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ESTEREOQUIMICA

La estereoquímica es la parte de la química que toma como base el estudio de la disposición espacial de los átomos que componen las moléculas y el cómo afecta esto a las propiedades y reactividad de dichas moléculas. La estereoquímica también se puede definir como el estudio de los isómeros.

ISÓMEROS CONFORMACIONALES

Los isómeros conformacionales son aquellos estero isómeros con disposiciones atómicas diferentes que pueden intercambirse por rotación entorno a enlaces simplñes son compuestos que no pueden aislarse físicamente debido a que su interconversion es demasiado rápida

ISOSMEROS CONFIGURACIONALES

Son auellos esteroisomeros quesolo difieren por el arreglo de esus atomos en el espacio pueden aisalrse fisicamente

ENANTIOMEROS Y ESTRUCTURA TETRAEDRICA DEL CARBONO

ENANTIOMEROS

Son los estereoisómeros de una sustancia quiral que tiene una relación de las imágenes especulares. Los enantiómeros deben tener configuraciones opuestas en todos los centros quirales.

Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-1-Bromo-1-cloroetano

En los modelos moleculares puede verse que las dos moléculas son distintas, no se superponen. La presencia de un carbono asimétrico (con sustituyentes distintos: metilo, hidrógeno, cloro y bromo) hace posible que la molécula y su imagen especular sean distintas.

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CONCEPTOS BÁSICOS

ESTRUCTURA TETRAEDRICA DEL CARBONO

Las moléculas de tipo CH3X y CH2XY son idénticas a sus imágenes especulares, pero una molécula del tipo CHXYZ no lo es. Esta molécula se relaciona con su imagen especular de la misma forma en la que la mano derecha se relaciona con la mano izquierda.

QUIRALIDAD

Es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares. Un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si no los posee, sus imágenes especulares no son superponibles. Una de las imágenes especulares se llama dextrógira y la otra levógira.

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una molécula es quiral si puede escribirse de dos formas que sean una la imagen especular de la otra.

Una clase muy importante de moléculas quirales son aquellas que tienen uno o varios carbonos con cuatro sustituyentes diferentes. A esos carbonos se les denomina carbonos asimétricos o, más modernamente, centros estereogénicos o estereocentros.

CENTRO QUIRAL:

Es un átomo (usualmente de carbono) que está unido a cuatro grupos diferentes

ACTIVIDAD OPTICA

Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre quirales.

Esto no es cierto necesariamente para moléculas con más de un esterocentro. Este es el caso de las formas meso.

Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos .

Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es lovorrotatorio o levógiro.

Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas.

La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición.

REGLAS DE SECUENCIA PARA ESPECIFICAR LA CONFIGURACION

REGLA 1

• Examine los cuatro átomos directamente unidos al centro quiral y asigne prioridades en orden decreciente de numero atómico. El átomo con el numero atómico mas alto tiene el primer lugar, y el de numero menor el cuarto lugar

REGLA 2

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• Si no es posible jerarquizar mediante la regla 1, se comparan los números atómicos de los segundos átomos de cada sustitúyete y se continúa con el tercero o cuarto átomo hasta llegar a la primera diferencia.

REGLA 3

• Los átomos con varios enlaces son equivalentes a la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.

Nomenclatura s/r

Los químicos Cahn, Ingold y Prelog establecieron el sistema de nomenclatura R/S para nombrar la configuración absoluta de un estereocentro.

Se deja el grupo de prioridad menor (d) hacia atrás y se observa el sentido de giro para ir desde el grupo de más prioridad (a) hacia el de menor (c) 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).

Si hay dos átomos iguales unidos al estereocentro, se observa en la posición siguiente qué atomo tiene el número atómico mayor. En caso de nueva coincidencia se sigue a la siguiente posición, y así sucesivamente.

Si alguno de los átomos unidos al estereocentro participa en un enlace doble o triple, se supone que aquél está unido por enlaces sencillos a un numero respectivamente doble o triple de átomos.

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MOLECULAS QUIRALES SIN ESTEREOCENTROS Para determinar la configuración R/S nos situamos frente a la molécula. Numeramos por el orden de prelación habitual los sustituyentes de la parte delantera y trasera independientemente. Primero los de delante (1 y 2) y luego los de detrás (3 y 4). El sentido de giro para ir de 1 á 2 y 3 nos da la configuración

diastereómeros Son estereoisómeros que no son imágenes especulares; los diastereómeros tienen la misma configuración en uno o más centros quirales pero difieren en otros centros quirales.

Compuestos meso Compuestos que a pesar de tener centros quirales es aquiral en virtud de contar con un eje de simetría.

Una forma meso es un compuesto que contiene dos o más estereocentros y es superponible con su imagen especular

Los compuesto meso contienen un plano de simetría que divide la molécula en dos, de tal forma que una mitad es la imagen especular de la otra:

MOLECULAS CON MAS DE DOS CENTROS QUIRALES

En general, una molecula con n centros quirales tiene un maximo de 2n estereoisomeros , sea 2n-1 pares de enantiomeros , aunque pueden ser menos si algunos de los estereoisomeros son compuestos meso.

Consideremos un ejemplo más de compuestos con dos centros estereogénicos: el aminoacido treonina. Tracemos su cuatro posibles estereoisómeros:

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El colesterol contiene ocho centros estereogénicos, lo que hace posible 28 = 256 estereoisómeros (128 pares de enantiómeros), aunque muchos están demasiado tensionados para existir. En la naturaleza existe predominantemente uno de ellos.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ESTEREOISOMEROS

Un par de enantiómeros tiene casi todas sus propiedades físicas idénticas. Las

propiedades químicas también son idénticas excepto al reaccionar con otros

compuestos quirales.

· Un par de enantiómeros tiene actividad óptica inversa.

· Un compuesto ópticamente activo

es aquel que rota el plano de la luz polarizada.

Resolución: es el proceso de separar los enantiómeros de una modificación

racémica.

Luz no polarizada. Vibra en todas las direcciones.

· Si la luz no polarizada la pasamos por un polarizador, la luz queda polarizada en el

Ejemplo: El cis-1,2-dibromociclobutano y trans-1,2-dibromociclobutano No puede existir su enantiómero o en otras palabras su imagen especular resulta idéntica· El par de enantiómeros tiene rotación óptica de igual magnitud y signo opuesto.

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Ejemplo

La actividad óptica se mide en un polarímetro.

· Modificación racémica: mezcla equimolar de un par de enantiómeros su valor es de 0.

Ejemplo: +15-15 = 0

ESTEREOQUÍMICA Y QUIRALIDAD EN CICLOALCANOS

En el caso del trans existe su imagen especular , al tratar de superponerlo no coinciden y además no hay plano de simetría.

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Mezcla racémica

ES UNA MEZCLA QUE CONSISTE DE PARTES IGUALES DE ENANTIOMEROS (+) Y (-) DE UNA SUSTANCIA QUIRAL.

. La separación de enantiómeros de mezclas racémicas se denomina resolución. Hay diferentes procedimientos para la resolución de mezclas racémicas pero los más utilizados son la resolución química y la resolución cromatográfica.

BIBLIOGRAFIA Química Orgánica 6ª Ed.

Autor: John McMurry

Cornell University

Editorial: Thomson

Pág.: 275 – 306

Química Orgánica 5ª Ed.

Autor: Morrison y Boyd

Editorial : Pearson Educación

Pág. 448-451

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