02-estereoquimica 3

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Estereoquímica



Estereoquímica

Es una rama de la Química que seencarga del estudio tridimensional de las

moléculas

QFB. A. Aguirre



Isomería óptica

• Este tipo de isomería se presenta encompuestos orgánicos con hibridación sp3

• Al carbono con hibridación sp3 que estáunido a cuatro átomos o grupos de átomosdiferentes se le denomina estereocentro ocentro estereogénico.(carbón quiral)

• Condición necesaria pero no suficiente paraque una molécula pueda presentar actividadóptica.



Configuración

Imágenes especulares

No se pueden superponer,

entonces son quirales



Enantiómeros

Quiralidad

Estas moléculas también son quirales



Configuración

Enantiómeros

Misma constitución, misma conectividadDiferente distribución de sus grupos en el espacio

La configuración de una molécula se refiere a todosaquellos arreglos que se obtienen por una diferente

distribución de los sustituyentes alrededor de uncentro de quiralidad



Receptor Biológico Receptor Biológico

Enantiómeros y Actividad Biológica(Modelo de Easson-Stedman)

Easson, L. H., Stedman, E. Biochem. J. 1933, 27 , 1257



Enantiómeros y Actividad Biológica(Modelo de Easson-Stedman)

Eutómero(Interacción eficiente)

Receptor Biológico

Distómero(Interacción no eficiente)

Receptor Biológico



(R)-Ibuprofen(No es activo)

(S)-Ibuprofen(Antiinflamatorio)

Enantiómeros y Actividad Biológica



(S)-(-)-Propranolol(Tratamiento de enfermedades cardiacas)

(R)-(+)-Propranolol(anticonceptivo)




(R)-Talidomida(sedante)

(S)-Talidomida(teratógeno)




Estereoisómeros

l número de estereoisómeros posibles se determina de acuerdo con la siguiente expresió

2n

Donde n, es el número de centros de quiralidad presentes en la molécula

Ejemplos

n=1, 2 estereoisómeros (enantiómeros)

n=2, 4 estereoisómeros, (2 pares de enantiómeros)n=3, 8 estereoisómeros, (4 pares de enantiómeros)



A y B EnantiómerosC y D EnantiómerosA y C Diastereómeros

A y D DiastereómerosB y C DiastereómerosB y D Diastereómeros

OHH

OHH

CHO

CH2OH

HHO

HHO

CHO

CH2OH

OHH

HHO

CHO

CH2OH

HHO

OHH

CHO

CH2OH

A B C D

Los enantiómeros presentan las mismas propiedades físicas y nopueden ser separados por los métodos de purificaciónconvencionales.Los diastereómeros tienen diferentes propiedades físicas y sepueden separar mediante métodos convencionales depurificación.



(S,S)-Aspartame(Dulce)

(R,R)-Aspartame(inactivo)

(S,R)-Aspartame(amargo)

(R,S)-Aspartame(inactivo)




Proyecciones de Fischer

Papel y pizarrón son medios de expresión bidimensionales

Fischer (1891) propone un tipo de proyección pararepresentar estructuras en tres dimensiones

CO2H

H

CH3

HO

CO2H

CHO

CH3

H

CO2H

C OHH

C HHO

CO2H

CO2H

OHH

HHO

CO2H



RestriccionesLos giros de 180° son permitidos, ya que

interconvierten dos posiciones, sin embargo, los

giros de 90° sobre cualquier eje, no producen

estructuras válidas.

CO2H

HNH2

CH3

CO2H

HNH2

CH3

CH3

NH2H

CO2H

CH3

NH2H

CO2H

CH3

NH2 H

CO2H

NH2

CO2H

CH3

H



Estereoisómeros del 2,3-dibromobutano



Resolución química de enantiómeros.

Diagrama de flujo general



Resolución química de

enantiómeros

• Resolución química. La resolución química consisteen la separación de los enantioméros de la mezclaracémica mediante su conversión en una mezcla dediastereoisómeros. Para ello, la mezcla deenantiómeros se hace reaccionar con compuesto quiralque recibe el nombre de agente de resolución.

• Supongamos que la mezcla racémica formada por el(R)-1-fenil-1-etanol y (S)-1-fenil-1-etanol se hace

reaccionar con el ácido (R)-2-fenilpropiónico. Lareacción de ácidos carboxílicos con alcoholesproporciona ésteres y en este caso se obtendrá unamezcla de dos ésteres diastereoisoméricos.



Resolución de enantiómeros

separación de diatereoisómeros



Proceso final

• Una vez separados los diastereoisómeros por cualquiera de las técnicas de separaciónanteriormente mencionadas, se procede a laeliminación del agente de resolución paraobtener cada uno de los enantiómeros puros.Por ejemplo, en el caso que nos ocupa cadauno de los ésteres diastereoisoméricos sepuede saponificar para obtener el alcohol

enantiomérico puro y el agente quiral deresolución.



Resolución cromatográfica.

•Este procedimiento de resolución se basa en la utilizaciónde técnicas cromatográficas que emplean como faseestacionaria un compuesto quiral. El fenómeno que permiteexplicar la separación cromatográfica de mezclas racémicasse basa en las débiles interacciones que forman losenantiómeros con la fase estacionaria quiral. Estasinteracciones forman agregados o complejosdiastereoisoméricos que tienen diferentes propiedadesfísicas y por tanto diferentes energías de enlace y diferentesconstantes de equilibrio para el acomplejamiento. Elenantiómero que forma complejos más estables con la fase

estacionaria quiral se mueve más lentamente a lo largo dela columna, y emerge de ella después del enantiómero queforma complejos menos estables y que, por tanto, se muevemás rápidamente.



Sistema Cahn-Ingold-Prelog (CIP)

En este método, se asigna una prioridad a cada uno de los cuatro

sustituyentes en torno al átomo estereogénico Cxyzw.

X

WY

Z4

3

2

1



Una vez hecho esto, la molécula se ve desde el lado opuesto al grupo de menor

prioridad y entonces se observa en que dirección se pasa del grupo de mayor prioridad

al segundo y al tercero. Si dicha dirección es en el mismo sentido que el movimiento de

las manecillas del reloj, tal secuencia (configuración) es R ( del latín: rectus =

derecha). Cuando en cambio, el sentido de la secuencia es opuesto al movimiento de

las manecillas del reloj, tal configuración es S ( del latín: sinister = izquierda).

1

4

2 3

1

32

S

42

3

1

1

43 2

1

23

R

432

1ojo

ojo



1.- El o los átomos directamente unido(s) al centro estereogénico de mayor número

atómico obtiene(n) mayor prioridad. Así, por ejemplo: I>Br>Cl>S>P>Si>F>O>N>C>H,

Asignación de la prioridad

I

FBr

Cl

I

Cl Br F

I

Br Cl

OH

CH3Br H2N

1

OH

H2N Br CH3

S

2

OH

H2N Br

3

2

1

3

4R

2

1

3



2.- En el caso de haber mas de un sustituyente con el mismo número atómico en el átomo

directamente enlazado al centro estereogénico, se consideran los estados de sustitución de

dichos átomos, con el mismo orden de prioridad que en (1). Así, para varios grupos unidos

mediante el átomo de carbono al centro estereogénico:

CH2Br>CH2Cl>CH 2OH>CH 2CH3>CH3.

CH2Br

CH3

HOCH2

ClCH2

CH2Br

ClCH2 CH2OH

CH3

CH2Br

CH2OHClCH2

OH

CH3BrH2CH2NCH2

H2NCH2 CH2Br CH3

2

H2NCH2 CH2Br

1

3

1

S

4

R

2

OH OH

3

2

13



3.- Los enlaces dobles o triples se duplican ó triplican según el caso. De esta forma,

el grupo formilo tendra prioridad ante el grupo hidroxilo y el grupo fenilo sobre un

grupo olefinico (doble enlace).

-CH(CH3)OH

-CH=CH2

-CH=NCH3

C

H

O C

O C

O

H

C

CH3

HO

H

C

CH=CH-

C

C C

C

CH2 C

C

H

C N C

N

N

N

C

C

C

N

N

N

CH3

C

>

>

>



4.- En presencia de isótopos, aquel con mayor masa atómica tiene prioridad, por ejemplo: 3H

(T = tritio) > 2H (D = deuterio) > 1H (H = hidrogeno).

CH3

HD

T

CH3

T DH

CH3

DT

1

R

2 3

1

2

3

1

2 3

4

4



10) -CH2 CH

11) -CH2C6H5

12) -CH(CH3)2

13) -CH=CH2

14) -CH(CH3)CH2CH3

15) -C6H11-c

16) -CH=CH-CH3

17) -C(CH3)3

18) -C CH19) -C6H5

20) -C6H2CH3-p

21) -C6H4NO2-p

22) -C6H4CH3-m

23) -C6H4NO2-m

24) -C C-CH3

25) -C6H4CH3-o

26) -C6H4Oo2-o

27) -C6H3(NO2)2

28) -CHO

29) -COCH3

30) -COC6H5

31) -CO2OH

32) -CO2CH3

33) -CO2CH

2CH

3

34) -CO2C6H5

35) -CO2C(CH3)3

36) -NH2

37) -NH3+

38) -NHCH3

39) -NHCH2CH3

40) -NHCOCH3

41) -NHCOC6H5

42) -N(CH3)2

43) -N+(CH3)3

44) -N=O

45) -NO2

46) -OH

47) -OCH3

48) -OCOCH3

49) -OSO2CH3

50) -F

51) -SH

52) -SCH3

53) -S(O)CH3

54) -SO2CH3

55) -CL

56) -Br

57) -I

2) -H

3) -CH34) -CH2CH2CH3

5) --CH2CH2CH2CH3

6) -CH2CH2CH2(CH3 )2

1) Par electronico

7) -CH2CH(CH)3

8) -CH2CH=CH2

9) -CH2C(CH3)3

Orden ascendente de prioridad para algunos grupos



Conformaciones del etano

Conformación alternada

Conformación eclipsada



Análisis Conformacional del Etano

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

3.2

3.6

0 50 100 150 200 250 300 350

Energía( K

cal/m

ol)

Angulo Diedro



Eclipsada Gauche

Eclipsada Anti

Butano

áli i f i l d l



2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

0 50 100 150 200 250 300 350

Angulo Diedro

E n e r g í a / K c a l / m

Análisis Conformacional del Butano

Ci l h



Ciclohexano

Conformación Bote Conformación Bote Torcido

Conformación Silla

Análisis Conformacional



Análisis Conformacionaldel Ciclohexano

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