ISOMERIA configuracional optica

CONCEPTOS PREVIOS

La isomería es una propiedad de ciertos compuestos químicos que con igual fórmula química, es decir, iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes propiedades.

Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural y, por tanto, diferentes propiedades.

CLASIFICACION DE LOS ISOMEROS

Isomería de cadena u ordenación. Presentan isomería de cadena u ordenación aquellos compuestos que tienen distribuidos los átomos de C de la molécula de forma diferente.

ISOMERÍA ESTRUCTURAL O CONSTITUCIONAL

Isomería de posición. La presentan aquellos compuestos que teniendo los mismos grupos funcionales están en posiciones diferentes.

Isomería de función. La presentan aquellos compuestos que tienen distinto grupo funcional.

Isomería conformacional

Isomería geométrica

Isomería Óptica

Un isómero óptico es aquel que tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz polarizada, hacia la derecha o hacia la izquierda. Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro y se denomina actividad óptica. Si el estereoisómero hace girar la luz hacia la derecha se denomina dextrógiro, y si lo hace girar hacia la izquierda se denomina levógiro. Los isómeros ópticos tienen, por lo menos, y normalmente, un carbono quiral. Un carbono es quiral (o asimétrico, centro estereogénico) cuando está unido a 4 sustituyentes distintos. Una molécula es quiral cuando no presenta ningún elemento de simetría (plano, eje o centro de simetría). Las moléculas quirales presentan actividad óptica. La quilaridad es una propiedad importante en la naturaleza ya que la mayoría de los compuestos biológicos son quirales.

NOMENCLATURA ABSOLUTA

Las reglas de Cahn-Ingold-Prelog, se utilizan para designar la configuración de todos los C quirales en una molécula, en términos de los símbolos R y S, los cuales provienen del latín: R de rectus (derecho) y S de sinister (izquierdo). En otro tiempo se dijo que la configuración de un C quiral es R o S, de modo que un químico puede escribir la proyección o las fórmulas estructurales de Fischer de manera correcta.

Regla 1

Los ligandos en el C quiral se asignan en prioridades ascendentes, basadas en el aumento del número atómico del átomo enlazado directamente al C. Las prioridades de los ligandos se indicarán mediante números entre paréntesis, utilizando (1) para la prioridad más alta (el ligando más pesado) y (4) para la prioridad más baja (el ligando más liviano). El ligando con prioridad más baja (4) debe proyectarse alejado del espectador, detrás del papel, dejando los otros tres ligandos en proyección hacia adelante. En la proyección de Fischer, el ligando con prioridad debe estar en posición vertical. Luego, para los tres ligandos restantes, si la secuencia de prioridad decreciente va en sentido contrario a las manecillas del reloj, la configuración se designa como S; si va en el sentido de las manecillas del reloj, la configuración se designa como R.

Regla 2

Si el primer átomo enlazado es el mismo por lo menos en dos ligandos, la prioridad se determina comparando los átomos siguientes en cada uno de estos ligandos.

Regla 3

Con el fin de asignar prioridades, se desplazan

NOMENCLATURA RELATIVA

Otra manera de referirse de manera inequívoca a un miembro de un par enantiómero consiste en especificar su configuración relativa, la cual tiene como base su signo de su rotación específica. Así, un enantiómero que hace girar un plano de luz polarizada en el sentido de las manecillas del reloj se conoce como isómero (+); su imagen especular, que hace girar el plano de la luz polarizada en sentido contrario, es el isómero (-). No existe una relación sencilla entre el signo de la rotación óptica (+-) y la configuración absoluta (R, S) de un enantiómero.

Una representación equivalente consiste en usar una d minúscula, de dextrógiro para indicar el enantiómero (+) y una l minúscula, de levógiro para identificar el isómero (-)

Diastereoisomeros:

Son moléculas que se diferencian por la disposición espacial de los grupos, pero que no son imágenes especulares. Un tipo de diastereoisómeros son los isómeros geométricos (alquenos cis y trans). Para que dos moléculas sean diastereoisómeros es necesario que al menos tengan dos centros quirales. En uno de los centros los sustituyentes están dispuestos igual en ambas moléculas y en el otro deben cambiar.

Cuando un compuesto orgánico contiene dos o más centros estereogénicos son posibles un máximo de 2n estereoisómeros. A continuación, se indican las proyecciones de Fischer de los cuatro posibles estereoisómeros del 3-bromobutan-2-ol y las relaciones de estereoisomería que se establecen entre ellos

PROYECCIÓN FISCHER

Consiste en dibujar en dos dimensiones (plano) una molécula. En la proyección de Fischer la molécula se dibuja en forma de cruz con los sustituyentes con los sustituyentes que van al fondo del plano en la vertical y los grupos que salen hacia nosotros en la horizontal, el punto intersección de ambas líneas representa el carbono proyectado.

La proyección de Fischer puede hacerse para varios carbonos de la molécula. El primer paso consiste en dibujar la molécula eclipsada y en segundo lugar girarla dejando unos grupos hacia nosotros y otros al fondo del papel

ACTIVIDAD ÓPTICA

Medida de la rotación de la luz

La rotación óptica se mide con un polarímetro que consta de una fuente de luz, un polarizador del que sale luz oscilando en un único plano, la cubeta que contiene el enantiómero y un analizador que permite medir la rotación de la luz.

Rotación óptica observada y específica

La rotación medida en el polarímetro se llama rotación óptica observada y se representa por a. Su valor depende de numerosas variables como temperatura, longitud de onda, concentración,

disolvente y tipo de sustancia. Para evitar estas dependencias se define la rotación óptica específica.

BIBLIOGRAFIA

Libros de consulta:

Introducción a la Química Orgánica de William H. Brown

Química Orgánica de Marye Anne Fox, James K. Whiesell

Química Orgánica: Conceptos y aplicaciones de Phillips S. Bailey