ESTEROQUÍMICA

1. ESTEROQUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA-I QU-235-B Lic. Jorge Luis Breña Oré

3. Esteroisomería en cicloalcanos Cis-1,2-dibromociclohexano 180 II I Hay relación objeto-imagen especular

4. Cambio conformacional 60 II II I II Son superponibles por cambio conformacional NO SON RESOLUBLES

5. Trans-1,2-dibromociclohexano 180 I II Hay relación objeto-imagen especular

6. Cambio Conformacional II II NO son superponibles ni siquiera por cambio conformacional SON RESOLUBLES

7. ACTIVIDAD ÓPTICA Las moléculas que contienen un centro esteregénico(estereocentro) son siempre quirales. Esto no es cierto necesariamente para moléculas con más de un esterocentro. Este es el caso de las formas meso. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos.

8. Rotación óptica • Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es levorrotatorio o levógiro. • Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas.

9. La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición. [a]: Rotación específica a tOC, con la línea D de sodio a: Rotación observada l: longitud del tubo polarimétrico en dm. C: concentración en g/mL a t [ a ] = D l.C

11. LUZ POLARIZADA EN UN PLANO La mayor parte de lo que vemos es luz no polarizada, pues vibra al azar en todas direcciones. La luz polarizada en un plano se compone de ondas que sólo vibran en un plano.

12. Cuando el eje del analizador es perpendicular al plano de polarizador, no pasa la luz

14. La polarimetria es un método de medición que se basa en la propiedad de algunas sustancias orgánicas de rotar el plano de vibración de un plano de la luz polarizada. • La sustancia capaz de ejercer este efecto es el cristal de calcita romboédrica (prisma de Nicol),

16. El método se base en absorción de la luz monocromática a partir de una lámpara de sodio con la línea D del sodio.

19. La importancia de los enantiómeros Es de conocimiento que los pares de enantiómeros de una determinada sustancia se diferencian estructuralmente únicamente en la disposición invertida en el espacio de sus enlaces (presentan una relación objeto–imagen especular) y que todas sus propiedades físicas son iguales excepto la actividad óptica al ser uno de ellos dextrógiro (dextrorotatorio) y el otro levógiro (levorotatorio).

20. En cuanto a sus propiedades químicas pueden presentar diferencias especialmente si tiene alguna actividad fisiológica. Puesto que la naturaleza es estereoselectiva, sólo es capaz de sintetizar uno de los enantiómeros del par posible. Así tenemos por ejemplo, que las hojas de tabaco sólo produce la • (-)-nicotina, las hojas de coca sólo produce la • (-)-cocaína, mientras que la caña de azúcar sólo produce la (+)-sacarosa; y así podemos listar un sin número de compuesto quirales que nos proporciona la naturaleza

21. Esto refleja que en la biosíntesis, la información genética , es de tal forma que sólo se puede construir uno de los estereoisómeros ya que la construcción de los enlaces sólo se puede hacer de un solo lado. (+)-Limoneno (-)-Limoneno Naranja Limón

22. Desde el punto de vista de la aplicación del limoneno como solvente ecológico, es indiferente a su estereoquímica, ya que ambos enantiómeros disuelven en las mismas proporciones en los distintos solventes, así como también son igualmente solventes para distintos solventes( salvo que tanto el soluto como el solvente sean moléculas quirales). De allí, es que se resta importancia a la fuente si es limoneno de aceite de naranja, aceite de la menta o de trementina o en todo caso si fuese sintético, en razón a que estos métodos sintéticos raramente conducen a un producto óptimamente activo.

23. Tratándose de propiedades organolépticas (por ejemplo olor) sus propiedades pueden variar como en el caso de la carvona donde los enantiómeros tienen olores distintos.La (+)-carvona que se encuentra en el aceite de alcaravea mientras que la (-)-carvona se obtiene del aceite de menta verde. (+)-Carvona (-)-Carvona

24. Las diferencias en las propiedades e importancia de los enantiómeros se observa mejor cuando se trata de alguna actividad fisiológica ya que los enantiómeros difieren en sus propiedades o acción, así por ejemplo, todos los animales incluyendo el hombre tiene la capacidad de metabolizar la (+)-glucosa pero no la (-)-glucosa la cual pasa inadvertida en el sistema digestivo. • Así también la (-)-glucosa no es fermentable lo cual implica que las levaduras tampoco la reconocen.

25. De las mezclas racémicas podría suponerse que el enantiómero que no tiene la actividad fisiológica pasaría desapercibido por el organismo pero no siempre es así, por ejemplo, la (-)-efedrina interfiere con su enatiómero en su acción, el (S)-Ibuprofeno tiene actividad analgésica y antinflamatoria, mientras que el (R) -Ibuprofeno es inactivo y hace más lenta al acción de su enatiómero. (S)-Ibuprofeno (R)- Ibuprofeno

26. El caso de mayor trascendencia fue el empleo de la (R)-talidomida empleada por los años de 1950 como un antidepresivo

27. Los estudios como mezcla racémica de la talidomida concluyeron que sólo un enantiómero tiene propiedades antidepresivas y el otro más bien es mutagénico, causando malformaciones en los miembros superiores en los fetos cuando era ingerido por las mujeres embarazadas.

28. Mezcla Racémica • La generación de una estructura quiral a partir de productos de partida aquirales, en ausencia de cualquier influencia quiral (catalizadores, disolvente), da lugar a una mezcla racémica. En muchos casos es necesario separar los enantiómeros de una mezcla racémica. Por ejemplo, el enantiómero de un fármaco útil puede resultar incluso tóxico. La talidomida racémica, utilizada para aliviar los típicos mareos en las mujeres embarazadas, causó en los años 50-60 graves malformaciones en fetos. El responsable de este terrible efecto fue uno de los enantiómeros. Este es un triste ejemplo ilustrativo de la necesidad de obtener enantiómeros puros.

29. Los enantiómeros de una mezcla racémica pueden separarse. La resolución de una mezcla racémica, que es como se llama a ese proceso, puede llevarse a cabo aprovechando las diferencias en las propiedades físicas y/o químicas de los diastereoisómeros.

30. Supón que tenemos juntos varios tornillos con helicidad para los dos lados.¿Cómo los separaríamos? Sería fácil si dispusiéramos de una tuerca de una helicidad determinada. Sólo casará bien con los tornillos de su misma helicidad.

32. Esquemáticamente, el proceso es el siguiente:

33. Reacciones Estereoquímicas Las moléculas, al reaccionar entre sí, pueden hacerlo o no con una estereoquímica definida. Analicemos la única reacción que hasta ahora conocemos: la halogenación de alcanos. El mecanismo de la halogenación radicalaria de un alcano, que no contenga previamente estereocentros, permite predecir que, si se crea un estereocentro, dará lugar a una mezcla racémica o racemato.

35. El carbono secundario que sufre la reacción no es quiral, pero se le denomina proquiral porque al reaccionar da lugar a un centro quiral o estereogénico. Cuando ya existe un estereocentro en la molécula de partida y se crea otro en la reacción, se obtienen una pareja de diastereómeros generalmente en distinta proporción, porque los ET que conducen a ellos no tienen porqué poseer la misma energía. • Supongamos que partimos del (S)-2-bromobutano ópticamente puro y que estudiamos la cloración en la posición 3. • El carbono contiguo a donde se desarrolla el radical no es simétrico. Por tanto, es fácil ver que las dos caras del radical ahora no son equivalentes y una de ellas será más accesible que la otra.

37. Supongamos ahora que partimos del (R)-2-bromobutano ópticamente puro, enantiómero del anterior. La situación en su totalidad será la imagen especular de la precedente:

39. ¿Qué se obtendrá si partimos de • 2-bromobutano racémico, es decir, de una mezcla 1:1 de (S)- y (R)-2-bromobutano?. Cada enantiómero se comportará como se ha indicado en su esquema correspondiente, así que, en resumen:

41. Se sigue obteniendo una mezcla de diastereómeros, de los que uno predomina, pero ahora son racémicos, porque partimos de un compuesto que así lo era. Cuando ninguno de los productos de partida es enantioméricamente puro y en la reacción se producen estereocentros, el resultado de la misma es siempre un racémico. • Para obtener un producto con actividad óptica es imprescindible que alguno de los reactivos sea enantioméricamente puro. • Pero esta condición, aún siendo necesaria, no es suficiente porque la actividad óptica inicial puede perderse en procesos indeseables de racemización. • Una reacción que conduce a la formación predominante o exclusiva de uno de los posibles productos estereoisómeros, se dice que es estereoselectiva. Podemos hacer una tabla resumen con las consecuencias estereoquímicas de la halogenación de alcanos en función de las "estéreo-características" del producto de partida:

42. Podemos hacer una tabla resumen con las consecuencias estereoquímicas de la halogenación de alcanos en función de las "estéreo-características" del producto de partida:

45. D-(+)-Alosa D-(+)-Altrosa D-(+)-Glucosa RRRRSRRR RSRRp.f. 148º p.f. 103º p.f. 154º