isomerÍa en los compuestos orgÁnicos. familias super

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