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