiómero tiene una rotación específica de +24∘, ¿cuál será la del otro enantiómero en las mismas condiciones?

Será exactamente igual pero de signo contrario: −24∘.

¿Qué composición exacta tiene una mezcla racémica (o racemato)?

Es una mezcla que contiene cantidades equimolares (50% de cada uno) de los dos enantiómeros.

¿Por qué una mezcla racémica no desvía la luz polarizada si contiene moléculas quirales?

Porque la rotación hacia la derecha de un enantiómero se anula compensatoriamente con la rotación hacia la izquierda del otro.

¿Qué indica el exceso enantiomérico (ee) de una muestra?

Indica qué cantidad de un enantiómero está en exceso sobre la mezcla racémica. Por ejemplo, un 80% de ee significa que la muestra es un 80% de un enantiómero puro y un 20% de mezcla racémica (10% de cada uno).

¿Cómo se llama al proceso de convertir un enantiómero puro en una mezcla racémica?

Racemización.

Según las reglas de prioridad, ¿qué sucede si los átomos unidos directamente al centro quiral son idénticos?

Se examinan los siguientes átomos en las cadenas hasta encontrar el primer punto de diferencia.

Cómo se determina si un centro es R o S una vez asignadas las prioridades (1 a 4)?

Con el grupo 4 (menor prioridad) hacia atrás: si la secuencia 1→2→3 sigue el sentido de las agujas del reloj es R(Rectus); si sigue el sentido contrario es S (Sinister).

¿Qué diferencia a los diastereómeros de los enantiómeros en cuanto a sus propiedades físicas?

Los enantiómeros tienen propiedades físicas idénticas (salvo la luz polarizada), pero los diastereómeros tienen propiedades físicas distintas (punto de fusión, ebullición, solubilidad).

¿Qué es un compuesto meso y por qué es aquiral a pesar de tener carbonos quirales?

Es una molécula que posee un plano de simetría interno que divide la molécula en dos mitades que son imágenes especulares entre sí, anulando la actividad óptica global.

¿Qué es un epímero?

Es un tipo de diastereómero que se diferencia en la configuración de solo uno de sus múltiples centros quirales.

¿Por qué las aminas terciarias (NR3​) generalmente no muestran isomería óptica a temperatura ambiente?

Debido a la inversión de amina: el nitrógeno cambia rápidamente de hibridación sp3 a sp2 (plana) y vuelve a sp3, interconvirtiendo los enantiómeros tan rápido que no se pueden aislar.

¿En qué caso un bifenilo puede presentar quiralidad (eje quiral) sin tener carbonos asimétricos?

Cuando la rotación alrededor del enlace sencillo central está restringida por el volumen de los sustituyentes en las posiciones orto, impidiendo que la molécula pase por una forma plana.