Estereoquímica
Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura
Se clasifican en:
Isómeros estructurales
Estereoisómeros
Isómeros Estructurales o Constitucionales
Muestran la misma fórmula molecular pero difieren en el orden en que están unidos los átomos.
Ejemplos de fórmulas y sus isómeros constitucionales:
C4H10
C5H12
C6H14
C6H12
Isómeros Estructurales
Difieren en la forma de unión de sus átomos
Se clasifican en isómeros de:
Cadena
Posición
Función
Isómero Estructural de Cadena
Ejemplo: Pentano y 2-Metilbutano
Ambos tienen fórmula C5H12
El pentano es un alcano con cadena lineal
El 2-Metilbutano presenta una ramificación
Isómeros de Posición
Ejemplo: 2-Pentanol y 3-Pentanol
El grupo hidroxilo ocupa distinta posición en cada molécula
Estereoisómeros
Los átomos están conectados de igual manera en ambas moléculas
Diferencia en la distinta orientación espacial de los átomos o grupos de átomos
Se clasifican en:
Geométricos (cis-trans)
Enantiómeros
Diastereoisómeros
La isomería cis-trans o geométrica es debida a la rotación restringida entorno a un enlace carbono-carbono
Ejemplo: 2-buteno existen dos isómeros, llamados cis y trans
Los compuestos cíclicos también presentan isomería geométrica
Ejemplo: 1,2-dimetilciclohexano puede existir en forma de dos isómeros
Quiralidad molecular y enantiómeros
Una molécula es quiral cuando ella y su imagen en un espejo no son superponibles
Un objeto es quiral si su imagen especular es diferente de la del objeto original
La quiralidad está asociada a la presencia de carbonos asimétricos
Un carbono asimétrico se une a cuatro sustituyentes diferentes
Ejemplo: Bromocloroyodometano
La relación entre una molécula y su imagen especular no superponible es de enantiómeros
Para moléculas orgánicas simples, la presencia o no de quiralidad se puede determinar buscando un átomo de carbono con hibridación sp3 y que tenga los cuatro átomos o grupos de átomos unidos a él diferentes
Enantiómeros son pares de compuestos que son imágenes especulares no superponibles
Cuando una molécula es quiral, la molécula y su imagen en el espacio se dicen que son enantiómeros
Los enantiómeros son imagen en el espejo uno de otro y que no se puedan sobreponer
Átomo de carbono quiral, carbono asimétrico, centros quirales
Un centro estereogénico es un átomo unido a varios otros átomos que tienen la propiedad de que si se intercambian dos de las uniones da lugar a diferentes estereoisómeros
Para el caso del carbono, solo dos estereoisómeros se pueden formar intercambiando un par de átomos
Si más de un centro estereogénico está presente, no se puede asegurar que la molécula es quiral sin examinarla como un todo
Un compuesto quiral es aquel que tiene un átomo de carbono asimétrico
Ejemplos: butan-2-ol, ácido láctico
Un compuesto aquiral no tiene un átomo de carbono asimétrico
Si tiene más de un carbono asimétrico, podría ser o no aquiral
Un compuesto con un plano de simetría especular interno no puede ser quiral
Nomenclatura R y S para determinar la configuración de los enantiómeros
Se utiliza la nomenclatura R o S para diferenciar los enantiómeros
Reglas de prioridad Cahn-Ingold-Prelog para determinar la configuración R o S de un isómero particular
Asignar una prioridad a cada grupo enlazado al carbono asimétrico.
Observar el primer átomo del grupo, el átomo enlazado del carbono asimétrico.
Los átomos con números atómicos más altos reciben prioridad más alta.
Los isotopos más pesados tienen prioridad más alta.
En caso de empate, utilizar los siguientes átomos a lo largo de la cadena de cada grupo como criterio de desempate.
Tratar a los enlaces dobles y triples como si fueran un enlace hacia otro átomo de C.
Utilizar una representación tridimensional o un modelo molecular.
Poner el grupo de prioridad 4 en la parte de atrás y observar la molécula a lo largo del enlace del carbono asimétrico hacia el grupo de prioridad 4.
Dibujar una flecha desde el grupo de prioridad 1, a través del segundo, hacia el tercero.
Si la flecha va en el sentido de las agujas del reloj, el átomo de carbono asimétrico se conoce como (R).
Si la flecha va en sentido contrario al de las agujas del reloj, el átomo de carbono quiral se conoce como (S).
Asignar a cada enantiómero una configuración absoluta basada en la estructura tridimensional del carbono asimétrico.
Nomenclatura Rys Alanina: enantiómeros O OH HO C2 c Sc. H 4 H CH3 NH 2 1 H2N CH3 3 (+) Alanina [a] +8.5° Alanina natural Alanina no natural
Asignación de la Absoluta RyS Assigning (R) and (S) 10H 1 OH (R) (S) 3 C 4 H 2 C 4 OHC CHO CH3 2 3 Steps involved 1 OH a OH b OH C C C 3 2 OHC OHC OHC H H H 4 10H 10H C d (R) 3 C 4 3 C 4 H3C CHO CHO 2 2
(b) H H CO2H HO2C CH3 OH 1 H 2 2 H 1 HO CO HO2O OH C CH3 CH3 3 3 R configuration S configuration -)-Lactic acid (+)-Lactic acid o
La nomenclatura D-L
Poseen actividad óptica y desvían el plano de la luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda.
Los giros dextrogiros son (+) o (d).
Los giros levógiros son (–) o (l).
Los enantiómeros giran el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas, pero con magnitudes iguales.
Una mezcla con la misma cantidad de + y – se denomina racémica.
Luz Polarizada en un plano y Polarimetria
+15° 0 -15° +30° -30° +45° -45°
Lámpara de Filtro Filtro Celda con la Filtro etector sodio monocromador polarizante muestra analizador
[α]25 D = α/c.l Giro específico
Los giros dextrogiros son (+) o (d).
Los giros levógiros son (–) o (l).
Mezcla racémica
Una mezcla racémica contiene cantidades 50% iguales de los dos enantiómeros.
Proyecciones de Fisher
Las representaciones de Fischer son útiles para ilustrar estructuras que contienen más de un estereocentro.
Las líneas horizontales son uniones que se proyectan hacia afuera del plano del papel.
Las líneas verticales son uniones que se proyectan hacia atrás del plano del papel.
Proyecciones de Fisher
La proyección de Fischer corresponde a la orientación de la molécula.
Se acostumbra orientar la molécula de modo que la cadena de carbonos quede vertical con el carbono de número inferior en la parte superior.
Si la molécula se voltea de modo que el hidrógeno quede atrás, se trata del isómero R.
Cuando una molécula contiene dos centros de quiralidad, pueden haber cuatro combinaciones posibles.
Las cuatro combinaciones posibles de estos dos centros de quiralidad son (2R, 3R), (2S, 3S), (2R, 3S), (2S,3R).
Cuando la cadena de carbono está en forma vertical y los sustituyentes semejantes están en el mismo lado de la proyección de Fischer, la molécula se describe como eritro.
Cuando los sustituyentes semejantes están en lados opuestos de la proyección de Fischer, la molécula se describe como treo.
Los enantiómeros son estereoisómeros.
Los diastereoisómeros no son superponibles pero tampoco son imagen especular uno del otro.
Un compuesto meso es aquiral y tiene centros de quiralidad.
Compuesto meso: compuesto aquiral que tiene centros de quiralidad.
Los diastereoisómeros no son enantiómeros.
Enantiomers:
CO2H HOC (nonsuperimposable C C mirror-image H3C OH HO CH3 stereoisomers)
(R)-Lactic acid
(S)-Lactic acid
Diastereomers:
CO2H CO2H (nonsuperimposable H NH2 H NH2 non-mirror-image C C stereoisomers)
C C H OH HO H Configurational CH3 CH3 diastereomers
2R,3R-2-Amino-3- hydroxybutanoic acid
2R,3S-2-Amino-3- hydroxybutanoic acid
Cis-trans diastereomers:
(substituents on same H3C H H3C CH3 side or opposite side of H CH3 and H H double bond or ring)
trans-1,3-Dimethyl- cis-1,3-Dimethyl- cyclopentane cyclopentane
Resuelva los problemas de la pagina 179 y 180 de Carey fppt.com
Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura
Se clasifican en:
Isómeros estructurales
Estereoisómeros
Isómeros Estructurales o Constitucionales
Muestran la misma fórmula molecular pero difieren en el orden en que están unidos los átomos.
Ejemplos de fórmulas y sus isómeros constitucionales:
C4H10
C5H12
C6H14
C6H12
Isómeros Estructurales
Difieren en la forma de unión de sus átomos
Se clasifican en isómeros de:
Cadena
Posición
Función
Isómero Estructural de Cadena
Ejemplo: Pentano y 2-Metilbutano
Ambos tienen fórmula C5H12
El pentano es un alcano con cadena lineal
El 2-Metilbutano presenta una ramificación
Isómeros de Posición
Ejemplo: 2-Pentanol y 3-Pentanol
El grupo hidroxilo ocupa distinta posición en cada molécula
Estereoisómeros
Los átomos están conectados de igual manera en ambas moléculas
Diferencia en la distinta orientación espacial de los átomos o grupos de átomos
Se clasifican en:
Geométricos (cis-trans)
Enantiómeros
Diastereoisómeros
La isomería cis-trans o geométrica es debida a la rotación restringida entorno a un enlace carbono-carbono
Ejemplo: 2-buteno existen dos isómeros, llamados cis y trans
Los compuestos cíclicos también presentan isomería geométrica
Ejemplo: 1,2-dimetilciclohexano puede existir en forma de dos isómeros
Quiralidad molecular y enantiómeros
Una molécula es quiral cuando ella y su imagen en un espejo no son superponibles
Un objeto es quiral si su imagen especular es diferente de la del objeto original
La quiralidad está asociada a la presencia de carbonos asimétricos
Un carbono asimétrico se une a cuatro sustituyentes diferentes
Ejemplo: Bromocloroyodometano
La relación entre una molécula y su imagen especular no superponible es de enantiómeros
Para moléculas orgánicas simples, la presencia o no de quiralidad se puede determinar buscando un átomo de carbono con hibridación sp3 y que tenga los cuatro átomos o grupos de átomos unidos a él diferentes
Enantiómeros son pares de compuestos que son imágenes especulares no superponibles
Cuando una molécula es quiral, la molécula y su imagen en el espacio se dicen que son enantiómeros
Los enantiómeros son imagen en el espejo uno de otro y que no se puedan sobreponer
Átomo de carbono quiral, carbono asimétrico, centros quirales
Un centro estereogénico es un átomo unido a varios otros átomos que tienen la propiedad de que si se intercambian dos de las uniones da lugar a diferentes estereoisómeros
Para el caso del carbono, solo dos estereoisómeros se pueden formar intercambiando un par de átomos
Si más de un centro estereogénico está presente, no se puede asegurar que la molécula es quiral sin examinarla como un todo
Un compuesto quiral es aquel que tiene un átomo de carbono asimétrico
Ejemplos: butan-2-ol, ácido láctico
Un compuesto aquiral no tiene un átomo de carbono asimétrico
Si tiene más de un carbono asimétrico, podría ser o no aquiral
Un compuesto con un plano de simetría especular interno no puede ser quiral
Nomenclatura R y S para determinar la configuración de los enantiómeros
Se utiliza la nomenclatura R o S para diferenciar los enantiómeros
Reglas de prioridad Cahn-Ingold-Prelog para determinar la configuración R o S de un isómero particular
Asignar una prioridad a cada grupo enlazado al carbono asimétrico.
Observar el primer átomo del grupo, el átomo enlazado del carbono asimétrico.
Los átomos con números atómicos más altos reciben prioridad más alta.
Los isotopos más pesados tienen prioridad más alta.
En caso de empate, utilizar los siguientes átomos a lo largo de la cadena de cada grupo como criterio de desempate.
Tratar a los enlaces dobles y triples como si fueran un enlace hacia otro átomo de C.
Utilizar una representación tridimensional o un modelo molecular.
Poner el grupo de prioridad 4 en la parte de atrás y observar la molécula a lo largo del enlace del carbono asimétrico hacia el grupo de prioridad 4.
Dibujar una flecha desde el grupo de prioridad 1, a través del segundo, hacia el tercero.
Si la flecha va en el sentido de las agujas del reloj, el átomo de carbono asimétrico se conoce como (R).
Si la flecha va en sentido contrario al de las agujas del reloj, el átomo de carbono quiral se conoce como (S).
Asignar a cada enantiómero una configuración absoluta basada en la estructura tridimensional del carbono asimétrico.
Nomenclatura Rys Alanina: enantiómeros O OH HO C2 c Sc. H 4 H CH3 NH 2 1 H2N CH3 3 (+) Alanina [a] +8.5° Alanina natural Alanina no natural
Asignación de la Absoluta RyS Assigning (R) and (S) 10H 1 OH (R) (S) 3 C 4 H 2 C 4 OHC CHO CH3 2 3 Steps involved 1 OH a OH b OH C C C 3 2 OHC OHC OHC H H H 4 10H 10H C d (R) 3 C 4 3 C 4 H3C CHO CHO 2 2
(b) H H CO2H HO2C CH3 OH 1 H 2 2 H 1 HO CO HO2O OH C CH3 CH3 3 3 R configuration S configuration -)-Lactic acid (+)-Lactic acid o
La nomenclatura D-L
Poseen actividad óptica y desvían el plano de la luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda.
Los giros dextrogiros son (+) o (d).
Los giros levógiros son (–) o (l).
Los enantiómeros giran el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas, pero con magnitudes iguales.
Una mezcla con la misma cantidad de + y – se denomina racémica.
Luz Polarizada en un plano y Polarimetria
+15° 0 -15° +30° -30° +45° -45°
Lámpara de Filtro Filtro Celda con la Filtro etector sodio monocromador polarizante muestra analizador
[α]25 D = α/c.l Giro específico
Los giros dextrogiros son (+) o (d).
Los giros levógiros son (–) o (l).
Mezcla racémica
Una mezcla racémica contiene cantidades 50% iguales de los dos enantiómeros.
Proyecciones de Fisher
Las representaciones de Fischer son útiles para ilustrar estructuras que contienen más de un estereocentro.
Las líneas horizontales son uniones que se proyectan hacia afuera del plano del papel.
Las líneas verticales son uniones que se proyectan hacia atrás del plano del papel.
Proyecciones de Fisher
La proyección de Fischer corresponde a la orientación de la molécula.
Se acostumbra orientar la molécula de modo que la cadena de carbonos quede vertical con el carbono de número inferior en la parte superior.
Si la molécula se voltea de modo que el hidrógeno quede atrás, se trata del isómero R.
Cuando una molécula contiene dos centros de quiralidad, pueden haber cuatro combinaciones posibles.
Las cuatro combinaciones posibles de estos dos centros de quiralidad son (2R, 3R), (2S, 3S), (2R, 3S), (2S,3R).
Cuando la cadena de carbono está en forma vertical y los sustituyentes semejantes están en el mismo lado de la proyección de Fischer, la molécula se describe como eritro.
Cuando los sustituyentes semejantes están en lados opuestos de la proyección de Fischer, la molécula se describe como treo.
Los enantiómeros son estereoisómeros.
Los diastereoisómeros no son superponibles pero tampoco son imagen especular uno del otro.
Un compuesto meso es aquiral y tiene centros de quiralidad.
Compuesto meso: compuesto aquiral que tiene centros de quiralidad.
Los diastereoisómeros no son enantiómeros.
Enantiomers:
CO2H HOC (nonsuperimposable C C mirror-image H3C OH HO CH3 stereoisomers)
(R)-Lactic acid
(S)-Lactic acid
Diastereomers:
CO2H CO2H (nonsuperimposable H NH2 H NH2 non-mirror-image C C stereoisomers)
C C H OH HO H Configurational CH3 CH3 diastereomers
2R,3R-2-Amino-3- hydroxybutanoic acid
2R,3S-2-Amino-3- hydroxybutanoic acid
Cis-trans diastereomers:
(substituents on same H3C H H3C CH3 side or opposite side of H CH3 and H H double bond or ring)
trans-1,3-Dimethyl- cis-1,3-Dimethyl- cyclopentane cyclopentane
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