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ESTEREOQUÍMICA
MA. DEL CARMEN BADILLO LANDA
INTRODUCCIÓN
La estereoquímica es la
parte de la química que
estudia la disposición
espacial de los átomos
que componen las
moléculas y el cómo
afecta ésto a las
propiedades y
reactividad de dichas
moléculas.
INTRODUCCIÓN La estereoquímica estudia también a un tipo de
isómeros, los ESTEREOISÓMEROS, moléculas
con idéntica fórmula molecular, pero con
disposición espacial de los enlaces de forma
diferente.
INTRODUCCIÓN Estas moléculas son imágenes especulares una de
la otra:
EXPLICACIÓN
El hecho de que existan isómeros con
distribución espacial diferente
(estereoisómeros), con propiedades
diferentes, se debe a un fenómeno, denominado
QUIRALIDAD.
La quiralidad se refiere a la relación que guardan
2 moléculas, tal como lo hacen nuestras manos:
QUIRALIDAD
¿Nuestras manos son
iguales?, ¿En qué se
diferencían?
Nuestras manos son
IMÁGENES
ESPECULARES una
de la otra, pero no son
superponibles
Esto se debe a que nuestras manos no son simétricas,
es decir, no cuentan con un plano de simetría
¿Qué origina este fenómeno?
Este fenómeno se presenta debido a la
geometría tetraédrica del átomo de
carbono cuando forma 4 enlaces
sencillos con 4 sustituyentes
diferentes.
¿Es la misma molécula,
o se trata de moléculas
diferentes?
¿Qué tiene que ver la geometría del carbono
con el fenómeno de la QUIRALIDAD?
Si el carbono fuera plano, no existiría este
fenómeno:
180°
¿Se trata de la misma molécula?
Sí, se trata de la misma molécula
¿Son moléculas diferentes
o se trata de la misma molécula?
Una molécula quiral es aquella que no se superpone
con su imagen especular. Las moléculas quirales no
cuentan con plano de simetría.
Al par de isómeros que son imágenes especulares
entre sí, pero no son superponibles, se les denomina
ENANTIÓMEROS
¿Qué tiene de particular un carbono
tetraédrico con 4 sustituyentes diferentes?
QUIRALIDAD DE LAS MOLÉCULAS
La quiralidad de las moléculas se debe en gran
medida a la existencia de CARBONOS QUIRALES.
Un CARBONO QUIRAL ES AQUEL QUE TIENE 4
SUSTITUYENTES DIFERENTES
CARBONO QUIRAL
Tiene 4 sustituyentes
diferentes, y no tiene
plano de simetría.
CARBONO QUIRAL
Carbono quiral, es el que tiene sus cuatro
sustituyentes diferentes.
CARBONO QUIRAL
CENTRO QUIRAL
CARBONO ASIMÉTRICO
ESTEREOCENTRO
CENTRO ESTEREOGÉNICO
Identifica los carbonos quirales presentes en las
siguientes moléculas.
¿Las moléculas son quirales?
Carbono quiral ≠ molécula quiral
A
B
C D
IMPORTANCIA
El caso más representativo acerca de la
importancia de la estereoquímica es el
caso de la talidomida, una droga
sintetizada en 1957 en Alemania, prescrita
para mujeres embarazadas en el
tratamiento de malestares matutinos.
N
O
O
N
HO
ON
O
O
N
H O
O
IMPORTANCIA Se demostró que la droga podía causar
deformaciones en los bebés, tras lo cual se
estudió a fondo el medicamento y se llegó a la
conclusión de que un isómero era seguro
mientras que el otro tenía efectos
teratogénicos, causando daños genéticos
severos al embrión en crecimiento.
EJEMPLOS DE ENANTIÓMEROS
(moléculas quirales)
Otro ejemplo de par de enantiómeros
CH3
CH3CH2
CH3
CH3CH2
Una de estas moléculas da aroma
a la naranja, la otra da aroma al limón.
¿Por qué nuestro organismo puede
diferenciar entre uno y otro?
¿Dónde se localiza en carbono
Quiral que es la causa de que
la molécula sea quiral y se pueda
presentar el par de enantiómeros?* *
SISTEMAS DE PROYECCIÓN
Un sistema de proyección es un esquema
representativo de una molécula, que nos indica
cómo se encuentran orientados en el espacio los
enlaces químicos.
¿Cómo representar en el papel
a una molécula tridimensional?
P. de caballete
H
H
CH3
OH
Br H
H
H
CH3
OH
Br
H
P. de Fisher
H
OH
CH3H
HBr
H
OH
H
H
H H
H CH3
H
H
H
Br
P. de cuña
P. de Newman
PROYECCIÓN DE CUÑA Y FISCHER
HACIA ADELANTE
HACIA ATRÁSHACIA ADELANTE
HACIA ATRÁS
Representación de las moléculas
en proyección de cuña y proyección de
Fischer
Expresar en los 4 diferentes sistemas de
proyección a la siguiente molécula
CH3
CH3
BrH
NH2Cl
Determinación del número de
estereoisómeros de una molécula
Para cualquier molécula con n átomos de carbono
quirales, se puede determinar el número máximo de
estereoisómeros que podrían presentarse:
H
NH2CH3
OHO
H
NH2 CH3
OH O
D-Alanina
Para una molécula con un
carbono quiral
Para una molécula con
dos carbonos quirales
O
OH
H OH
H OH
O
OH
HOH
HOH
D-treosa
O
OH
OH H
H OH
O
OH
OHH
HOH
Para una molécula con tres
carbonos quirales
OH
O
H OH
H OH
H OH
D-ribosa
OH
O
H OH
H OH
H OH
OH
O
HOH
HOH
HOH
OH
O
OH H
H OH
H OH
OH
O
OHH
HOH
HOH
OH
O
H OH
OH H
H OH
OH
O
HOH
OHH
HOH
OH
O
OH H
OH H
H OH
OH
O
OHH
OHH
HOH
¿Cuál es la relación que
guardan entre sí
estas moléculas?
Cálculo del número máximo de
estereoisómeros.
Primero hay que determinar el número de carbonos quirales presentes en la molécula.
Para 1C* : 2 estereoisómeros (par de enantiómeros)
Para 2 C* : 4 estereoisómeros (dos pares de enantiómeros)
Para 3 C* : 8 estereoisómeros ( 4 pares de enantiómeros)
¿Cuál es la fórmula para calcular el número máximo de estereoisómeros?
No. de estereoisómeros = 2n, donde n representa el
número de carbonos quirales presentes en la molécula
¿Qué relación guardan estas moléculas?
OH
O
H OH
H OH
H OH
OH
O
HOH
HOH
HOH
OH
O
OH H
H OH
H OH
OH
O
OHH
HOH
HOH
OH
O
H OH
OH H
H OH
OH
O
HOH
OHH
HOH
OH
O
OH H
OH H
H OH
OH
O
OHH
OHH
HOH
1 2 3 4
5 6 7 8
1y2, 3y4, 5y6, 7y8
Pares de ENANTIÓMEROS
(imágenes especulares no superponibles
¿Pero qué relación tienen:
1 y 3, 2 y 4, 5 y 7, 6 y 7,
1 y 8, 2 y 3… etc?
¿Son estereoisómeros?
¿Son imágenes especulares entre sí?
¿Se superponen?
Son DIASTEREOISÓMEROS
Los DIASTEREOISÓMEROS son estereoisómeros, que no son imágenes
especulares entre sí y no se superponen.
Determina el número máximo de estereoisómeros
de las siguientes moléculas y la relación que
guardan entre sí:
OH
O
H OH
OH H
OH H
H OH
D-galactosa
OH H
H OH
OHO
OHO
H OH
H OH
OHO
OHO
OH H
H OH
OHO
OHO
H OH
OH H
OHO
OHO
OH H
OH H
OHO
OHO
H OH
H OH
OHO
OHO
1 2 3 4
1 Y 2 son enantiómeros
pero 3 y 4 son la misma
molécula, no son
enantiómeros
La razón es porque la
molécula tiene un
plano de simetría
(la molécula es simétrica)
Las moléculas que contienen
un plano de simetría se denominan
COMPUESTOS MESO
y no son moléculas quirales
Compuestos MESO
Los compuestos meso no cumplen con la regla
2n estereoisómeros, en realidad, cuentan con un
número menor de estereoisómeros.
Los compuestos MESO SÍ SE SUPERPONEN CON SU
IMAGEN
ESPECULAR.
H OH
H OH
OHO
OHO
HOH
HOH
OHO
OH O
180° SOBRE
EL PAPEL
EPÍMEROS
OH
O
H OH
H OH
H OH
OH
O
OH H
H OH
H OH
D-Ribose D-Arabinose
Aplicado a los hidratos de carbono.
Son estereoisómeros que solo difieren en la configuración de un
carbono quiral. Aparte de epímeros, son también diastereoisómeros
Son epímeros en el carbono número 2
Determina cuál de las siguientes
moléculas son epímeros
de la D-manosa, y en qué
átomo de carbono
OH
O
OH H
OH H
H OH
H OH
D-Mannose
OH
O
OH H
H OH
OH H
H OH
OH
O
H OH
OH H
OH H
H OH
OH
O
OH H
OH H
OH H
H OH
OH
O
H OH
OH H
H OH
H OH
NONO
1
2
3
4
5
6
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
Un par de enantiómeros tienen propiedades químicas
muy diferentes, pero tienen exactamente las mismas
propiedades físicas (polaridad, solubilidad, punto de
fusión y ebullición, etc.), excepto en la propiedad física
que consiste en la capacidad de desviar el plano de la
luz polarizada.
OH
O
H OH
H OH
H OH
H OH
OH
O
HOH
HOH
HOH
HOH
OH
O
H OH
H OH
H OH
H OH
OH
O
OHH
HOH
HOH
HOH
Un par de diastereoisómeros tienen propiedades físicas
y químicas diferentes.
QUIRALIDAD Y ACTIVIDAD ÓPTICA DE LAS
MOLÉCULAS
Las moléculas quirales presentan actividad óptica, que se refiere a la capacidad que tienen de desviar el plano de la luz polarizada.
Si se tiene una mezcla con el par de enantiómeros(mezcla racémica), entonces esta mezcla no presentará actividad óptica.
Cada enantiómero por separado, sí presenta actividad óptica, pero mientras un enantiómerodesvía el plano de la luz polarizada hacia la derecha, el otro enantiómero lo hace en la misma magnitud, pero en sentido opuesto.
Moléculas levógiras (desvío del plano hacia la izquierda)
Moléculas dextrógiras (desvío del plano hacia la derecha)
POLARÍMETRO
Actividad óptica
Levógiras: se denominan con un signo (-) antes del
nombre químico (antiguamente se designaban como
l)
Dextrógiras: se denominan con un signo (+) antes
del nombre químico (antiguamente se designaban
como d)
CONFIGURACIÓN RELATIVA D-L
Se basa en la configuración de un carbono quiral de los
Hidratos de carbono y de los aminoácidos
Otros ejemplos:
CONFIGURACIÓN ABSOLUTA R-SPARA ASIGNAR CONFIGURACIÓN DE CUALQUIER CARBONO QUIRAL
R-S
R-S
SENTIDO A FAVOR SENTIDO EN CONTRA
DE LAS MANECILLAS DE LAS MANECILLAS
DEL RELOJ DEL RELOJ
R S
Otros ejemplos:
1
2
3
4
1
2
34 1
2
3
4
1
2
3
4
Ejemplos de configuración R-S
