ESTEREOQUÍMICA

ESTEREOISOMERÍA CONFIGURACIONAL

ESTEREOISÓMEROS CONFIGURACIONALES

LOS DOS CASOS MÁS IMPORTANTES DE ESTEREOISOMERÍA CONFIGURACIONAL SON:

ISOMERÍA GEOMÉTRICA

ISOMERÍA ÓPTICA

ISOMERÍA GEOMÉTRICA

Se produce porque los sustituyentes pueden unirse de formas diferentes a una estructura rígida (diferentes orientaciones en el espacio)

EN ALQUENOS

EN ALCANOS CÍCLICOS

El doble enlace C=C es una estructura rígida, tiene impedida la rotación. Además es una zona plana en la molécula (hibridación sp2 en los dos C)

Sin embargo, para que exista isomería en los alquenos no basta con la existencia del doble enlace, además debe darse otra condición:

- Los átomos de carbono del doble enlace C=C deben estar unidos, cada uno de ellos, a dos grupos diferentes

El anillo de un alcano cíclico también es una estructura rígida y los enlaces con sustituyentes se pueden disponer por encima o por debajo del plano del anillo.

Es importante señalar que para convertir un isómero en otro deberíamos romper enlaces y volverlos a formar en otra posición. Estas estructuras no son interconvertibles por simples movimientos del anillo.

Si los grupos con mayor prioridad de cada carbono están orientados para el mismo lado de la molécula tenemos el isómero CIS. Si están orientados para lados diferentes tenemos el isómero TRANS.

ESTA NOMENCLATURA CLÁSICA HA SIDO SUSTITUIDA POR OTRA EN LA QUE EL ISÓMERO CIS SE DENOMINA Z Y EL TRANS E


 

Los isómeros geométricos son sustancias diferentes y, en consecuencia, manifiestan propiedades diferentes. En general, los isómeros Z (cis) tienen mayor polaridad y, por tanto, mayor punto de ebullición.

 

 

(E)-but-2-eno

 

(Z)-but-2-eno

 


ISOMERÍA ÓPTICA

Se produce por la falta de simetría en la molécula

Habitualmente, la falta de simetría de una molécula está producida por la existencia de UN estereocentro que, en general, será un carbono asimétrico (quiral), es decir, un átomo de carbono (sp3) unido a CUATRO sustituyentes diferentes

El 1-cloro-1-fluoroetano presenta isomería óptica porque el C1 es un estereocentro. Este carbono es quiral porque está unido a cuatro sustituyentes diferentes. Hay dos sustancias diferentes que esponden a esa fórmula molecular.

Puede comprobar que esta molécula y su imagen especular no son superponibles. Forman una pareja de enantiómeros.

El clorofluorometano no presenta isomería óptica. El átomo de carbono no es quiral (está unido a dos átomos de H). Solo hay una sustancia que responda a esta fórmula molecular.

Esta molécula y su imagen especular son superponibles, es decir, son idénticas.

 

(R)-Butan-2-ol

 

(S)-Butan-2-ol

 

Habitualmente, cuando producimos un isómero óptico, lo que realmente obtenemos es una mezcla de ambos isómeros, es decir una pareja equimolar de enantiómeros. Es lo que llamamos mezcla racémica.

 

La mezcla no es ópticamente activa, sin embargo, cada uno de los isómeros de que está formada sí lo son. Como hay el mismo número de moléculas que rotan la luz polarizada en ambos sentidos, el resultado global es nulo.

 

LOS ISÓMEROS ÓPTICOS SON IDÉNTICOS EN TODAS LA PROPIEDADES FÍSICAS SALVO EN UNA: LA ROTACIÓN DEL PLANO DE POLARIZACIÓN DE LA LUZ (SON ÓPTICAMENTE ACTIVOS)

Si un enantiómero rota el plano de polarización de la luz hacia la derecha (dextrógiro) un cierto número de grados, el otro enantiómero de la pareja hace lo mismo, en la misma cuantía, pero hacia la izquierda (levógiro).

En la naturaleza todas las proteínas son levógiras y los carbohidratos dextrógiros

 

LOS ISÓMEROS ÓPTICOS SON IDÉNTICOS EN TODAS LAS PROPIEDADES QUÍMICAS SALVO CUANDO LOS ENFRENTAMOS A OTRAS SUSTANCIAS ÓPTICAMENTE ACTIVAS. ESO PUEDE DAR LUGAR A COMPORTAMIENTOS MUY DIFERENTES (CASO DE LA TALIDOMIDA)

 

¿QUÉ OCURRE CUANDO UNA MOLÉCULA PRESENTA MÁS DE UN CARBONO ASIMÉTRICO?

Para realizar el estudio de los isómeros ópticos se suelen usar PROYECCIONES de FISCHER

 

 

(S,R)-2-bromo-3-clorobutano

 

(S,R)-2-bromo-3-clorobutano

 

Pero esta regla general acerca del número de estereoisómeros no siempre se cumple. Cuando la molécula con más de un estereocentro presenta simetría, el número de estereoisómeros disminuye, produciéndose especies que no son ópticamente activas denominadas formas MESO. Es el caso, por ejemplo, del ácido tartárico (ácido 2,3-dihidroxibutanodioico)

Pasteur, analizando las formas de los cristales de tartrato, pudo separar tres isómeros de esta sustancia. Dos de ellos presentaban actividad óptica y fundían a 170 ºC (eran, evidentemente, una pareja de enantiómeros). El tercero no presentaba actividad óptica y fundía a 148 ºC.

El análisis de la PROYECCIONES de FISCHER de estas moléculas explica lo que ocurre.

Los isómeros R,R y S,S presentan actividad óptica porque sus moléculas son imágenes especulares no superponibles. Forman una pareja de enantiómeros.

Los isómeros R,S y S,R tienen moléculas que son imágenes especulares SUPERPONIBLES. Es decir, no son sustancias diferentes sino la misma. Esto ocurre porque en este caso la molécula de ácido tartárico presenta un plano de simetría (fíjese que en la proyección de Fischer la mitad superior y la inferior son idénticas). Se trata de la forma MESO del ácido tartárico.

Importante: la forma MESO no desvía el plano de polarización de la luz porque sus moléculas son simétricas y no pueden hacerlo. Es algo muy diferente a la mezcla racémica.

PROPIEDADES DE LA FORMA MESO EN COMPUESTOS CON DOS CENTROS QUIRALES:

-ES ÓPTICAMENTE INACTIVA

-DEBE SER DE LA FORMA (R,S)

-ES DIASTEREÓMERO DE LOS ISÓMEROS (R,R) Y (S,S)

 

2,3-diclorobutano

 

 


ACTIVIDAD: Descubriendo centros quirales

ACTIVIDAD: Descubriendo centros quirales

Actividad: ¿Son quirales estas moléculas? Colby College

Actividad: Quiralidad y simetría (Virtual text)


1.-isomería: tipos

2.-estereoisomería

esteroisomería conformacional

estereoisomeria configuracional

3.- representación de moléculas en 3-d

representación de cuñas

representación de caballete

proyección de newman

proyección de fischer

4.- nomenclatura r/s

5.- quiralidad sin centros quirales

6.- actividad óptica

7.- generación de centros quirales