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ISOMERÍA EN LOS ISOMERÍA EN LOS COMPUESTOS COMPUESTOS ORGÁNICOSORGÁNICOS
ISOMERÍA EN LOS ISOMERÍA EN LOS COMPUESTOS COMPUESTOS ORGÁNICOSORGÁNICOS
Familias
SUPER
a
D e ca dena
D e posición
D e función
EST R U C T U R AL
cis-tra ns
m ezcla ra cém ica
dextro (+) levo (-)
Isom ería óptica
EST ER EO ISO MER ÍA
T IPO S D E ISO MER ÍA
ISOMERÍA:ISOMERÍA:Compuestos distintos con la misma fórmula molecular (composición).
Cada uno de esos compuestos se denominan ISOMEROS
ISOMERÍA:
(o cis-trans)
De cadena:De cadena: (C4H10) metilpropano butano CH3–CH2–CH2–CH3
De posición:De posición: (C3H8O)
1-propanol CH3–CH2–CH2OH
y 2-propanol CH3–CHOH–CH3
De función: De función: (C3H6O)
propanal CH3–CH2–CHO
propanona CH3–CO–CH3
2-propen-1-ol CH2=CH–CH2OH
ISOMERÍA ESTRUCTURAL O PLANA: Distinta estructura molecular (distinta fórmula semidesarrollada).
CH3–CH–CH3
CH3
ISOMERÍA:
Isomería de cadena.
Isomería estructural o plana: Las diferencias entre los isómeros se pueden ver en una representación plana.
ISOMERÍA ESTRUCTURAL
Isomería de posición.
ISOMERÍA ESTRUCTURAL
Isomería de función.
Etanol CH3-CH2-OH Dimetiléter CH3-O-CH3
Propanal CH3-CH2-CHO propanona CH3-CO-CH3
, un ácido y un éster
Ác propanoico CH3-CH2-COOH Acetato de metilo CH3-COO-CH3
ISOMERÍA ESTRUCTURAL
Aparece cuando hay dobles enlaces y cada uno de los sustituyentes de los carbonos a cada lado del doble enlace son distintos.
El doble enlace no puede rotar y por eso las dos moléculas son diferentes.
Para distinguir estas dos posibles situaciones se añaden al nombre del compuesto dos posibles prefijos: Cis- o Trans-
Se toman como referencia el sustitutente de mayor peso molecular en cada carbono
Isomería Geométrica o Cis-Trans
ESTEREOISOMERÍA I
F
E
D
A
C C
E
F
D
A
C CA ≠ D E ≠ F
Estos sustituyentes pueden estar en “el mismo lado” del doble enlace (arriba o abajo) configuración “cis”, o estar en lados opuestos configuración “trans”.
Cis-2-buteno: Trans-2-buteno:
Isomería Geométrica o Cis-Trans (cuando hay dobles enlaces )
H H C=C CH3 CH3
CH3 H C=C H CH3
ESTEREOISOMERÍA I
ISOMERÍA CIS-TRANS (distinta fórmula semidesarrollada).Nota: Para que exista esta tipo de isomería los dos sustituyentes de cada átomo de C del doble enlace tienen que ser diferentes
Isómeros cis y trans del 2-Buteno
Modelos moleculares del cis y trans-2-buteno.
ESTEREOISOMERÍA I
ESTEREOISOMERÍA I
ISOMERÍA CIS-TRANS: Propiedades Los isómeros cis-trans difieren en sus propiedades
físicas (puntos de fusión, etc.) y en muchos aspectos de su reactividad química especialmente en el metabolismo de los seres vivos.
Curiosidad: Las grasas y los aceites son ésteres de la glicerina con ácidos carboxílicos de cadena larga que se denominan ácidos grasos.
Todos los ácidos grasos insaturados (que tienen dobles enlaces) naturales tienen sus dobles enlaces en cis, no existen en la naturaleza los isómeros trans.
Isomería estructural ejercicios
Ejercicio1
a) Escribe todos los isómeros posibles para el compuesto de
fórmula molecular C4H8.
b) Indica cuál de ellos presenta isomería geométrica.
(Selectividad COU Andalucía. 1998).
Isomería estructural ejercicios
Ejercicio2 Dados los compuestos 2-metilbutano y 2-pentanona:
a) ¿Qué tipo de isómeros crees que puede presentar cada uno
de ellos Justifica la respuesta;
b) Escribe los isómeros que pueden presentar (Selectividad La
Laguna. 1997).
Isomería estructural ejercicios
Ejercicio3: Formular y nombrar:
a) tres isómeros de posición de fórmula C3H8O;
b) dos isómeros de función de fórmula C3H6O;
c) dos isómeros geométricos de fórmula C4H8;
d) tres aminas de fórmula C3H9N. (Selectividad COU
Salamanca. 1997).
ESTEREOISOMERÍA I
Curiosidad (continuación):. Cuanto mayor cantidad de ácidos grasos insaturados tenga, menor
es el punto de fusión. Por eso los aceites, que son líquidos a temperatura ambiente, tienen mayor cantidad de ácidos grasos insaturados que las grasas, que son sólidas.
Para hacer un sustituto de la manteca (margarina) se hidrogenan los dobles enlaces en los aceites para convertir esos ácidos grasos en saturados y obtener un producto sólido. Pero en el proceso de hidrogenación se producen algunos dobles enlaces en trans.
Se ha visto que las grasas que contienen estos ácidos grasos con dobles enlaces en trans son perjudiciales para la salud, entre otras cosas aumentan el colesterol “malo” (LDL) y disminuyen el colesterol “bueno” (HDL)
ISOMERÍA ÓPTICA:
ESTEREOISOMERÍA II
Se debe a la distinta distribución espacial (en tres dimensiones) de los grupos unidos a un átomo de carbono.
Una molécula se dice que es quiral (o que presenta isomería óptica) cuando no es superponible con su imagen en el espejo (imagen especular).
Para que haya isómeros ópticos es necesario que los cuatro sustituyentes unidos a un átomo de carbono sean “distintos” (carbono asimétrico o quiral).
ESTEREOISOMERÍA II
ESTEREOISOMERÍA II
ESTEREOISOMERÍA II
Quiralidad (del griego kéir: mano),
Isomería óptica Un átomo de carbono que soporta cuatro sustituyentes distintos se
llama carbono asimétrico (o quiral) A menudo se lo designa mediante un asterisco, según se indica en la
fórmula siguiente.
Generalmente, las moléculas orgánicas que tienen algún carbono asimétrico (unido a cuatro sustituyentes diferentes) son quirales (presentan isomería óptica).
(no todas las moléculas con carbonos asimétricos son quirale).
ESTEREOISOMERÍA II
Una molécula con un carbono asimétrico tiene dos isómeros ópticos (enantiómeros). Que son las imágenes especulares no superponibles.
Los isómeros ópticos tienen idénticas propiedades físicas y químicas salvo que pueden reaccionar de forma diferente con otros compuestos quirales, y que desvían de diferente forma la luz polarizada (son ópticamente activos).
Cuando se sintetiza un compuesto quiral a partir de compuestos no quirales, se obtiene una mezcla racémica (una mezcla que contiene idénticas cantidades de ambos enantiómeros y que, por tanto, es ópticamente inactiva).
ESTEREOISOMERÍA II
Fenómenos Ondulatorios: POLARIZACIÓN
Es un fenómeno que sólo puede darse en ondas transversales y es característico de las ondas electromagnéticas.
Simulacion1
o que cambia continuamente de direccion luz no polarizada
Existen algunos cristales especiales que sólo dejan pasar a su través las ondas electromagnéticas polarizadas en una determinada dirección (filtro polarizador) por lo que tras pasar por ellos la luz se polariza (linealmente)
Se debe a que la perturbación en este caso son magnitudes vectoriales (campos E y B), que pueden tener una dirección de vibración fija….
Luz polarizada linealmente
Fenómenos Ondulatorios: POLARIZACIÓN
La polarización consiste en que la dirección de vibración de los campos E y B sigue una regla. Se habla así de luz polarizada:
oLinealmente (c)oCircularmente (a)oEliticamente….(b)
La luz natural (del sol, bombillas…) no está polarizada
Se puede analizar el estado de polarización de la luz usando varios filtros polarizadores.
Simulacion1
Simulacion1
Fenómenos Ondulatorios: POLARIZACIÓN
Este efecto tiene varias aplicaciones oAnálisis de muestras químicas: isomería óptica,
ogafas polarizadas, etc…
Simulacion1
Los enantiómeros y la actividad óptica
oLos enantiómeros presentan propiedades físicas idénticas, con la excepción de su comportamiento frente a la luz polarizada.
oUn enantiómero gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El otro enantiómero provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-).
ESTEREOISOMERÍA:Los enantiómeros y la actividad óptica
Los enantiómeros y la actividad ópticao Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como
actividad óptica.
o Medida de la rotación de la luz: La rotación óptica se mide con un polarímetro que consta de de:
o una fuente de luz, o un polarizador del que sale luz oscilando en un único plano, o el recipiente que contiene el enantiómero o y un analizador (otro filtro polarizador) que permite medir la rotación de la luz.
ESTEREOISOMERÍA:Los enantiómeros y la actividad óptica
Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-1-Bromo-1-cloroetanoEn 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.
ESTEREOISOMERÍA II
Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-Alanina (aminoácido)La (R) y (S)-Alanina son otro ejemplo de enantiómeros
ESTEREOISOMERÍA II
ESTEREOISOMERÍA II
(S)-Ibuprofeno(Ibupirac)
antiinflamatorio COOH
H
El enantiómero R es
inactivo!!!Talidomida:
Pregunta: ¿Cuál es el carbono asimétrico de la talidomida?
Un enantiómero reducía
las nauseas de las
embarazadas e inducía el
sueño. El otro tenía poder
teratogénico (de producir
malformaciones en los
niños por nacer).
Se asigna un orden de prioridad a los grupos (por número
atómico, de mayor a menor).
(La prioridad la tiene el átomo de mayor número atómico unido al
carbono quiral. Si dos de ellos tuvieran el mismo primer átomo, el
orden se determina por la prioridad de sus sustituyentes).
Se sitúa el sustituyente 4 hacia atrás y se observa el
triángulo que forman los otros tres.
Si el orden 1-2-3 sigue las agujas del reloj (dextrógiro) el
isómero se denomina RR y si sigue el contrario (levógiro) se
denomina SS.
Isomería óptica: Nomenclatura
ESTEREOISOMERÍA: NOMENCLATURA
HBr F
Cl
C
1
2
3
4
Isomería óptica: Nomenclatura
ESTEREOISOMERÍA: NOMENCLATURA
Dextrógiro (en sentido horario). En este caso se tratará
del isómero R (rectum = derecha) Levógiro (sentido antihorario). En este caso se tratará del
isómero S (sinister = izquierda)
(R)-1-bromo-1-cloro-1-fluorometano (S)-1-bromo-1-cloro-1-fluorometano
HBr F
Cl
C
HBr Cl
F
C
Ejemplo de isomería óptica
S ácido láctico
(2 hidroxi-propanoico)
R ácido láctico
(2 hidroxi-propanoico)
Ácido láctico (2 hidroxi-propanoico)
Ejemplo de isomería óptica
INCLUIR EJEMPLOS Y COMENTARIOS DE LOS AMINOACIDOS Y MONOSACARIDOS!!!!!
(DECIR QUE SON L ETC.)
Formula y nombra todos los isómeros posibles (estructurales y geométricos) del 2-butanol indicando el tipo de isomería en cada caso.
2-butanol CH3–CHOH–CH2–CH3
De cadena: CH3 metil-2-propanol CH3–COH–CH3
De posición:
1-butanol CH3–CH2–CH2–CH2OHDe función:
Dietil-éter CH3–CH2–O–CH2–CH3
metil-propil-éter CH3–O–CH2–CH2–CH3
Estereoisomería:S-2-butanol R-2-butanol
Isomería: ejercicio
prop-2-en-1-ol Propanal
prop-1-en-2-ol Propanona
prop-1-en-1-ol etenilmetileter
Ejemplo (Examen del año pasado): Escribe un isómero de cada tipo del compuesto de fórmula C3H6O (todos
los tipos de isomería estructural y de estereoisomería), en cada caso
indica el tipo de isomería y nombra el compuesto.Sol: Los isómeros posibles son
Isomería: ejercicio
OH
CH2 CH CH2
O
CH3 CH2 CH
OH
CH2 C CH3
O
CH3 C CH3
OH
CH CH CH3 CH3 O CH CH2
4)
2) 5)
3) 6)
Isomería: resumen
Isomería: resumen
Clasificación de las relaciones entre moléculas¿Tienen la misma fórmula
molecular?
o ¿Son iguales sus pesos
moleculares
y sus composiciones elementales?
SI NO No son
isómeros
Son la
misma
molécula
¿Son
superponible
s?
SI NO
Son
isómero
s
Son isómeros
estructurales
¿Difieren únicamente en el
arreglo de sus átomos en
el espacio?
NO
SI
Son
estereoisómer
os
Son
estereoisóme
ros
configuracionales
Son
estereoisóme
ros
conformacionales
SI
¿Son aislables a
temperatura
ambiente o próxima a
ella?
NOSI
¿Es uno de ellos superponible
con
la imagen en el espejo del
otro?
NO
Son
enantiómer
os
Son quirales
¿Son superponibles con
sus
respectivas imágenes en
el espejo?
SINO Son aquirales
Son
diasteroisómer
os