Universidad Nacional Experimentalde los Llanos Occidentales

“Ezequiel Zamora”Vice-rectorado de Producción AgrícolaPrograma Ciencias del Agro y del Mar

Subprograma de Ingeniería Agronómica

MÓDULO 4. ESTEREOISOMERÍA.

Objetivo General.

• Establecer diferencias entre los diversos tipos deIsómeros estructurales.

• Representar mediante ecuaciones las propiedadesquímicas características de los diferentes gruposfuncionales orgánicos.

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Objetivos Específicos.

• Establecer diferencias entre los diversos tipos de Isómerosestructurales.

• Clasificar los diferentes tipos de estereoisómeros según lanaturaleza de la propiedad física que sufre variaciones.

• Determinar cuando un compuesto orgánico presenta actividadóptica, dependiendo de la existencia de carbonos quirales y de laasimetría molecular.

• Representar fórmulas de perspectiva y de proyección de losestereoisómeros y formas meso, de moléculas que presentenactividad óptica y posean más de un centro quiral.

• Establecer diferencias entre la inactividad óptica que ocurre enmezclas racémicas y en compuestos cuyas moléculas sonsuperponibles a sus imágenes especulares.

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Contenidos.

Definición de isometría estructural. Tipos de isómeros estructurales.

Definición de estereoisomería. Estereoisómeros geométricos.

Variación de constantes físicas y de reactividad.

Estereoisómeros ópticos. Estereoisomería óptica.

Luz polarizada. Actividad óptica. Esquema y funcionamiento de unpolarímetro. Rotación especifica.

Carbono quiral o asimétrico. Molécula quiral o asimétrica.

Sustancias dextrógiras o dextro rotatorias. Sustancias levógiras o levorotatorias. Formas meso.Mezcla racémica. Configuración (D) y (L). Compuestos anómeros.Compuestos epímeros.

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Estereoquímica.• Rama de la química orgánica que se encarga de estudiar la disposición espacial de

los átomos pertenecientes a una molécula y cómo afecta esto a las propiedades yreactividad de dichas moléculas.

• También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicoscon la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales.

• El descubrimiento de la estereoquímica tuvo una gran influencia en el desarrollode la teoría estructural en la química orgánica. (figura 1).

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1.- Isometría Estructural.

• Son isómeros que difieren en su secuencia de enlaces, esdecir, en su conectividad o forma en que están conectadossus átomos. Ejemplos:

C4H10

C5H12

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C5H10

“No son isómeros del pentano, porque su fórmula molecular es diferente”.

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Tipos de Isomería Definición Ejemplos

1.- Isometría Estructural

1.1.- Isómeros de Cadena.

Son compuestos quedifieren en la posición delos átomos en la cadenacarbonada.

1.2.- Isómeros de Posición.

El grupo funcional ocupauna posición diferente encada isómero.

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Tipos de Isomería

Definición Ejemplos

1.- Isometría Estructural (Continuación).

1.3.- Isómeros de Función.

Compuestos que tienen lamisma fórmula molecularpero diferente grupofuncional.

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2.- Estereoisomería.

• Son isómeros que sólo se diferencian en la orientación de susátomos en el espacio. No obstante, sus átomos están enlazadosen el mismo orden. Ejemplo:

• La Estereoisomería es de dos tipos: Geométrica y Óptica.

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Tipos de Estereoisómeros

Definición Ejemplos

2.1.- Geométricos.

1.1.-Isomería Cis.Se llaman cis los isómerosgeométricos que tienen losgrupos al mismo lado.

1.2.- Isomería Trans.Son isómeros cuyos grupos los tienen a lados opuestos.

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Compuestos Quirales o Asimétricos.

• Se denominan como compuestos quirales, a aquellos que sonimágenes especulares no superponibles (no son idénticos).

• El término quiral deriva del griego “cheir” que significa “mano”.

• Se puede decir si un objeto es quiral, mirando su imagen en unespejo.

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Átomos de Carbono Asimétrico. CentrosQuirales.• Un carbono quiral o asimétrico es aquel átomo de carbono que

está enlazado a cuatro grupos diferentes.

• Un átomo de carbono asimétrico es el ejemplo más frecuente decentro quiral, término de la IUPAC para cualquier átomo quesoporta varios ligandos en una dispersión especial tal que tieneimágenes especulares no superponibles.

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Molécula Quiral o Asimétrica.

• La causa más común de la quiralidad en una molécula orgánicaes la presencia de un átomo de carbono tetraédrico concarbonización sp3 unido a cuatro sustituyentes diferentes.

• El centro quiral es la causa de la quiralidad, sin embargo laquiralidad es una propiedad que tiene toda la molécula.

• Por otra parte, para conocer si una molécula es quiral o no hayque observar su imagen en el espejo.

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2.1.- Estereoisómeros Ópticos.

• Son isómeros cuyos átomos están enlazados en el mismoorden, pero difieren en cómo están orientados en elespacio.

• Los estereoisómeros ópticos se dividen en: Enantiómeros,Diasteroisómeros, Compuestos Epimeros y Anomeros.

• a.- Enantiómeros: son imágenes especulares nosuperponibles. Se caracterizan por poseer un átomo unidoa cuatro grupos distintos llamado asimétrico o quiral.

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Actividad Óptica.

La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de unpolarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cadaenantiómeros, de su concentración y del disolvente empleado en lamedición.

Fig. 6. Esquema que muestra el funcionamiento de un Polarímetro.

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Representación de los Enantiómeros.

Fig. 7. Ejemplos de Proyección de Fischer.

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Nomenclaturas de los Enantiómeros. FormasDextro y Levo.

• Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada hacia laderecha (en el sentido de las agujas del reloj), se dice que esdextro rotatorio, dextrógiro o una forma dextro.

• Si lo hace hacia la izquierda, es levo rotatorio, levógiro o unaforma levo.

• Para designarlos se usa la letra (d) o el signo (+) para loscompuestos dextrógiro, y la (l) o signo (-) para los levógiro.Ejemplos:

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Fig. 8. Ejemplos de formas Dextro y Levo en distintos compuestos orgánicos.

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b.- Diastereoisómeros.

• Los Diastereoisómeros son estereoisómeros que no sonimágenes especulares.

• La mayoría de los diastereoisómeros son isómerosgeométricos, o compuestos que contienen dos o máscentros quirales. Ejemplos:

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Ejercicio de Isomería Óptica:

Para el 3Bromo-2Butanol represente los isómerosópticos que se forman:

Solución:

Paso 1:

Paso 2: Carbonos Quirales en la molécula de 3Bromo-2Butanol: 2. De allí, que se determina los isómeros adibujar: 2n 22 = 4 isómeros.-

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Paso 3: Representación de los isómeros del 3Bromo-2Butanol :

Observando el par 1 y el par 2, se tiene que ambos son Enantiómeros.

(a) (b)Par 1

(c) (d)Par 2

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Ahora, comparando (b) con (c), se tiene lo siguiente:

Como se puede observar, ambos son Diastereoisómeros.

(b) (c)

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1.- Mezclas Racémicas.

• Se denomina así a la mezcla que está formada por dos enantiómerosen la misma proporción, y que es ópticamente inactiva.

2.- Compuestos Meso.

• Estereoisómero que contiene carbonos quirales pero que puedesuperponerse a su imagen especular.

Otros conceptos de interés:

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Ejemplos:

a.-Mezcla Racémica:

b.- Compuestos Meso:

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c.- Compuestos Epímeros.

• Compuestos que tiene la misma fórmula molecular pero difieren entresí por la configuración de un solo carbono asimétrico.

d.- Compuestos Anómeros.

• Compuestos que tiene la misma fórmula molecular pero difieren entresí por la configuración del carbono anómerico.

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c.- Compuestos Epímeros.

d.- Compuestos Anómeros.

Bibliografía Consultada.

Carroz, D. 1997. Química orgánica. 2º ed.Universidad de los Andes. Ediciones delRectorado, Vicerrectorado Académico, Consejode Publicaciones. Mérida, Venezuela.

Fessenden, R; Fessenden, J. 1983. Química orgánica.Grupo Editorial Iberoamericana. México.

Wade, L. 2004. Química orgánica. 5ta ed. Pearson,Madrid, España.

Morrison, R; Boyd, R. 1998. Química Orgánica. 5taed. Pearson. México, México.