ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES

Presentación del tema: "ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES"— Transcripción de la presentación:

1 ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES
Estereoquímica Tercera parte ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES Pedro Antonio García Ruiz Catedrático de Escuela Universitaria Profesor Titular de Universidad Area Química analítica Area Química Orgánica Departamento de Química Orgánica - Universidad de Murcia

2 ESTEREOISOMEROS COFORMACIONALES ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES
CONTENIDO TIPOS DE ISOMERIA ESTEREOISOMEROS COFORMACIONALES ESTEREOISOMEROS CONFIGURACIONALES NOMENCLATURA DE ESTEREOISOMEROS

3 - ESTEREOISOMEROS NO QUIRALES -ESTEREOISOMEROS QUIRALES
CONFIGURACION - ESTEREOISOMEROS NO QUIRALES -ESTEREOISOMEROS QUIRALES SON SUPERPONIBLES CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO DIFIEREN UNOS DE OTROS EN SU MAYOR PARTE EN LA ORDENACION DE GRUPOS EN UN PLANO

4 ES AQUEL QUE ES SUPERPONIBLE CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO
CONFIGURACION ESTEREOISOMERO NO QUIRAL ES AQUEL QUE ES SUPERPONIBLE CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO Son superponibles

5 Pueden ser iguales ó diferentes A y D ó B y E
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA CIS - TRANS La condición necesaria y suficiente para que existan estereoisómeros cis-trans es: A = B y D = E Pueden ser iguales ó diferentes A y D ó B y E

6 ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA CIS - TRANS
GRUPOS DE MAS ALTA PRIORIDAD DE CADA CENTRO A LADOS OPUESTOS DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA TRANS GRUPOS DE MAS ALTA PRIORIDAD DE CADA CENTRO AL MISMO LADO DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA CIS

7 ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA SIN - ANTI
Dobles enlaces C=N , N=N ó N=S con solo tres grupos también dan isómeros como los de las iminas, oximas, etc. Se les denomina SIN - ANTI GRUPOS DE MAS ALTA PRIORIDAD DE CADA CENTRO AL MISMO LADO DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA SIN GRUPOS DE MAS ALTA PRIORIDAD DE CADA CENTRO A LADOS OPUESTOS DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA ANTI

8 ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA SIN - ANTI
Con solo dos grupos también dan isómeros como los de los azocompuestos. Se les denomina SIN - ANTI GRUPOS AL MISMO LADO DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA SIN GRUPOS A LADOS OPUESTOS DEL DOBLE ENLACE SE LES DENOMINA ANTI

9 ISOMEROS GEOMETRICOS DESIGNACION E -Z
Según las Reglas de Cahn-Ingold-Prelog Si los sustituyentes de mayor prioridad están juntos se les denomina Z (del alemán Zusammen = Juntos), si están opuestos se les denomina E (de Engegen= de través)

10 ISOMERIA GEOMETRICA EN ANILLOS
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA GEOMETRICA EN ANILLOS Cualquier anillo puede provocar restrinción de giro de un enlace y que cuatro grupos queden en un plano. Por ello en ciclos también se dá isomeria cis y trans ó E-Z

11 ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA GEOMETRICA EN ANILLOS
La condición para que existan isómeros también es: A = B y D = E

12 ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA GEOMETRICA EN ANILLOS
La condición para que existan isómeros también es: A = B y D = E

13 Si A y D son extremos de una misma cadena:
ISOMEROS GEOMETRICOS EN ANILLOS FUSIONADOS Si A y D son extremos de una misma cadena:

14 Si A y D son extremos de una misma cadena:
ISOMEROS GEOMETRICOS EN ANILLOS FUSIONADOS Si A y D son extremos de una misma cadena:

15 Si A y D son extremos de una misma cadena:
ISOMEROS GEOMETRICOS EN ANILLOS FUSIONADOS Si A y D son extremos de una misma cadena:

16 En biciclos como el 2-norborneol:
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA ENDO - EXO En biciclos como el 2-norborneol:

17 En triciclos de cadenas largas (> 6 eslabones):
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA IN - OUT En triciclos de cadenas largas (> 6 eslabones):

18 ISOMERIA EN COMPLEJOS INORGANICOS
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA EN COMPLEJOS INORGANICOS Complejos de número de coordinación cuatro cuadrado planares como los diamino dicloruro platino II dán isómeros cis y trans

19 ISOMERIA EN COMPLEJOS INORGANICOS
ISOMEROS GEOMETRICOS ISOMERIA EN COMPLEJOS INORGANICOS O los complejos octaédricos del tipo MA2B4 como los dicloruros de tetramín cobalto III:

20 - ESTEREOISOMEROS NO QUIRALES -ESTEREOISOMEROS QUIRALES
CONFIGURACION - ESTEREOISOMEROS NO QUIRALES -ESTEREOISOMEROS QUIRALES NO SON SUPERPONIBLES CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO DIFIEREN UNOS DE OTROS EN LA ORDENACION DE GRUPOS EN EL ESPACIO

21 CONFIGURACION - ESTEREOISOMEROS NO QUIRALES -ESTEREOISOMEROS QUIRALES - ENANTIOMEROS - DIASTEROISOMEROS DOS ESTEREOISOMEROS SON ENANTIOMEROS CUANDO UNO ES LA IMAGEN EN EL ESPEJO DEL OTRO

22 LOS ENANTIONEROS NO SON SUPERPONIBLES
ENANTIOMEROS LOS ENANTIONEROS NO SON SUPERPONIBLES

23 LOS ENANTIOMEROS SE PARECEN COMO LA MANO DERECHA Y LA IZQUIERDA
LOS ENANTIOMEROS TIENEN IDENTICAS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS EN CONDICIONES AQUIRALES

24 ENANTIOMEROS (-) - LEVO l -
LOS ENANTIONEROS ROTAN EL PLANO DE LA LUZ POLARIZADA EN DIRECCIONES OPUESTAS PERO EN IGUAL CANTIDAD Al isómero que rota el plano de polarización de la luz en sentido contrario a las agujas del reloj (a la izquierda) se le denomina isómero levo y se nombra anteponiendo al nombre del compuesto el signo (-) ó también la letra l (l minúscula) (-) - LEVO l -

25 ENANTIOMEROS (+) - DEXTRO d -
LOS ENANTIONEROS ROTAN EL PLANO DE LA LUZ POLARIZADA EN DIRECCIONES OPUESTAS PERO EN IGUAL CANTIDAD Al isómero que rota el plano de polarización de la luz en el sentido de las agujas del reloj (a la derecha) se le denomina isómero dextro y se nombra anteponiendo al nombre del compuesto el signo (+) ó también la letra d (d minúscula) (+) - DEXTRO d -

26 Reaccionan con diferentes velocidades con otros compuestos quirales
ENANTIOMEROS SUS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS SON DIFERENTES EN CONDICIONES QUIRALES Reaccionan con diferentes velocidades con otros compuestos quirales Diferentes velocidades de reacción y solubilidad si el catalizador o el disolvente es quiral También diferencias si la medida de una propiedad física o una reacción se hace en presencia de luz polarizada circularmente

27 Una mezcla racémica o racemato no rota el plano de la luz polarizada
ENANTIOMEROS RACEMICOS La mezcla en iguales proporciones (50%) de moléculas del isómero dextro y del isómero levo se denomina MEZCLA RACEMICA Una mezcla racémica o racemato no rota el plano de la luz polarizada La separación de los componentes de un racémico se denomina Resolución del racémico

28 ENANTIOMEROS RACEMICOS Las propiedades de las mezclas racémicas no son siempre las mismas que las de los enantiómeros por separado. En estado gas, líquido ó en disolución propiedades casi las mismas por mezcla casi ideal En estado sólido, puntos fusión, solubilidades, calores de fusión etc. diferentes

29 ENANTIOMEROS RACEMICOS En estado sólido, puntos fusión, solubilidades, calores de fusión etc. diferentes Acido tartárico Racémico -PF = 204 a 206ºC- - Solubilidad en agua a 20º 206 gr/litro Enantiómero (+) ó el (-) -PF = 170ºC - Solubilidad en agua a 20º 1390 gr/litro

30 ROTACION Y ACTIVIDAD OPTICA
LUZ POLARIZADA EN EL PLANO A un rayo luminoso cuyas vibraciones se dan en un solo plano se dice que es LUZ POLARIZADA EN EL PLANO

31 ROTACION Y ACTIVIDAD OPTICA LUZ POLARIZADA EN EL PLANO
Puede considerarse como la resultante de la suma de dos ondas polarizadas circularmente (Ondas quirales) Onda dextro Onda levo

32 ROTACION Y ACTIVIDAD OPTICA LA CAUSA DE LA ACTIVIDAD OPTICA
En presencia de un enantiómero una de las ondas polarizadas circularmente se retrasa con respecto a la otra y el vector suma gira Onda dextro Onda levo

33 ROTACION Y ACTIVIDAD OPTICA LA MEDIDA DE LA ACTIVIDAD OPTICA
Si se hace pasar un rayo luminoso por un filtro <Polarizador> (Prisma de Nicol; Cristales de espato de Islandia pegados con bálsamo de Canadá) emerge de él luz polarizada en el plano Si un rayo de luz polarizada en el plano se hace pasar por una nueva lente polarizadora <Analizador> emerge de él luz si ambos planos de polarización coinciden, si están girados 90º se observará oscuridad < Extinción>

34 ROTACION Y ACTIVIDAD OPTICA LA MEDIDA DE LA ACTIVIDAD OPTICA
EL POLARIMETRO POLARIZADOR ANALIZADOR Disolución quiral Luz ordinaria OSCURIDAD LUZ

35 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sandwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

36 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sandwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

37 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES unidos a cuatro grupos diferentes
ATOMOS TETRAEDRICOS Los centros asimétricos más conocidos son los originados por átomos de: C, Si, Ge, N y metales en su estado de valencia II como Cu, Pd, Pt, Mn, Be y Zn unidos a cuatro grupos diferentes

38 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS TETRAEDRICOS Pueden resolverse aunque la diferencia entre grupos sea mínima:

39 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

40 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ESTRUCTURAS ADAMANTANO Son realmente tetraedros expandidos

41 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

42 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS PIRAMIDALES N, P, As, Sb Unidos a tres grupos diferentes y la nube electrónica como cuarto grupo

43 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS PIRAMIDALES Ejemplos son los compuestos de S piramidal como los esteres sulfínicos o los sulfóxidos:

44 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS PIRAMIDALES Los enantiómeros se interconvierten a temperatura ambiente por efecto de sombrilla:

45 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS PIRAMIDALES Los enantiómeros se interconvierten a temperatura ambiente por efecto de sombrilla:

46 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
ATOMOS PIRAMIDALES Sin embargo en cabeza de puente se impide el efecto de sombrilla, como en la base de Troger de la que se han aislado enantiómeros:

47 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

48 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES COMPLEJOS OCTAEDRICOS
Resueltos complejos de número de coordinación seis, como los de Co, Cr y Rh III ó Fe II con quelatantes como etiléndiaminas, oxalatos ó malonatos:

49 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

50 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES
Si los grupos no pueden salir de esos planos y AB y DE la molécula no es superponible con su imagen en el espejo y tiene un eje binario quiral A D E B

51 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: 1- Los alenos y cumulenos de número par de dobles enlaces (Si el número es impar hay isomeria cis - trans)

52 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: a) - Los alenos y cumulenos de número par de dobles enlaces (Si el número es impar hay isomeria cis - trans)

53 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: b) - Ciclos acumulados en número par como los espiranos (Si el número es impar hay isomeria cis - trans)

54 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: c) - Dobles enlaces y anillos acumulados en número par (Si el número es impar hay isomeria cis - trans)

55 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: c) - Dobles enlaces y anillos acumulados en número par (Si el número es impar hay isomeria cis - trans)

56 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: d) - Complejos tetraédricos con ligandos bidentados (Como los de Pd ó Pt II con etiléndiaminas)

57 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: e) - Bifenilos sustituidos con grupos voluminosos en orto (impedimento estérico a la rotación de 15 a 30 Kcal/mol) Las conformaciones se transforman en configuraciones por ser aislables a T ambiente

58 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: e) - Bifenilos sustituidos con grupos voluminosos en orto ATROPOISOMEROS

59 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
PLANOS DISIMETRICOS PERPENDICULARES Son ejemplos de este tipo de quiralidad: e) - Bifenilos sustituidos con grupos voluminosos en orto ATROPOISOMEROS

60 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

61 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES Enrollados a derechas ó a izquierdas
FORMA HELICOIDAL Hexahelicenos Enrollados a derechas ó a izquierdas

62 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

63 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES Enrollados a derechas ó a izquierdas
Con Plano Quiral Transciclooctenos Enrollados a derechas ó a izquierdas

64 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES Dos anillos paralelos que no pueden girar
Con Plano Quiral Paraciclofanos Dos anillos paralelos que no pueden girar

65 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
Con Plano Quiral Compuestos Sandwich (Ferrocenos) Dos anillos paralelos que no pueden girar

66 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

67 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
Otras moléculas sin centro quiral Anillos con nudos, catenanos y rotaxanos

68 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES
- CON UN CENTRO QUIRAL -Atomos tetraédricos con 4 grupos diferentes - Estructuras adamantano con 4 grupos diferentes - Atomos piramidales con 3 grupos diferentes -Complejos octaédricos convenientemente sustituidos - SIN CENTRO QUIRAL - Con eje quiral - Planos disimétricos perpendiculares - Con eje quiral - Forma helicoidal - Con un plano quiral - trans cicloocteno, p-ciclofanos y compuestos sándwich - Otras moléculas sin centro quiral -CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES

69 TIPOS DE MOLECULAS QUIRALES CON DOS O MAS CENTROS QUIRALES
Se estudiará conjuntamente con su nomenclatura en el capitulo siguiente

70 ESTEROQUIMICA Ha finalizado la Muchas gracias por su atención
Tercera PARTE Muchas gracias por su atención Pedro Antonio García Ruiz Catedrático de Escuela Universitaria Profesor Titular de Universidad Area Química analítica Area Química Orgánica Departamento de Química Orgásnica - Universidad de Murcia