Download - ISOMERIA
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
“QUÍMICA ORGANICA”
ISOMERÍA
INTEGRANTES:
AURICH RODRIGUEZ, ANA FRANCIS
COICO VEGA, MAYRA
TANTARICO BANCES, DANNY DANIEL
CICLO:
2011-II
DOCENTE:
TINEO HUANCAS, RODOLFO
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
INTRODUCCIÓN:
El presente trabajo está basado en el tema de Isomería esta realizado por estudiantes de la carrera profesional de Biología.
La totalidad del trabajo consta de cinco capítulos en los cuales se ha tenido en cuenta la fuente de la cual hemos recopilado la información.
En la química orgánica (aunque también en la inorgánica) encontramos un fenómeno en el cual algunas moléculas tienen la misma fórmula molecular pero presentan diferente formula estructural, a estas moléculas se les conoce como isómeros y el estudio de la isomería nos permitirá distinguir y clasificar entre los tipos de isómeros tanto por su nombre como por su posición en un plano o espacio.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
ISOMERÍA
INTRODUCCION
CAPITULO I: GENERALIDADES
1.1 DEFINICION 1.2 HISTORIA
CAPITULO II: ISOMEROS ESTRUCTURALES
2.1 ISOMEROS DE CADENA 2.2 ISOMEROS DE POCISION 2.3 ISOMEROS DE FUNCION
CAPITULO III: ESTEREOISOMEROS
3.1 ISOMEROS GEOMETRICOS 3.1.1 ISOMEROS CIS 3.1.2 ISOMEROS TRANS 3.2 ISOMEROS OPTICOS
CAPITULO IV: ESTEREOQUIMICA
4.1 QUIRALIDAD 4.2 NOMENCLATURA R Y S 4.3 MEZCLAS RACEMICAS 4.4 ENANTIOMEROS 4.5 DIASTEROMEROS 4.6 TAUTOMERIA
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO V: FUNCIONES 5.1 FUENTES NATURALES 5.2 METABOLISMO
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIAANEXOS
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO I
CAPITULO I: GENERALIDADES
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
1.1 DEFINICION:
La isomería es una propiedad de ciertos compuestos químicos que con igual fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) es decir, iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros.
Aunque este fenómeno es muy frecuente en Química orgánica, no es exclusiva de ésta pues también la presentan algunos compuestos inorgánicos, como los compuestos de los metales de transición.Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.
Los compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente estructura, se denominan isómeros. Como los isómeros son compuestos diferentes, tienen propiedades físicas y/o químicas diferentes. El hecho de que las propiedades de los isómeros sean diferentes radica en que los átomos que constituyen a las moléculas se unen de manera diferente, es por esta razón que en química orgánica no suele usarse la formula molecular y con mayor frecuencia se prefieren las formulas estructurales.
1.2 HISTORIA
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Los compuestos inorgánicos sencillos implicados en los grandes avances químicos del siglo xviii recibieron fácil interpretación en términos atómicos. Parecía suficiente indicar los distintos tipos de átomos presentes en cada molécula y el número de cada uno de ellos. Podía escribirse la molécula de oxígeno como 02, el cloruro de hidrógeno como ClH, el amoniaco como NH4 el sulfato de sodio como S04Na2, etc.Tales fórmulas, que no dan más que el número de átomos de cada tipo presentes en la molécula, se llaman fórmulas empíricas (la palabra «empírico» significa «determinado por experimentación»). Era natural creer, en la primera mitad del siglo XIX, que cada compuesto tenía una fórmula empírica propia, y que dos compuestos distintos no podían tener la misma fórmula empírica.
Las sustancias orgánicas, con sus grandes moléculas, resultaron engorrosas desde el principio. La fórmula empírica de la morfina (un compuesto orgánico bastante simple si se lo compara, por ejemplo, con las proteínas) se sabe ahora que es C17H19N03. Con las técnicas de principios del siglo XVIII habría sido muy difícil, quizás incluso imposible, decidir si la correcta era esa o, digamos, C16H20NO3. La fórmula empírica del ácido acético, mucho más simple (C2H402) que la de la morfina, provocó grandes controversias en la primera mitad del siglo XIX. Sin embargo, para aprender algo acerca de la estructura molecular de las sustancias orgánicas, los químicos tenían que empezar por las fórmulas empíricas.
En 1780, Lavoisier trató de determinar las proporciones relativas de carbono e hidrógeno en compuestos orgánicos quemándolos y pesando el dióxido de carbono y el agua que producían. Sus resultados no fueron muy precisos. En los primeros años del siglo XIX, Gay-Lussac, descubridor de la ley de los volúmenes de combinación, y su colega el químico francés Louis Jacques Thénard (1777-1857), introdujeron una mejora. Mezclaron la sustancia orgánica con un agente oxidante, tal como el clorato de potasio. Al calentarla, esta combinación produjo oxígeno que, íntimamente mezclado con la sustancia orgánica, provocó su más rápida y completa combustión. Recogiendo el dióxido de carbono y el agua formada; Gay-Lussac y Thénard pudieron determinar las proporciones relativas de carbono y de hidrógeno en el compuesto original.
Con la teoría de Dalton recién presentada, esta proporción podía expresarse en términos atómicos.Muchos compuestos orgánicos están formados únicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Una vez medidos el carbono y el hidrógeno y dando por supuesta la presencia de oxígeno para explicar cualquier residuo, podía determinarse a menudo la fórmula empírica.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Hacia 1811 Gay-Lussac había obtenido, por ejemplo, las fórmulas empíricas de algunos azúcares simples.Estos pioneros del análisis orgánico obtuvieron en el curso de sus investigaciones resultados que acabaron con la creencia en la importancia de la fórmula empírica. Ocurrió de esta manera:En 1824, Liebig estudió un grupo de compuestos, los fulminatos, mientras Wöhler (que después sería íntimo amigo de Liebig y que pronto sintetizaría la urea, estaba estudiando otro grupo de compuestos, los cianatos. Ambos enviaron informes de su trabajo a una revista editada por Gay-Lussac.Gay-Lussac notó que las fórmulas empíricas dadas para estos compuestos eran idénticas y que, sin embargo, las propiedades descritas eran muy diferentes. Por ejemplo, el cianato de plata y el fulminato de plata constan ambos de moléculas que contienen un átomo de plata, carbono, nitrógeno y oxígeno.Gay-Lussac comunicó esta observación a Berzelius, a la sazón el químico más famoso del mundo; pero Berzelius descubrió que dos compuestos orgánicos, el ácido racémicoy el ácido tartárico, si bien poseían propiedades diferentes, parecían tener la misma fórmula empírica (que ahora se sabe es C4H606).Como los elementos estaban presentes en estos diferentes compuestos en las mismas proporciones, Berzelius sugirió que tales compuestos se llamasen isómeros (de la palabra griega que significa «iguales proporciones»), y la sugerencia fue adoptada. En las décadas siguientes se descubrieron otros casos de isomería.Parecía claro que si dos moléculas estaban hechas del mismo número de cada tipo de átomos, y si poseían propiedades distintas, la diferencia debería residir en el modo como los átomos estaban enlazado dentro de la molécula. En el caso de las moléculas sencillas de los compuestos inorgánicos mejor conocidos, podía ocurrir que sólo fuera posible un ordenamiento de los átomos en la molécula. Por esa razón, no podían darse isómeros, y la fórmula empírica sería suficiente. Así, H20 sería agua y nada más que agua.Sin embargo; en las moléculas orgánicas más complicadas, había lugar para diferentes ordenamientos y, por tanto, para isómeros. En el caso de los cianatos y fulminatos, los diferentes ordenamientos son fáciles de descubrir, pues cada molécula no contiene más que unos pocos átomos.
El cianato de plata puede escribirse AgOCN, mientras que el fulminato es AgNCO.Aquí solamente intervienen cuatro átomos. Cuando la cantidad es mayor, el número de ordenamientos posibles se hace tan grande que es realmente difícil decidir cuál de ellos corresponde a cada compuesto. Incluso el caso del ácido racémico y el ácido tartárico, con dieciséis átomos en sus moléculas, eran demasiado difíciles de manejar en la primera mitad del siglo XIX. La situación se volvería
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
simplemente imposible (así debió parecer entonces) al considerar moléculas aún mayores.Kekulé, basándose en ideas de Butlerov publicadas en 1862, propuso en 1867 una disposición tetraédrica de las valencias del carbono y, soñando con moléculas en forma de serpientes que se mordían la cola, propuso en 1890 la estructura hexagonal del benceno, sugiriendo así la isomería orto, meta y para de los hidrocarburos aromáticos.Otro éxito de la teoría estructural fue la explicación de por qué el éster acetoacético unas veces se comportaba como alcohol y otras como cetona: la tautomería.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO II
CAPITULO II: ISOMEROS ESTRUCTURALES
Para un estudio detallado de los isómeros es conveniente clasificarlos de la siguiente manera:
Isomería
De cadena De posición De función
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Compuestos que difieren porque sus átomos se encuentran unidos en un orden distinto. Se dividen en isómeros de cadena, Posición y función.
2.1 ISOMEROS DE CADENA
Difieren en la estructura de la cadena carbonada.
Como ilustración de este tipo de isómeros, veamos isómeros estructurales del hexano C₆H₁₄.
Isomería
Estructurales o constitucionales
Espaciales o estereoisomeros
Geométricos ópticos
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
i) CH₃-CH₂- CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ Hexano, n- hexano
CH₃
ii) CH₃-CH- CH₂- CH₂-CH₃
2- metilpentano, isohexano
CH₃
iii) CH₃-CH₂- CH- CH₂- CH₂-CH₃
3- metilpentano
iv) CH₃-CH- CH- CH₃
CH₃ CH₃
2,3- dimetilbutano
CH₃
v) CH₃-C- CH-CH₃
CH₃
2,2-dimetilbutano
Neo hexano
Veamos que el número de isómeros de la cadena del hexano es 5. La isomería de cadena en alcanos comienza a partir de 4 carbonos (butano). La fórmula para hallar el número de isómeros de cadena en alcanos es la siguiente:
4≤n≤7#isómeros= 2ⁿ⁻⁴ +1
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Para alcanos con más de 7 carbonos no existen formulas para hallar el numero de isómeros tienen diferente nombre oficial.
El prefijo neo se emplea en el sistema común para señalar la presencia de tres grupos metil en un extremo de la cadena carbonada, así
CH₃
CH₃-C- CH₂- CH₂- CH₃
CH₃
Neoheptano
Forma de isomería, donde las moléculas con la misma fórmula molecular, tienen una diferente distribución de los enlaces entre sus átomos, al contrario de lo que ocurre en la estereoisomería.Los isómeros de este tipo tienen componentes de la cadena acomodados en diferentes lugares, es decir las cadenas carbonadas son diferentes, presentan distinto esqueleto o estructura.Un ejemplo es el pentano, del cual, existen muchos isómeros, pero los más conocidos son el isopentano y el neopentano.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
2.2 ISOMEROS DE POCISION
ISÓMEROS DE POSICIÓN:
Difieren de la posición de los sustituyentes o grupos funcionales.
Los alquenos con 4 o más átomos de carbono presentan isomería de posición.
CH₂=CH- CH₂-CH₂-CH₃ CH₃-CH₂- CH=CH-CH₃ 1- penteno 2- penteno
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Los halogenuros de alquilo con 3 o mas átomos de carbono presentan isomería de posición.
CH₃-CH₂- CH-CH₃ CH₂-CH₂- CH₂-CH₃
CL CL
2-clorobutano 1-clorobutano
Isomería de posición en los alcoholes.
CH₂-CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ CH₃-CH- CH₂- CH₂-CH₃
OH OH
1-pentanol 2-pentanol
Las cetonas con 5 o más atomos de carbono presentan isomería de posición.
O OCH₃-C- CH₂- CH₂-CH₃ CH₃-CH₂- C- CH₂-CH₃ 2-pentanona 3-pentanona
Es la de aquellos compuestos en los que sus grupos
funcionales o sus grupos sustituyentes están unidos en
diferentes posiciones.
Un ejemplo simple de este tipo de isomería es la del pentanol,
donde existen tres isómeros de posición: pentan-2-ol, pentan-
3-ol y pentan-4-ol.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 – CH2 OH
penta – 1 – ol
OH OH
CH3 – CH- CH2 - CH2 – CH3 CH3- CH2 - CH- CH2 – CH3 penta – 2 – olpenta –
3 – ol
2.3 ISOMEROS DE FUNCION
Compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero tienen grupos funcionales diferentes. Este tipo de isómeros se presenta entre alcoholes y éteres, ácidos carboxílicos y esteres, etc.
FORMULA SEMIDESARROLL
FORMULA MOLECULAR
FUNCIÓN QUIMICA
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
ADACH₃-CH₂-CH₂-CH₂-OH
1- butanol
C₄H₁₀O Alcohol
CH₃-O- CH₂CH₂CH₃metilpropileter
C₄H₁₀O Éter
FORMULA SEMIDESARROLLADA
FORMULA MOLECULAR
FUNCIÓN QUIMICA
CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CHO pentanal
C₅H₁₀O Aldehído
CH₃-CH₂-CO-CH₂-CH₃
C₅H₁₀O Cetona
Aquí, la diferente conectividad de los átomos, puede generar
diferentes grupos funcionales en la cadena. Un ejemplo es el
ciclohexano y el 1-hexeno, que tienen la misma fórmula
molecular (C6H12), pero el ciclohexano es un alcano cíclico o
cicloalcano y el 1-hexeno es un alqueno.
CH2 CH- CH2 - CH2 – CH2 – CH3
Cicloalcano
1 – hexeno
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO III
CAPITULO III: ESTEREOISOMEROS
Compuestos que difieren en la distribución espacial de sus atomos. En el presente texto solo trataremos los isómeros geométricos.
3.1 ISOMEROS GEOMETRICOS
Se presentan principalmente en alquenos y sus derivados, asi como los cicloalcanos disustituidos.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
En los alquenos y derivados, la isomería geométrica se debe a la rigidez del doble enlace carbono-carbono, es por ello que los atomos de carbono están impedidos de rotar libremente, debido a ellos los lados opuestos (posición trans), así
Donde el grupo sustituyente x necesariamente debe ser diferente a y, también x debe ser diferente a z.
Para que los alquenos presentaen isomería geométrica, ncesariamente, los atomos que están unidos a un mismo atomo de carbono con doble enlacen deben ser diferentes.
Citemos algunos ejemplos:
3.1.1 ISOMEROS CIS
H H
C=C
CH₃ CH₃
X X
C=C
Y Z
CIS-
X Z
C=C
Y X
TRANS-
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Cis-2-buteno
Teb=4⁰c
3.1.2 ISOMEROS TRANS
CH₃ H
C=C
H CH₃
Trans-2-buteno
Teb=1⁰c
OBSERVACION:
El isómero cis tiene mayor temperatura de ebullición, pero menor estabilidad química (tiene menor energía potencial) que trans.
Para pasar de un isómero cis a uno trans o viceversa, debe romperse el enlace pi (∏) y luego rotar el carbono alrededor del enlace sigma (∂).
No todos los alquenos y sus derivados tienen isomería geométrica, pues para que ello exista, cada átomo de carbono insaturado (C=C) debe sostener necesariamente sustituyentes diferentes. Así por ejemplo, los siguientes compuestos no tienen isomería geométrica.
H CH₃
C=C
H H
(i)
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
C₂H₅ CH₃
C=C
H CH₃
(ii)
H H
C=C
H CH ₃
(iii)
El compuesto (I) el carbono insaturado de la izquierda contiene dos atomos iguales (H-). En el compuesto (II) el carbono insaturado de la derecha tiene dos sustituyentes iguales (-CH₃). En el compuesto (III) el carbono de la izquierda tiene también dos sustituyentes iguales (-CL). Por ello no tienen isomería geométrica.
En el caso de que los carbonos insaturados tengan todos los sustituyentes diferentes se emplea el sistema de nomenclatura propuesto por CAHN-INGOLD-PREGOLD que utiliza la letra z(viene del término alemán zusammen que significa juntos) que es análogo al cis, y la letra E ( viene del termino entgegen que significa opuesto) que es análogo al trans. Para ello se comparan los números atomicos de los atomos unidos directamente a cada carbono insaturado. El numero atomico mayor tiene la prioridad sobre los menores. Si los grupos de mayor prioridad están al mismo lado, se usa la letra Z y si se encuentran en lados opuestos, la letra E.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
3.2 ISOMEROS OPTICOS
Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo hará hacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.Existen métodos y aparatos sofisticados para medir y estudiar las propiedades ópticas de las sustancias, pero los mismos no son
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
competencia de este texto no especializado. La relación existente entre las estructuras de dos isómeros ópticos es la de que una es la imagen especular de la otra, y no son superponibles entre sí. Estrictamente hablando, esta isomería existe en moléculas disimétricas, cuando la entidad no presenta un eje impropio de simetría y tanto el centro de inversión como el plano de simetría corresponden a los ejes impropios S1 y S2, . En esta introducción es suficiente con saber que la isomería óptica se presenta cuando las estructuras no poseen plano de simetría o centro de inversión.El plano a que se hace referencia es imaginario (como un espejo de doble faz) que divide la molécula en dos partes iguales, de tal manera que al mirarse media molécula en él se ve exactamente la otra media. Si no se cumple esta condición, la estructura no posee plano de simetría y por lo tanto puede presentar isomería óptica.El centro de inversión es un punto en el centro de la entidad, de tal manera que al trazar una recta desde cualquier punto de la estructura a través de él y continuando en la misma dirección, se encuentra a la misma distancia otro punto equivalente al de partida.
Si esta condición no se cumple para todo punto de la estructura, la entidad no posee centro de inversión y por lo tanto también puede presentar la isomería óptica es poco común en compuestos cuadrados planares, ya que por lo general el plano de la entidad es a la vez un plano de simetría. En compuestos tetraédricos se presenta isomería óptica solamente cuando los cuatro ligantes o en general los cuatro sustituyentes, son diferentes entre sí.
Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono asimétrico o quiral ,es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros o formas quirales ,aunque todos los átomos están en la misma posición y enlazados de igual manera. Los isómeros ópticos no se pueden superponer y uno es como la imagen especular del otro, como ocurre con las manos derechas e izquierda. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero se diferencian en que desvían el plano de la luz en diferente dirección: uno hacia la derecha (en orientación con las manecillas del reloj) y se representa con la letra (d)o el signo (+)(isómero dextrógiro o forma dextro) y otro a la izquierda (en orientación contraria con las manecillas del reloj)y se representa con la letra (l) o el signo (-)(isómero levógiro o forma levo).Si una molécula tienen átomos de Carbono asimétricos, tendrá un total de 2nisómerosópticos.También pueden representarse con las letras (R) y (S). Esta nomenclatura se utiliza para determinar la configuración absoluta de los carbonos quirales.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Un complejo quiral es aquel cuya geometría no es superponible con la de su imagenespecular. Dos complejos quirales, cada uno de los cuales es la imagen especular delotro se conocen comoisómeros ópticos. Los dos isómeros ópticos forman un par de enantiomeros.. Los isómeros ópticos se denominan así porque son ópticamente activos,es decir, un enantiómero gira el plano de la luz polarizada en una dirección y el otro rotadicho plano el mismo ángulo pero en dirección contraria. Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo hará hacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO IV
CAPITULO IV: ESTEREOQUIMICA
4.1 QUIRALIDAD
Es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.
Denomino quiral y digo que tiene quiralidad toda figura geométrica, o todo grupo de puntos, si su imagen en su espejo plano, idealmente realizada, no puede hacerse coincidir consigo misma.
Lord Kelvinbeige
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
En general, un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si los posee, sus imágenes especulares son superpuestas.
Es una propiedad de gran interés en química orgánica, en química inorgánica y en bioquímica, donde da lugar a la estereoquímica, a las reacciones estereoespecíficas y a los estereoisómeros.
Esta definición, nos presenta la quiralidad como una propiedad geométrica y dicotómica. Geométrica porque se basa en la aplicación de operaciones de simetría (reflexiones) sobre figuras geométricas o conjuntos de puntos. Dicotómica porque las imágenes especulares pueden ser superponibles mediante rotaciones y traslaciones (es decir, no quirales), o no superponibles (es decir, quirales). No hay término intermedio desde el punto de vista clásico.
4.2 NOMENCLATURA R Y S
La nomenclatura D-L es inequívoca para designar la configuración de isómeros con un solo carbono asimétrico. Sin embargo, cuando en una molécula hay varios centros de asimetría es más conveniente utilizar el sistema propuesto por Cahn, Ingold y Prelog , que permite establecer la configuración absoluta de cada átomo. Con esta nomenclatura se puede asignar un nombre sistemático y discriminativo a moléculas isoméricas complejas. Así, se podrán distinguir y nombrar diferentes isómeros con varios carbonos asimétricos. Según esta convención, las dos configuraciones posibles de cada carbono asimétrico se designarían con las letras R y S (nomenclatura R-S). En algunos casos, R coincidirá con D, pero en otros no.
Para determinar la configuración de un carbono hay que seguir ciertas reglas. Al igual que en el caso de la isomería geométrica (nomenclatura E-Z), se jerarquizan los cuatro sustituyentes del
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
carbono asimétrico usando el mismo criterio (número atómico decreciente):
1º.- Se ordenan los cuatro grupos sustituyentes del carbono asimétrico por orden decreciente de número atómico de los átomos enlazados directamente con dicho carbono. 2º.- Si dos o más de estos átomos son iguales se recurre a considerar los átomos unidos a ellos con el mismo criterio de preferencia. 3º.- Si la ambigüedad persiste, se atiende al tipo de enlace que une los átomos en cuestión y se da preferencia al enlace triple sobre el doble y al doble sobre el sencillo.
Una vez establecido el orden de prioridad es preciso orientar la molécula en el espacio. El tetraedro correspondiente al carbono asimétrico se orienta de modo que el sustituyente de menor categoría (el número cuatro) ocupe el vértice más alejado del observador. De esta forma, los otros tres formarán una cara triangular frente al espectador. Al recorrer esta cara en el orden 1º '®2º '®3º,el recorrido podrá ser:
Hacia la derecha (en sentido horario). En este caso se tratará del isómero R (rectum = derecha) Hacia la izquierda (sentido antihorario). En este caso se tratará del isómero S (sinister = izquierda).
4.3 MEZCLAS RACEMICAS
Es una mezcla en la cual productos de una reacción química, con actividad óptica debido a isomerismo son encontrados en proporciones aproximadamente equivalentes. Es decir L y D estereoisómeros están presentes en un 50%. Dicha mezcla es ópticamente inactiva.
Un enantiómero con un centro quiral, y actividad óptica puede hacer girar la luz polarizada en un grado constante, mientras que su equivalente opuesto lo haría en el sentido contrario. Una mezcla racémica con 50% de cada uno de los isómeros cancelaría el giro de esta luz.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
No todos los estereoisómeros presentan la propiedad de desviar la luz polarizada, aunque la mayoría de estos lo hace. Luis Pasteur fue el primero en descubrir esta propiedad en 1847 cuando sólo contaba con 25 años de edad. Siendo la primera mezcla racémica la del ácido racémico.
Múltiples reacciones químicas orgánicas producen mezclas racémicas, sin embargo el uso de catalizadores modernos ha logrado obtener en mayor cantidad alguno de los productos deseados, como es el caso de los catalizadores de Ziegler-Natta.
Es tarea de los ingenieros químicos separar este tipo de mezclas, cuando se busca sólo uno de los isómeros, esto se puede lograr con diferentes operaciones unitarias, incluyendo cristalización, separación de cristales. Sin embargo es preferible lograr mecanísmos de reacción que favorezcan la producción del producto deseado, pues las propiedades físicas de los enantiómeros son normalmente iguales.
4.4 ENANTIOMEROS
Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono
asimétrico o quiral, es decir, un átomo de carbono con cuatro
sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas
llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros, formas
enantiomórficas o formas quirales, aunque todos los átomos están en
la misma posición y enlazados de igual manera. Esto se conoce como
regla de Level y Van'tHoff.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Los isómeros ópticos no se pueden superponer y uno es como la
imagen especular del otro, como ocurre con las manos derechas e
izquierda. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero
se diferencian en que desvían el plano de la luz polarizada en
diferente dirección:
un isómero desvía la luz polarizada hacia la derecha (en
orientación con las manecillas del reloj) y se representa con el
signo (+): es el isómero dextrógiro o forma dextro;
el otro isómero óptico la desvía hacia la izquierda (en
orientación contraria con las manecillas del reloj) y se
representa con el signo (-)(isómero levógiro o forma levo).6
Otra forma de nombrar estos compuestos es mediante el convenio o
nomenclatura D-L, normalmente empleando la proyección de Fischer.
Esta nomenclatura es absoluta pero no necesariamente la forma (D)
coincide con el isómero dextrógiro o forma (+).
Si una molécula tiene n átomos de Carbono asimétricos, tendrá un
total de 2n isómeros ópticos.
También pueden representarse estos isómeros con las letras (R) y (S).
Esta nomenclatura R-S, que sigue las reglas de Cahn-Ingold-Prelog,
también se utiliza para determinar la configuración absoluta de los
carbonos quirales.
Así pues, hay tres sistemas de nombrar estos compuestos:
Según la dirección de desviación del plano de la luz polarizada,
distinguimos las formas dextro (+) y levo (-);
Según la nomenclatura D-L (Formas D y L), que es inequívoca
para isómeros con un solo carbono asimétrico,y
Según la configuración absoluta R-S (formas R y S), más
adecuada para moléculas con varios centros asimétricos.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Dos enantiómeros de un aminoácido genérico.
4.5 DIASTEROMEROS
Cuando un compuesto tiene más de un carbono asimétrico
podemos encontrar formas enatiómeras (que son imagen
especular una de la otra) y otras formas que no son
exactamente copias espaculares, por no tener todos sus
carbonos invertidos. A estas formas se les llama
diasteroisómeros. Por ejemplo, el 3-
bromo-butan-2-ol posee dos carbonos
asimétricos por lo que tiene 4 formas
posibles. De ellas, algunas son
enantiomorfas (formas especulares), como (2S, 3S)-3-bromo-
butan-2-ol y (2R, 3R)-3-bromo-butan-2-ol. En cambio, (2R, 3S)-
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
3-bromo-butan-2-ol es un diastereoisómero de los dos
anteriores.
Formas R y S del ácido láctico. Enantiómeros del ácido láctico o
ácido 2-hidroxipropanoico.
4.6 TAUTOMERIA
Es un tipo especial de isomería en la que existe transposición
de un átomo entre las dos estructuras, generalmente
hidrógeno, existiendo además un fácil equilibrio entre ambas
formas tautómeras
Un ejemplo de la misma es la tautomería ceto-enólica en la
que existe equilibrio entre un compuesto con grupo OH unido
a uno de los átomos de carbono de un doble enlace C=C, y
un compuesto con el grupo carbonilo intermedio, C=O típico
de las cetonas, con transposición de un átomo de hidrógeno.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Tautomería ceto-enólica.
CAPITULO V
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
CAPITULO V: FUNCIONES 5.1 FUENTES NATURALES
El Germen Trigo, soja, brócoli, espinaca, yema de huevo.
La vitamina E fue descubierta en 1923 por Herbert Evans y
Katherine Bishop, quienes observaron que su deficiencia causaba
reabsorción fetal en las ratas e incapacidad reproductiva crónica. A
este compuesto se le llamó tocoferol (del griego tokos: nacimiento
y pherein: llevar, portar). La sustancia activa fue aislada de aceite
de germen de trigo en 1936 por Evans y colaboradores (Machain,
1991; Wolf y col., 1998). Además se le añadió el sufijo -ol
designando a la forma activa alcohol (Parker, 1994). Hay ocho
miembros de la familia de la vitamina E: alfa, beta, gamma, delta
tocoferoles y alfa, beta, gamma, delta tocotrienoles. El isómero
alfa-tocoferol posee la mayor actividad vitamina E en los animales
(Brigelius-Flohe y Traber, 1999).
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
La primera producción de alfa-tocoferol sintético era una mezcla
equimolar de dos isómeros: RRR- y SRR-alfa-tocoferol. Este
compuesto es nombrado como 2-ambo-alfa-tocoferol, aunque antes
se le conocía como dl-alfa-tocoferol. Esta es la molécula
considerada el estándar internacional para la vitamina E (Ames,
1979), hasta los años 80.
Posteriormente, el proceso de síntesis de la vitamina E varió, dando
como resultado el actual all-rac-alfa-tocoferil acetato, el cual tiene
ocho estereoisómeros (RRR, RRS, RSR, RSS, SRR, SRS, SSR, SSS),
que se siguió, y se sigue, llamando, aunque incorrectamente, dl-
alfa-tocoferil acetato. De esta forma, el producto sintético actual no
se corresponde al producto sintético con el que se dedujeron los
ratios de equivalencia clásicos (USP, 1955).
La vitamina E de fuente natural: RRR alfa-tocoferol, se obtiene
mediante la extracción de los tocoferoles de los aceites vegetales
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
(soja, palma, girasol, etc.). Sólo es una forma isomérica y es la
forma con el 100% de bioactividad (USP, 2000).
En 1982, la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada)
recomienda que la fuente natural de vitamina E sea llamada RRR-
alfa-tocoferol/RRR-alfa-tocoferil acetato, mientras que la vitamina E
sintética debería ser llamada all-rac-alfa-tocoferol/all-rac-alfa-
tocoferil acetato.
La carne de res, la leche y derivados lácteos
El término ácido linoleico conjugado (ALC) incluye una serie de
isómeros posicionales y geométricos del ácido linoleico. Las
principales fuentes naturales son la carne de animales
rumiantes, la leche y los derivados lácteos. Además, existe en
el mercado una amplia gama de alimentos que han sido
enriquecidos en ALC (manipulación de la dieta del animal,
adición de ALC procedente de otras fuentes naturales como el
aceite de cártamo). La diferencia estriba en que, mientras el
principal isómero presente de forma natural en los alimentos es
el cis-9, trans-11, las preparaciones comerciales contienen
cantidades similares de los isómeros cis-9, trans-11 y trans-
10,cis-12. Aunque el ALC es un componente minoritario en la
dieta, en la actualidad ha despertado gran interés y ha
promovido una intensa investigación acompañada de un boom
publicitario debido a sus potenciales efectos sobre la salud:
modificación de la composición corporal con reducción de la
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
masa grasa, propiedades antiaterogénicas, hipolipemiantes,
antidiabetogénicas e inmunomoduladoras, entre otras. Estos
efectos se han observado principalmente en modelos animales
y cultivos celulares. Los estudios en humanos son escasos e
incluso, a veces, contradictorios. En esta revisión se profundiza
en los trabajos de investigación más recientes sobre el interés
nutricional del ALC. De la amplia revisión realizada se deduce la
necesidad de estudios adicionales en humanos que permitan
obtener datos sobre las cantidades óptimas de ingesta, así
como sobre los efectos tanto a corto como a largo plazo, y
posibles efectos secundarios de cada isómero individual del ALC
con el fin de determinar su seguridad y eficacia.
5.2 METABOLISMO
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos
físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.1 Estos
complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala
molecular, y permiten las diversas actividades de las células.
La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que
sustancias activas se transformen en no activas.
En el caso de los isómeros estudiaremos como es el proceso de
metabolización en su ingesta. El CLA está presente en
triacilgliceroles, fosfolípidos y lipoproteínas. En su metabolismo, los
isómeros CLA se pueden considerar como una nueva familia de ácidos
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
grasos poliinsaturados. Parece que el CLA se metaboliza como el
ácido linoleico pero los dos isómeros principales, 9c,11tr- y 10tr,12c-
18:2, muestran diferencias tanto en su metabolismo como en la tasa
de éste. El 9c,11tr-18:2 da lugar al isómero conjugado 20:3, mientras
que el 10tr,12c-18:2 se transforma, a mayor velocidad que el
anterior, en las formas conjugadas 16:2 y 18:3.
El esomeprazol se metaboliza en el hígado por el sistema enzimático
del citocromo P450 (CYP) Los metabolitos del esomeprazol carecen de
acción anti-secretora. La mayor parte del metabolismo del
esomeprazol depende de la iso-enzima CYP2C19, que forma los
metabolitos hidroxi y desmetil. El resto depende de CYP3A4 que
forma el metabolito sulfona.
La iso-enzima CYP2C19 tiene un polimorfismo en el metabolismo del
esomeprazole pues el 3% de los caucásicos y el 15-20% de los
asiáticos carecen de CYP2C19 y se denominan metabolizadores
lentos. En la fase de estabilización, la relación del AUC en
metabolizadores lentos a las AUC el resto de la población
(metabolizadores rápidos) es de aproximadamente 2. Luego de la
administración de dosis equimolares los isómeros S- y R- se
metabolizan en forma diferente en el hígado lo que resulta en
mayores niveles en plasma del isómero S- que el isómero R-.La
tibolona tras su administración oral se metaboliza en el organismo en
tres moléculas esteroideas diferentes, los metabolitos 3a-OH y 3b-OH,
y el isómero L4 (Figura 1), que presentarán, al menos en teoría, una
distinta especificidad y afinidad de unión al receptor esteroideo. Por lo
tanto la acción de Org OD 14 dependerá no sólo de la interacción de
la propia molécula de tibolona con el receptor, y de los otros factores
anteriormente mencionados, sino también de la interacción de cada
uno de estos metabolitos con el/los receptores a los que se unan. Y lo
que es más importante, ya que la tibolona puede ser también
metabolizada a nivel del órgano diana, su acción en cada tejido
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
dependerá en gran parte del metabolismo local y/o del metabolito
predominante en ese tejido. Es decir, a nivel tisular se producirá un
metabolismo específico que dará lugar a una respuesta tisular
específica que determinará a su vez una respuesta clínica específica.
Warfarina es un anticoagulante de estructura cumarínica, que actúa
inhibiendo la gamma-carboxilación de las proteínas precursoras
mediada por la vitamina K, bloqueando así la formación de los
factores de coagulación II, VII, IX y X. Se metaboliza casi
exclusivamente en el hígado a través del sistema citocromo P450 y
los metabolitos tienen una debil actividad anticoagulante. Los
isómeros de warfarina se metabolizan de manera distinta, el
metabolismo es principalmente por ceto-reducción a alcoholes de
warfarina para el ísomero R e hidroxilación para el isómero S.
CONCLUSIONES
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Se concluye que el siguiente trabajo investigativo, se proyecta hacia la actitud informativa del mismo, con la utilidad que se crea conveniente, para desarrollar dudas.
Se determina también que la isomería es cuando los compuestos tienen las misma fórmula molecular, pero diferente estructura.
los isómeros son muy importantes para que las reacciones que se llevan a cabo en sistemas vivos, ya que solo un isómero puede llevarlas por ejemplo los azucares "provéchales" todas son r y el DNA es s en ocasiones la mezcla de isómeros son toxica mientras que un isómero es un antibiótico el otro es toxico o potencializa un ciclo catalítico.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
LUMBRERAS EDITORES, QUIMICA ORGANICA WADE, JR, QUIMICA ORGANICA VOLUMEN 1, SEPTIMA EDICION CURSO DE QUÍMICA BIOLÓGICA. VENANCIO DEULOFEU,
AGUSTÍN DOMINGO MARENZI. EDITORIAL EL ATENEO, 1946. PÁG. 34
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
LINKOGRAFIA
HTTP://BOOKS.GOOGLE.ES/BOOKS? ID=VMDVQFFBQ9UC&PG=PA166 CONFIGURACIÓN ABSOLUTA. EN: DICCIONARIO DE QUÍMICA. INMACULADA JULIÁN. EDITORIAL COMPLUTENSE, 1999. ISBN: 8489784728. PÁG. 166
www.wikipedia.com.pe , wikipedia.org/wiki/Isomería
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
ANEXOS
Medicamentos Quirales o Drogas Quirales
Las moléculas quirales tienen un sin fin de aplicaciones,
principalmente dentro de la bioquímica. En la industria farmacéutica
la mayoría de los medicamentos se basan en este tipo de moléculas,
donde la mayoría de las medicinas se componen de mezclas
racémicas, es decir mezclas de enantiomeros en igual proporción.
Por otro lado esto puede llegar a ser un problema ya que mientras
que un enantiómero puede tener un efecto benéfico en el organismo,
la otra forma enantiomerica puede ser dañina o simplemente no
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
causar efecto alguno. Debido a este problema la Administración de
Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) ha propuesto y
exigido a todo el fabricante de medicamentos realizar investigaciones
sobre las propiedades de cada enantiomero a ser usados en las
drogas que existen en el mercado. De esta forma solo se podrán
comerciar medicamentos que contengan un solo enantiomero con lo
que se desea reducir los efectos secundarios causados por los
medicamentos.
Un ejemplo se puede observar en la dexenfluramina (1), es un
medicamento anti-obesidad el cual fue aprobado en 1996 que
presenta varia ventajas en comparación a la mezcla racémica de la
cual proviene entre ellas la reducción de los efectos secundarios.
Anteriormente la mayoría de las drogas sintéticas no eran quirales,
sin embargo las que se derivan de productos naturales los son por
ejemplo la penicilina. Considerando que en la producción de
medicamentos se busca la mayor efectividad posible es necesario
aplicar procesos más complejos. Una prueba de esto sería el hecho de
que actualmente se requieren más de doce pasos para la síntesis de
un medicamento a base de compuestos orgánicos, mientras que años
atrás seis eran suficientes.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Los medicamentos, constituidos de un sólo isómero actúan de una
manera mucho más específica en comparación a las mezcla
racémicas de la que provienen. Además, los avances tecnológicos
contribuyen a que la separación de enantiomeros sea una opción
factible.
Hay principalmente tres opciones para la obtención de enantiomeros
simple:
Obtención a partir de fuentes naturales
El primero y el más simple consisten en obtener los
enantiomeros a partir de fuentes naturales, ya sea de
microorganismos, plantas o animales. Un ejemplo es el Taxol,
que es una droga anti - cáncer y que se obtiene de un árbol. La
complejidad estructural de ésta molécula hace que la síntesis
química sea impráctica para la fabricación de medicamentos a
nivel industrial. Sin embargo, es posible unir una cadena
sintética que contenga el agente activo del Taxol a otro
compuesto más abundante en la fuente de la que se obtiene,
en este caso al Baccatin III.
Taxol
Obtención a partir de muestras racémicas
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Las mezclas racémicas son fáciles de hacer y existen muchas
maneras de separarlas en enantiomeros. La resolución clásica
utiliza un ácido o base quiral que forma una sal con la mezcla
racémica.
Muchos medicamentos son hechos de ésta forma. El Naproxeno
que es un antiinflamatorio, se obtiene usando una
alcaliglucamina como agente de resolución.
Los dos métodos presentados anteriormente requieren
cantidades estequiométricas de otro agente, pero el método de
resolución se puede realizar directamente por medio de
métodos físicos.
Otras separaciones físicas similares pueden ser realizadas por
sistemas de extracción o de membranas, en las que una fase
contiene la muestra racémica y la otra contiene un selector
quiral, el cual extrae uno de los enantiomeros.
La resolución puede ser efectuada mediante la conversión de
uno de los dos enantiomeros en otro compuesto, este proceso
se conoce como resolución cinética. En este tipo de
resoluciones generalmente se utilizan reagentesquirales o
catalizadores, aunque en el caso de medicamentos esto no es
muy funcional.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Naproxeno
Métodos asimétricos
La forma más usual de síntesis asimétrica se hace tomando un
sustrato planar (sin elementos quirales y se transforma vía
asimétrica en un compuesto quiral. Esto tiene la ventaja de que
todo el material puede ser transformado directamente al
enantiomero requerido.
Un ejemplo de este método es la hidrogenación asimétrica
utilizada con Difosfíto de Rodio como catalizador para elaborar
el Levodopa que es un medicamento utilizado para tratar el mal
de Parkinson.
Levadopa
La mayoría de las reacciones asimétricas son reducciones,
oxidaciones u otro tipo de reacciones en las que se forman
enlaces, ya sea por medios catalíticos o estequiométricos.
La fabricación de medicamentos a base de un sólo enantiomero
constituye un avance muy importante en lo que a salud
respecta. En un futuro cercano todos los medicamentos serán
producidos de ésta forma. Más aún esta filosofía se extenderá a
otras áreas de la química igualmente importantes como la
producción de herbicidas, por ejemplo.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Otros Medicamentos Quirales
Propanolol
Es un agente anti rítmico, reduce el ritmo cardiaco así como las
fuerzas contráctiles del corazón. Se ha demostrado que sólo el S-(-)-
propanolol es efectivo para el tratamiento de angina. De hecho, es
100 veces más potente que el
isómero R-(+):
Ibuprofeno
Es una droga antiinflamatoria no-esteroidal (NSAID, por sus siglas en
inglés) que presenta actividad terapéutica sólo en el isómero S-(+).
Los estudios sugieren que este isómero alcanza los niveles
terapéuticos en la sangre en unos 12 minutos, comparado con los 30
minutos que tarda el racemato. El isómero R-(-) se convierte
enzimáticamente en el S-(+).
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Metadona
El isómero R (+), conocido como levadona, usualmente se prescribe
para tratar casos de daño severo en el hígado. La mezcla racémica se
usa para el tratamiento de pacientes en el
programa de desintoxicación de
drogas adictivas.
Anfetamina
Tanto la mezcla racémica como el isómero S(+), conocido como
dexedrina, se prescriben como supresores del apetito. La dexedrina
es de 3 a 4 veces más potente que el isómero R-(-).
L-Metildopa
Sólo el isómero S-(-) es efectivo para tratar la hipertensión. El
isómero R-(+) contribuye a serios efectos secundarios.
Naproxeno
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Sólo el isómero S-(-) es seguro para el consumo humano como
antiinflamatorio (NSAID) ya que el R es una toxina del hígado. Como
dato interesante, el medicamento es la sal de sodio (Naproxeno
sodio) que es levo rotatoria. El ácido libre, su precursor, es dextro
rotatorio. Sin embargo, tanto la sal como el ácido tiene la misma
configuración: S.
Tiroxina
S-(-) tiroxina es una hormona natural de la tiroides que se usa para el
tratamiento de esa glándula. La R-(+) tiroxina se prescribe para
reducir los niveles de colesterol seroso.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Propoxifeno
Los enantiómeros se venden con diferente propósito:
dextropropoxifeno como analgésico y levopropoxifeno como
antitóxico.
Efedrina
La efedrina, es un agonista adrenérgico (simpaticomimético
indirecto), muy activo sobre los receptores del sistema nervioso
simpático, pero relativamente poco potente como estimulante del
sistema nervioso central. Esto se debe a la limitada destreza de la
molécula para atravesar la Barrera Hematoencefálica, en relación con
otros compuestos similares como la anfetamina.
La molécula de la efedrina fue originalmente el precursor químico
para la síntesis de la anfetamina. Se trata de un compuesto que
contiene dos carbonos quirales, por lo que presenta cuatro isómeros
espaciales posibles. La efedrina presente como alcaloide en las
especies vegetales es normalmente una mezcla racémicaequimolar
de los cuatro estereoisómeros. Sin embargo, cuando se utiliza en
forma sintética en la medicina contemporánea, el término efedrina
alude a los isómeros 1R,2S que ópticamente es levógiro(-) y al
isómero 1S,2R que ópticamente es dextrógiro(+).
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Los otros dos isómeros espaciales de la molécula suelen recibir el
nombre de pseudoefedrina, y también poseen los dos tipos de
isomería óptica: hay una pseudoefedrina levógira (-) que es la
conformación 1R,2R y otra pseudoefedrina dextrógira(+) con la
configuración 1S,2S. La efedrina muestra mayor afinidad, respecto de
la pseudoefedrina, hacia los receptores de adrenalina y noradrenalina
a nivel del sistema nervioso central. Por lo que las dos posibles
efedrinas tiene acción psicoestimulante, mientras que en las dos
posibles pseudoefedrinas estos efectos son clínicamente poco
significativos.
Efedrina
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Isómeros en los Carbohidratos
Los isómeros son compuestos que tienen la misma composición
atómica pero diferente fórmula estructural (por ejemplo, la serie de
las cetoaldosas). En general una molécula con n centros quirales
tiene 2nestereoisómeros. El gliceraldehído tiene 21=2; las aldohexosas
con cuatro centros quirales, tienen 24=16 estereoisómeros. Los
estereoisómeros de los monosacáridos pueden ser divididos en dos
grupos, los cuales difieren en la configuración alrededor del centro
quiral más lejano del carbono carbonílico (carbono de referencia).
Tomemos como ejemplo al gliceraldehído (en fórmulas de proyección
de Fisher):
D- gliceraldehidoL- gliceraldehido
Aquellos carbohidratos con la misma configuración en su carbono de
referencia que el D-gliceraldehído, son designados como isómeros D
(el OH del carbono de referencia está a la derecha), y aquellos con la
configuración del L-gliceraldehído, son isómeros L (el OH del carbono
de referencia está a la izquierda). Por ejemplo, de las 16 posibles
aldohexosas, 8 de ellas son D y las 8 restantes L. Muchas de las
hexosas que se encuentran en los organismos vivientes son isómeros
tipo D, lo que indica inmediatamente, la estereoespecificidad de las
enzimas que las utilizan como substrato.
Los monosacáridos poseen actividad óptica y desvían el plano de la
luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda, esta propiedad
puede ser cuantificada en un polarímetro. Si la luz gira en sentido de
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
las manecillas de reloj, el compuesto es dextro rotatorio (dextro:
griego, derecha) y se designa con el signo +. Si por el contrario, la luz
gira en sentido opuesto a las manecillas del reloj, es levo rotatorio
(levo: griego, al contrario) y se designa con -. Los enantiómeros giran
el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas, pero con
magnitudes iguales. Una mezcal con la misma cantidad de + y – se
denomina racémica.
Isómeros de la Glucosa
La estructura cíclica de una aldosa es un hemiacetal, ya que se
forma por la combinación de un aldehído y de un grupo alcohol.
De manera similar la estructura cíclica de una cetosa es un
hemicetal. La glucosa cristalina es D-glucopiranosa. La
estructura cíclica se conserva en solución pero la isomería tiene
lugar en la posición 1, el carbonilo o átomo de carbono
anomerico, para dar una mezcla de glucopiranosa (38%) y
glucopiranosa (62%). Menos del .3% esta constituido por los
anomeros y de la glucofuranosa. Este equilibrio se acompaña
de rotación óptica (mutorrotación) conforme el anillo
hemiacetal se abre y forma de nuevo con la posición del H y de
los grupos OH en el C 1. Es posible que el cambio tenga lugar a
través de una molécula a cíclica de cadena recta hidratada, si
bien la polarografia indica que la variante a cíclica de la glucosa
existe solo en una porción de hasta 0.0025%. La rotación óptica
de la glucosa en solución es dextro rotatorio; y de esto se
deriva el nombre alterno de dextrosa.
Los isómeros que difieren como resultado de las variaciones en
la configuración del OH y H en los átomos de C 2,3 y 4 de la
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
glucosa se conocen como epimeros. Desde el punto de vista
biológico, los epimeros más importantes de la glucosa son la
manosa y la galactosa formadas mediante epimerización de los
C 2 y 4 respectivamente.
La fructosa presenta la misma formula molecular de la glucosa,
pero difiere en la formula estructural, debido a que en posición
2 existe un grupo ceto potencial (carbono anomerico de la
fructosa), en tanto que en la posición 1 existe un grupo
aldehído potencial (carbono anomerico de la glucosa).
Isomería en Lípidos
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Isomería de los Ácidos Grasos presentes en los Lípidos
Simples.
Los ácidos grasos no saturados, pueden presentarse en la
naturaleza con una instauración, con dos o más instauraciones
e inclusive pueden presentar otros grupos funcionales tales
como el grupo hidroxilo.
Los ácidos grasos no saturados presentan un doble enlace entre
los átomos de carbono 9 y 10, y esta instauración es
responsable de la presencia de isómeros geométricos (cis-
trans). Encontrándose estos ácidos en dos formas
diasterómeras diferentes.
En la naturaleza se pueden encontrar con dos y tres dobles
enlaces y los mismos presentan este tipo de estereoisomería
con un mayor grado de complejidad.
Isómeros en Vitaminas
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Vitamina A
La estructura de los compuestos con actividad de vitamina A es
muy insaturada, y consecuentemente son fácilmente oxidables
durante el procesado y almacenamiento de los alimentos. Esta
oxidación se puede producir por diversos mecanismos,
combinada con la oxidación de los ácidos grasos insaturados de
las grasas o de forma específica, particularmente en
oxidaciones inducidas por la luz. Los carotinoides son agentes
antioxidantes muy eficaces frente al oxígeno singlete, formado
en reacciones de foto activación. Sin embargo, se destruyen
también ellos en el proceso. El resultado es la ruptura de la
cadena hidrocarbonada, con la formación de distintos
compuestos carbonílicos y de epóxidos.
El calentamiento en ausencia de oxígeno puede producir la
isomerización del retinol (todo-trans) para formar el 13-cis
retinol, que tiene una potencia vitamínica de alrededor del 75%
de la del todo-tras. También se pueden formar otros isómeros,
como el 11-cis y el 9-cis, con una potencia vitamínica del orden
del 25% de la del todo-trans.
Vitamina E
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
El α-tocoferol o vitamina E es una vitamina liposoluble que actúa
como antioxidante a nivel de la síntesis del pigmento hemo,
que es una parte esencial de la hemoglobina de los glóbulos
rojos.
Es una familia de compuestos poliprenoides. La vitamina E en
estado natural tiene ocho diferentes formas de isómeros, cuatro
tocoferoles y cuatro tocotrienoles. Todos los isómeros tienen un
anillo aromático, llamado cromano, con un grupo hidroxilo y
una cadena polipronoide saturada. Existen formas alfa α, beta
β, gamma γ y delta δ para ambos isómeros, y se determina por
el número de grupos metílicos en el anillo aromático. Cada una
de las formas tiene su propia actividad biológica.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Vitamina B5
La vitamina B5 o ácido pantoténico es una vitamina hidrosoluble
necesaria para la vida. El ácido pantoténico es necesario para
formar la coenzima A (CoA) y se considera crítico en el
metabolismo y síntesis de carbohidratos, proteínas y grasas.
Por su estructura química es una amida del ácido pantoico con
beta-alanina.
Sólo el isómero dextrorrotatorio (D) del ácido pantoténico posee
actividad biológica. La forma levo rotatoria (L) puede actuar
como antagonista de los efectos del isómero D.El ácido
pantoténico se usa en la síntesis de la coenzima A (abreviada
como CoA). Esta coenzima puede actuar como un grupo
transportador de acilos para formar acetil-CoA y otros
componentes relacionados; ésta es una forma de transportar
átomos de carbono dentro de la célula. La transferencia de
átomos de carbono por la CoA es importante en la respiración
celular, así como en la biosíntesis de muchos compuestos
importantes como ácidos grasos, colesterol y acetilcolina. Dado
que el ácido pantoténico participa en una amplia gama de
papeles biológicos importantes, se lo considera esencial en
todas las formas de vida.Por lo tanto, la deficiencia de ácido
pantoténico puede tener numerosos y amplios efectos, como se
discutirá más adelante.
universidad nacional pedro ruiz gallo
25 de septiem
bre de 2012
Acidopantoténico (vitamina B5)