Química orgánica y biológica FI-uner TEMA II: Isomería Química orgánica y biológica FI-uner Traer leido el tema Hacer muchos problemas No estudiar de memoria Conceptos que ayudaran en la comprension de las materias biologicas, como asi tambien el conocimiento de los distintos isomeros sera util cuando el bioingeniero tenga que optar por un biomaterial u otro por ejemplo. Lic. Mariana Bianchi

Estudio de los isómeros Importancia en ciencias biomédicas. Importancia en el diseño de drogas, modelado de estructuras biológicas.

Isómeros Isómeros “iso” mismo “meros” partes Ibuprofeno, Penicilina Pag 178 Pag cap 5 Acido butenodioico Los sistemas biologicos son muy selectivos y a menudo discriminan moleculas con diferencias estereoquimicas muy pequeñas. Ibuprofeno, Penicilina

ISÓMEROS Isómeros constitucionales: Estereoisomeros Cadena, posición, función. Estereoisomeros (isómeros espaciales) Diastereoisómeros Enantiómeros Pag 55 Son compestos diferentes con la misma formula molecular Porque el tema es importante? Es muy importante que ustedes comprendan estos conceptos ya que no solo le permitiran avanzar y entender las materias biologicas (biolog, fisiolog, biomateriales) que vienen en el sig cuatrimestre sino que ademas el bioingeniero debe tener estos conceptos por ej a la hora de elegir un material. Isómeros CIS – TRANS Compuestos que contienen 2 o mas centros quirales Isómeros CIS - TRANS Conformeros

Isómeros constitucionales • Isomería de cadena o esqueleto: Los isómeros de este tipo, tienen componentes de la cadena acomodados en diferentes lugares. Un ejemplo es el pentano, del cual, existen muchos isómeros, pero los más conocidos son el isopentano y el neopentano

Isómeros constitucionales • Isomería de posición: los grupos funcionales de unos compuestos, se unen de diferentes posiciones. Un ejemplo simple de este tipo de isomería es la molécula del pentanol, donde e 3-pentanol.

Isómeros constitucionales • Isomería de grupo funcional: Aquí, la diferente conectividad de los átomos, pueden 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.

ISÓMEROS Isómeros constitucionales: Estereoisomeros Cadena, posición, función. Estereoisomeros (isómeros espaciales) Diastereoisómeros Enantiómeros Solo se diferencian en la orientacion de sus atomos en el espacio no obstante sus atomos estan enlazados en el mismo orden La estereoquimica es el estudio de las moleculas en tres dimenssiones, no se puede entender la quimica organica, la biología ni la bioquimica si no se piensa en las moleculas en el espacio. Comenzaremos con el estudio de los enantiomeros, un tipo particular de estereoisomeros, pero antes.. Se les presenta el concepto de quiralidad, Isómeros CIS – TRANS Compuestos que contienen 2 o mas centros quirales Isómeros CIS - TRANS Confórmeros

Enantiómeros Las moléculas de imágenes especulares que no se pueden superponer se llaman enantiómeros, del griego “enantio” (opuesto). Se producen siempre que un carbono tetraédrico se enlaza a cuatro sustituyentes distintos. Tienen las mismas propiedades físicas y químicas, excepto por la interacción con el plano de la luz polarizada. Son ópticamente activos. Giran el plano de polarización de la luz exactamente con la misma magnitud pero en sentidos opuestos.

Quiralidad La relacion entre las manos es que son imágenes especulares no superponibles, a los compuestos que tienen esta propiedad se los conoce como no kirales. El otro ej el de la silla Si la miramos en el espejo vemos la misma imagen.

Quiralidad en las moléculas orgánicas ¿Qué hace que una molécula sea QUIRAL? Molecules with chirality centers are very common, both as naturally occurring sub- stances and as the products of chemical synthesis. Un compuesto quiral siempre tiene un enantiomero mientras que un compuesto aquiral siempre tiene una imagen especular que es la misma molecula.

Átomos de C asimétricos Lo mas importante es que este enlazado a 4 grupos diferentes

Planos de simetría especular ….cualquier molécula que tenga un plano de simetría especular interno no puede ser QUIRAL, incluso aunque contenga átomos de C asimétricos ….. De forma similar a los objetos las molecyulas pueden ser quirales o aquirales. Se dice que dos moleculas son superponibles si se pueden poner una encima de la otra y la posicion triudimencional de cada atomo de la molecula coincide con el atomo equivalente de la otra molecula.

Compuestos quirales sin átomos asimétricos

Nomenclatura (R) y (S) de átomos de C asimétricos: Cahn- Ingold- Prelog 1- Se asigna prioridad a cada átomo unido al C quiral. Los átomos con los números atómicos mas altos tienen mayor prioridad. En el caso de que los átomos sean iguales se consideran los átomos que le siguen en la cadena para seguir la prioridad. Los dobles y triples enlaces se consideran como si formasen enlaces con los mismos átomos por separado.

Nomenclatura (R) y (S) de átomos de C asimétricos: Cahn- Ingold- Prelog

Nomenclatura (R) y (S) de átomos de C asimétricos: Cahn- Ingold- Prelog 2- se coloca el átomo con prioridad 4 hacia el fondo y se analiza.

Configuración absoluta y relativa Configuración absoluta: representación estereoquímica detallada de una molécula que incluye como están dispuestos los átomos en el espacio. Nomenclatura (R) y (S). Configuración relativa: relación determinada experimentalmente entre las configuraciones de dos moléculas, incluso aunque no se conozca la configuración absoluta de cada una. Conf absolutas : dan la conf real de los atomos en el espacio. Las

Configuración relativa: sistema D y L Las configuraciones de los azúcares y los aminoácidos se relacionaban con los enantiómeros del gliceraldehído. A los compuestos con la misma configuración relativa que el (+) gliceraldehído se le asignó el prefijo D y a los que tenían la configuración relativa del (-) gliceraldehído se le asigno el prefijo L.

Actividad óptica Cuando un haz de luz polarizada atraviesa una solución de ciertas moléculas orgánicas como alcanfor o glucosa, el plano de polarización gira. No todas las sustancias tienen esta propiedad pero las que la presentan se conocen como “ópticamente activas”.

Polarímetro Se puede medir la cantidad de rotacion con un instrumento llamado polarimetro. Sustancias levorrotatorias : giran el plano hacia la izquierda (sentido inverso a las manecillas del reloj) desde la perspectiva del observador. Sustancias dextrorotatorias: giran el plano de la luz polarizada hacia la derecha.

Mezclas racémicas una mezcla que esta formada por dos enantiómeros en la misma proporción y que es ópticamente inactiva, se conoce como mezcla racémica. Talidomida el enantiómero (-) es el responsable de las alteraciones durante el embarazo, mientras que el enantiómero (+) induce al sueño Se puede pensar que una mezcla racemica es inusual ya que requiere las mismas cantidades de los dos enantiomeros, sin embargo La talidomida A principios de la década de los sesenta se infromó que en Alemania estaban naciendo niños deformes. Sus brazos y en general sus extremidades no crecían. Años después, gracias a una cuidadosa investigación se pudo determinar que las malformaciones se debían a una sustancia ingerida por las madres como tanquilizantes para dormir: la talidomida. Esta presente también en los jarabes para la tos, se recomendaba para reducir las náuseas en el embarazo. Este compuesto tiene un átomo de carbono quiral, por lo que existen dos moléculas, dos enantiómeros diferentes (+ y -). El medicamento empleado consistía en la mezcla racémica, es decir, aquella en la que están presentes los dos enantiómeros. Después de su retiro del mercado, se descubrió que únicamente el enantiómero (-) es el responsable de las alteraciones durante el embarazo, mientras que el enantiómero (+) induce al sueño.

ISÓMEROS Isómeros constitucionales: Estereoisomeros Cadena, posición, función. Estereoisomeros (isómeros espaciales) Diastereoisómeros Enantiómeros Isómeros CIS – TRANS Compuestos que contienen 2 o mas centros quirales Isómeros CIS - TRANS Conformeros

Diastereómeros de compuestos con 2 o mas centros quirales Son estereoisomeros que no son imágenes especulares, son o bien isomeros geometricos o bien compuestos que contienen 2 o mas centros quirales.

Compuestos Meso Compuesto aquiral que tiene centros quirales A causa del plano de simetria el, el estereoisomero del acido tartarico debe ser aquiral, a pesar de tener 2 centros de quiralidad. Los compuestos que son aquirales a pesar de poseer centros de quiralidad se llaman meso. Por lo anterior el acido tartarico existe en 3 formas isomericas, 2 enantiomeros y una forma meso.

Isómeros cis- trans

Isómeros cis- trans

Nomenclatura E-Z 1- Se separa mentalmente el doble enlace. 2- Se asignan prioridades a los grupos utilizando las reglas de Cahn- Ingold – Prelog. 3- Si los dos grupos de la primera prioridad están del mismo lado del doble enlace el isómero es Z, si los dos grupos con la misma prioridad están en lados opuestos el isómero es E.

Nomenclatura E-Z Pag 280 Ejemplo :

ISÓMEROS Isómeros constitucionales: Estereoisómeros Cadena, posición, función. Estereoisómeros (isómeros espaciales) Diastereoisómeros Enantiómeros Isómeros CIS – TRANS Compuestos que contienen 2 o mas centros quirales Isómeros CIS - TRANS Confórmeros

Confórmeros En este tipo de isómeros conformacionales o confórmeros, la conversión de una forma en otra es posible pues la rotación en torno al eje de los átomos de carbono es más o menos libre. Por eso también reciben el nombre de rotámeros. Si los grupos son voluminosos podría haber impedimento estérico y no ser tan fácil la interconversión entre rotámeros. Pag 104

Confórmeros

Conformaciones de alcanos

Conformaciones de silla y bote