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ESTEREOQUÍMICA
TEMA 2
La estereoquímica es el estudio de las moléculas en tres
dimensiones.
TeratogénicoInduce sueño
Entre las consecuencias dinámicas de la estereoquímica en
sistemas biológicos es posible mencionar las relaciones
enzima/sustrato enzimático, anticuerpo/antígeno y droga/receptor.
Consecuencias de la estereoquímica molecular
Entre las consecuencias dinámicas de la estereoquímica en
sistemas biológicos es posible mencionar las relaciones
enzima/sustrato enzimático, anticuerpo/antígeno y droga/receptor.
Consecuencias de la estereoquímica molecular
Olor
IsómerosSon compuestos que tienen la misma fórmula
molecular, pero propiedades físicas y/o
químicas distintas.
EstereoisómerosSon los isómeros que tienen la misma
secuencia de enlaces, pero difieren en la
distribución espacial de los mismos.
CONCEPTO. TIPOS DE ISOMERÍA
Compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura química
Isómeros Constitucionales o
Estructurales
Estereoisómeros
Tienen los mismos grupos funcionales y
conectividad, difieren en la organización
espacial de átomos y enlaces
TIPOS DE ISOMERÍA cont.
Estereoisómeros
TIPOS DE ISOMERÍA cont.
Conformacionales Configuracionales
Opticos
Enantiómeros
Geométrico
cis-trans
ESTRUCTURALES
ESTEREOISÓMEROS
ISÓMEROS
CONFORMACIONALES
CONFIGURACIONALES Diastereisómeros Enantiómeros
VISIÓN GLOBAL
Moléculas tienen el mismo
número y tipo de átomos
colocados en el mismo
orden, diferenciándose
únicamente en la
disposición espacial que
ocupan.
¿Tienen los compuestos la misma fórmula molecular?
Isómeros
No IsómerosNO
SI
¿Tienen los compuestos la misma conectividad?NO SI
Estereoisómeros
¿Son interconvertibles por rotación en torno a enlaces simples C-C?
Configuracional
NOSI
¿Es producida por un doble enlace?SI
Óptica
¿Son los compuestos imágenes especulares no superponibles?
NO
NOSI
Isómeros Coformacionales. Alcanos
Son las distintas estructuras de un mismo compuesto que surgen como
resultado de la libre rotación de los enlaces simples y la flexilibilidad de
los ángulos de enlace.
Representación de alcanos. Etano
Las moléculas rotan constantemente através de todas las posiblre
conofrmaciones
H
H
H
H
H H
Proyección de
NewmanCaballeteModelo de esfera y
barras
Isomerismo Coformacional. AlcanosAngulo dihedral o de Torsión
La energía de las moléculas cambian en la medida
que rota el enlace C-C
El confórmero de menor energía es el que prevalece.
EL COFÓRMERO ECLIPSADO es el de mayor energía
Angulo dihedral= 0 grador
Isomerismo Coformacional. ETANO.
Eclipsado Alternado
Isomerismo Coformacional. Alcanos
Confórmero de eclipsado
La diferencia de
energía es causada
por la repulsión
electron-electron y
es llamado
Tensión Torsional
Repulsión entre nubes
electrónicas
Tensión
Torsional
Confórmero de Alternado
Todas estas representaciones muestran al confórmero más estable y el
adoptado por la molécula. Todos los átomos están lo más alejado que se puede
Isomerismo Coformacional. Alcanos
Análisis Coformacional. Etano
Análisis Coformacional. Propano
Conformación Eclipsada. La de mayor energía.
Mayor molestia estérica.
Angulo dihedral = 0 grado
totalmente eclipsada
Análisis Coformacional. Butano
Conformación Anti. La de menor energía
Angulo dihedral = 180 grado
anti
Conformación Eclipsada De mayor energía que el conformero eclipsado Angulo dihedral = 120 grado
=>
eclipsed
Análisis Coformacional. Butano
Conformación Gauche, alternado.
Los metilos están mas cerca que en el conformero anti
Angulo dihedral = 60 degrees
=>
gauche
Análisis Coformacional. Butano
Angulo
dihedral
Importante
Alternada Eclipsada
Tensión Anular. Ciclos Alcanos
Los ciclos poseen una
tensión Anular, pero el
ciclo propano es el de
mayor valor
Tensión Anular. Ciclos Alcanos, ciclopropano
Algo de la tensión
surge de el
eclipsamiento de H …
hasta 24 Kjmol-1.
Tensión Anular. Ciclos Alcanos
Tensión de anillo
o de angulo
Ciclo hexano. Análisis Conformacional
Ciclo hexano. Confórmero de Silla
Conformación de Silla Vista a lo largo de los enlaces de la “silla”
Ciclo hexano. Confórmero de Bote
Vista a lo largo de los enlaces del “bote”Conformación de Bote
Bote torcido
Ciclo hexano. Interconversión Confórmeros
Silla
Libre tensión
Bote
con tensión
Silla
Libre tensión
Conformational EnergyCiclo hexano. Energía Conformacional
Ciclo hexano. Como dibujar la silla
Ciclo hexano. Posición Axial y Ecuatorial
Metil ciclohexano
Ciclo hexano. Interacciones 1.3-diaxiales
metil ciclohexano
Ciclo hexano. Interacciones 1.3-diaxiales
Menos de 0.01% Más de 99.9%
Axial t-butil ciclohexano Ecuatorial t-butil ciclohexano
Ciclo hexano. 1,2-Di-sustituidos
Ciclo hexano. 1,2-Di-sustituidos
Ciclo hexano. 1,3-Di-sustituidos
Ciclo hexano. 1,3-Di-sustituidos
Ciclo hexano. 1,4-Di-sustituidos
Ciclo hexano. 1,4-Di-sustituidos
Ciclo hexano. Di-sustituidos
Los grupos voluminosos se ven favorecidos en
la posición Ecuatorial
Decalina. Cis y trans-
Quiralidad
Imagen
especular
original
Molécula
original
Molécula
quiral: La
molécula
rotada
no puede
superponerse
a su imagen
especular.
Imagen
especular
original
Molécula
original
Molécula
aquiral: La
molécula
rotada se
superpone
a su imagen
especular.
Quiralidad vs Aquiralidad
Quiralidad (del griego Cheir que significa mano) es la propiedad que tienen
ciertos objetos de poder existir bajo dos formas que son imágenes especulares
una de otra y que no se pueden superponer.
Enantiomeros - Diasteroisómeros Los Carbonos que tienen unidos 4 grupos
diferentes, se llaman Carbonos Quirales o
Asimétricos.
ENANTIÓMEROS:
Son estereoisómeros que son imágenes
especulares entre sí, no superponibles.
Los enantiómeros tienen igual Propiedades
Químicas, pero difieren en la Actividad Optica.
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El término QUIRAL se aplica también a las moléculas. Las moléculas quirales
se diferencian de las aquirales en que presentan ACTIVIDAD ÓPTICA.
Actividad Optica
La actividad óptica es la propiedad de desviar el plano de la luz polarizada.
Se mide en el Polarímetro
Dextrógiro: del latín dexter, “derecho”
Levógiro: del latín laevus, “izquierdo”
Una sustancia ópticamente activa es la que desvía el plano de la luz polarizada
El polarímetro mide la rotación específica de la muestra
l longitud celda
c concentración muestra
D longitud onda luz sodio
Sustancia dextrógira: Sustancia levógira:
Ácido (+) Láctico
Extraído del tejido muscular
Ácido (-) Láctico
Giro en el sentido de las agujas del reloj Giro en sentido contrario de las agujas del reloj
¿Por qué los isómeros ópticos desvían el plano de polarización de la luz?
Esta falta de simetría en las moléculas puede
estar producida por varías causas, la más
frecuente es que en ellas exista un
estereocentro, en general un carbono unido a
cuatro sustituyentes diferentes
Son carbonos quirales.
2-butanol
Ácido 2-hidroxipropanoico
(ácido láctico)
Ácido 2-aminopropanoico
(alanina)
Quiralidad
Pruebas de Quiralidad: Planos de Simetría
Moléculas con planos de simetría no serán quirales
2-cloropropano
Aquiral, posee plano de simetría
2-clorobutano
Quiral, no posee plano de simetría
Pruebas de Quiralidad: Planos de Simetría
Retomando un CH2XY
Un átomo de carbono con dos sustituyentes idénticos (sólo tres sustituyentes diferentes) normalmente tiene un plano de simetría especular interno. La estructura no es quiral.
Pruebas de Quiralidad: Planos de Simetría
Plano de Simetría No hay Plano de Simetría
Aquiral Quiral
Pruebas de Quiralidad: Planos de Simetría
El cis-1,2-diclorociclopentano tiene un plano de simetría especular.Un plano de simetría divide la molécula en dos imágenes especulares internas Cualquier compuesto con un plano de simetría especular interno no puede ser quiral.
Pruebas de Quiralidad: Planos de Simetría
El trans-1,2-diclorociclopentano no tiene plano de simetría especular. Por lo que son quirales
Configuración Absoluta
Configuración Absoluta
Configuración del estereocentro: R/SCahn, Ingold y Prelog establecieron el sistema de nomenclatura R/S para nombrar la
configuración absoluta de un centro quiral.
En sentido de las
agujas del reloj
En sentido contrario a las
agujas del reloj
Se deja el grupo de prioridad menor (4) hacia atrás y se observa el sentido de giro
para ir desde el grupo de más prioridad (1) hacia el de menor (3) de los tres que
quedan. Si el sentido es el de las agujas del reloj, la configuración es R (rectus).
Al contrario es S (sinister).
Nomenclatura R, S.
Regla Cahn, Ingold y Prelog
Nomenclatura R, S
Nomenclatura R, S
Reglas de Cahn, Ingold y Prelog
Reglas de Cahn, Ingold y Prelog
2-(bromometil)-3-metilbutano
2-(t-butil)-3-metilbutano
Reglas de Cahn, Ingold y Prelog