Departamento Académico de ciencias Química Orgánica Mag. Miguel RAMIREZ GUZMAN

Contenido Isomería óptica. Actividad óptica Enantiómeros. Diastereoisomeros. Compuestos meso. Mezcla racémica. Proyecciones de Fischer. Proyecciones de Newman. Configuración R,S.

ISOMERÍA ÓPTICA Un isómero óptico es aquel que tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz polarizada, hacia la derecha o hacia la izquierda. Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro y se denomina actividad óptica.

Los isómeros ópticos tienen, por lo menos, un carbono quiral. Un carbono es quiral (o asimétrico) cuando está unido a 4 sustituyentes distintos. Una molécula es quiral cuando no presenta ningún elemento de simetría (plano, eje o centro de simetría). Las moléculas quirales presentan actividad óptica. La quilaridad es una propiedad importante en la naturaleza ya que la mayoría de los compuestos biológicos son quirales.

Actividad óptica La actividad óptica es la capacidad de una sustancia quiral para rotar el plano de la luz polarizada. Se mide usando un aparato llamado polarímetro. La luz ordinaria se convierte en polarizada haciéndola pasar a través de una lente hecha del material conocido como Polaroid o, un prisma de Nicol. Una sustancia ópticamente activa es la que rota al plano de la luz polarizada. Cuando se hace pasar luz polarizada, vibrando en un plano determinado, por una sustancia ópticamente activa, emerge vibrando en un plano diferente.

Cuando un compuesto ópticamente activo, rota la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrógiro y se representa por (+). Las sustancias que rotan la luz en sentido contrario a las agujas del reloj, son levógiras y se representa por (-).

Polarimetro La rotación óptica se mide con un polarímetro que consta de una fuente de luz, un polarizador del que sale luz oscilando en un único plano, la cubeta que contiene el enantiómero y un analizador que permite medir la rotación de la luz.

Rotación óptica observada y específica La rotación medida en el polarímetro se llama rotación óptica observada y se representa por . Su valor depende de numerosas variables como temperatura, longitud de onda, concentración, disolvente y tipo de sustancia. Para evitar estas dependencias se define la rotación óptica específica.

La longitud del tubo de análisis es 1 dm; l = 1,0 dm Ejemplo: Se ha observado que un enantiómero puro tiene una rotación óptica de -0,82o medida en un tubo de 1 dm con una concentración de 0,3 g/10 mL. Calcular la rotación específica de esta molécula. La concentración de 0,3 g/10 mL es equivalente a 0,03 g/mL; c = 0,03 g/mL La longitud del tubo de análisis es 1 dm; l = 1,0 dm La rotación específica es por tanto: ∝ = −0,82° (0,03 g mL . 1,0 dm) =−𝟐𝟕,𝟑°. g −1 . mL −1 . dm −1

ENANTIÓMEROS Son imágenes especulares no superponibles. Se caracterizan por poseer un átomo unido a cuatro grupos distintos llamado asimétrico o quiral. Una molécula que posee un centro quiral tiene una imagen especular no superponible con ella.

Ejemplo: El carbono 2, marcado con un asterisco, es quiral porque tiene 4 sustituyentes distintos: -OH, -CH2CH3, -CH3, -H. Hay dos estereoisómeros de este compuesto. enantiómeros

Las dos formas enantiómeras tienen las mismas propiedades físicas excepto la interacción con la luz polarizada en un plano.   También tienen las mismas propiedades químicas, excepto si reaccionan con otras moléculas quirales. La mezcla en cantidades equimolares de cada enantiómero en una solución se denomina mezcla racémica y es ópticamente inactiva.

Transformación de fórmulas en perspectivas a proyecciones en el plano Ácido D-láctico D-gliceraldehído L-gliceraldehído

Si una molécula tiene un único carbono quiral, sólo puede existir un par de enantiómeros. Si tiene dos carbonos quirales tiene un máximo de cuatro estereoisómeros (dos pares de enantiómeros). En general, una molécula con n carbonos quirales tiene un número máximo de 2n estereoisómeros posibles. Por ejemplo, el 3-bromo-2-butanol tiene dos carbonos quirales, por lo tanto, se esperaría 4 estereoisómeros.

Ejercicio: Son enantiómeros?

DIASTEREOISÓMEROS Los diastereoisómeros o diastereómeros son una clase de estereoisómeros tales que no son superponibles pero tampoco son imagen especular uno del otro, es decir, no son enantiómeros. Los diastereoisómeros difieren en sus propiedades físicas y químicas. Por ello pueden separarse mediante procedimientos de destilación, cristalización o cromatografía.

http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l4/diast.html

Flechas horizontales: enantiómeros Flechas verticales y oblicuas: diastereoisómeros

COMPUESTOS MESO Estas dos estructuras del 2,3-butanodiol son imágenes especulares y no pueden superponerse, por lo tanto, estos dos compuestos son enantiómeros Estas dos estructuras del 2,3-butanodiol son imágenes especulares, pero pueden superponerse, por lo tanto, NO son enantiómeros, sino que se trata del mismo compuesto. Es el compuesto meso. PLANO DE SIMETRÍA Se denominan compuestos meso a aquéllos que, a pesar de tener carbonos quirales, son aquirales (no tienen actividad óptica) porque poseen un plano de simetría.

MEZCLA RACÉMICA Se denomina mezcla racémica o racemato, a aquélla que contiene un par de enantiómeros en una proporción del 50% de cada uno. Esta mezcla no produce desviación de la luz polarizada, es decir, no tiene actividad óptica.

PROYECCIONES DE FISCHER Las representaciones de Fischer son representaciones codificadas del diagrama de cuñas, son muy útiles para ilustrar estructuras que contienen más de un estereo centro. Todas las uniones en las estructuras son líneas simples pero se sigue una codificación: Las líneas horizontales son uniones que se proyectan hacia afuera del plano del papel y las líneas verticales son uniones que se proyectan hacia atrás del plano del papel. Las proyecciones de Fischer se usan con más frecuencia cuando más de un centro estereogénico está presente en la molécula

EJEMPLOS:

PROYECCIONES DE NEWMAN La proyección de Newman se obtiene al mirar la molécula a lo largo del eje C-C. El carbono frontal se representa por un punto, del que parten los tres enlaces que lo unen a los sustituyentes. El carbono de atrás se representa por un círculo y los enlaces que salen de este carbono se dibujan a partir de este círculo. http://www.uhu.es/quimiorg/newman.html

Configuración R, S Consiste en numerar a los grupos o átomos enlazados al carbono asimétrico, de acuerdo a su masa atómica (el número 1 de menor masa y el 4 al de mayor masa), al hacer girar de mayor a menor masa si sigue el orden de las manecillas del reloj (colocando lo mas alejado del observador al de menor valor) se coloca una (R), mientras que si es en sentido contrario a las agujas del reloj una (S).

http://es.wikipedia.org/wiki/Enanti%C3%B3mero http://www.textoscientificos.com/quimica/quirales http://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla_rac%C3%A9mica http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso2005/06/quimbach/apuntes_organica.pdf