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05 estereoquimica
Estructura y clasificación de los compuestos orgánicos

                                        Anhídrido de
   Nitrilo                              ácido



                                        Ester
  Epóxido


                                         Aldehído
  Eter



                                         Haluro de acilo
Nitroalcano                                  o
                                         Haluro de ácido



Haluro de alquilo                               Tiol
05 estereoquimica
ESTEREOQUIMICA
El arreglo de los átomos en el espacio;
Isómeros
Son compuestos no idénticos que poseen la misma
fórmula molecular
ISOMEROS CONFORMACIONALES
Isómeros Cis-Trans
Los compuestos no quirales tienen imágenes
especulares que se sobreponen
Los compuestos quirales tienen imágenes especulares
que NO se sobreponen
Enantiómeros
Son moléculas cuyas imágenes especulares no se sobreponen
Los enantiómeros tienen las mismas propiedades
físicas y químicas (puntos de fusión y ebullición, calor
de combustión, etc.), excepto por la interacción con el
plano de la luz polarizada o con otras moléculas
quirales (reactivos, disolventes, catalizadores, etc).
Dibujando enantiómeros
                              Fórmulas en perspectiva




Proyecciones de Fischer
                          No sacarlas del plano del papel
Un estereocentro (centro estereogénico) es un átomo en el cual,
el cambio de dos de sus grupos produce un estereoisómero
Nombrando Enantiómeros
Sistema de nomenclatura R,S
  Ordena los grupos (átomos) unidos al centro quiral
Ordena el grupo de menor prioridad (4) lo má alejado de tí




Sentido las manecillas del reloj = Configuración R

En contra de las manecillas del reloj = Configuración S
Nombre de las proyecciones de perspectiva
1. Ordene los grupos unidos al carbono asimétrico en orden
   de prioridades           1

                                       4


                        2
                                   3

2. Si el grupo o átomo con la más baja prioridad esta unido por la
   cuña punteada, se busca el orden a favor o en contra de las
   manecillas del reloj
3. Si es necesario, se rota la molécula hasta que el grupo de menor
prioridad quede hacia atrás




                           Sentido las manecillas del reloj =
                           Configuración R (rectus)


                        En contra de las manecillas del reloj =
                        Configuración S (sinester)
1.- Si los cuatro átomos unidos al centro de quiralidad son
diferentes, la prioridad depende del número atómico
                      Cl      2                               H   4

              H                   SO3H                H3C             Br
                  4               3                       2               1
                      I                                       D
                          1                                   3



2.- Si los cuatro átomos unidos al centro de quiralidad son
iguales, la prioridad depende del número atómico de los
átomos unidos a ellos       Cl
                               1


                                      H3 C       CH2CH3
                                        3        2                    H
          H
                                             H
                                             4                        C       C
      H       C

          H                                                               H
2.- Cuando aparece un doble o triple enlace, ambos átomos
se consideran como duplicados o triplicados

                                                    C   N
            C   O


                                                    N   C
           H
                                                H   C   N
       H   C    O
                                                    N   C
           O    C

                                   H
                                   2
                                   C       O

                       4
                           H           1
                                           OH

                               3
                                   CH2OH
Nombrando las proyecciones de Fischer

1. Ordena los grupos o átomos unidos al carbono asimétrico y
dibuja una flecha desde la prioridad más alta a la más baja

                      Cl

           CH3CH2          CH2CH2CH3
                                          (R)-3-clorohexano
                      H
2. Si el enlace con la menor prioridad esta en horizontal, el
Nombre es el opuesto a la dirección de la flecha
                     CH3

                H          OH             (S)-2-butanol
                     CH2CH3
3. La flecha puede ir del grupo 1 al 2, pasando por 4, pero no por
   el grupo 3
                CO2H

           H          CH3
                                 (S)-ácido láctico
                OH
Los compuestos quirales son ópticamente activos;
ellos rotan el plano de la luz polarizada

       Prisma de Nicol (CaCO3)




                      Manecillas reloj (+), En contra (-)

                        Diferente de la configuración R,S


 Un compuesto NO quiral NO desvía el plano de la luz polarizada
Manecillas reloj (+):   Dextrógiro


                          En contra manecillas (-):   Levógiro
Un polarímetro mide el grado de rotación de la luz polarizada
por un compuesto
                         Rotación observada ( )

                                      Τ
                                      λ   =
     [ ] = specific rotation
         T                                    lxc
        T es la temp en °C
             es la longitud de onda
             Es la rotación medida en grados
        l es la longitud de la celda en
        decímetros
        c es la concentración en g/mL
Cada compuesto ópticamente activo tiene un rotación específica
Una mezcla racémica, contiene cantidades iguales de los dos
enantiómeros y es ópticamente inactiva



Pureza óptica =   rotación específica observada
              Rotación específica del enantiómero puro



                          100 (Cantidad del compuesto en exceso)
exceso enantiomérico=
                              Cantidad total de la mezcla)
(%)

      % del isómero mayoritario- % del isómero minoritari
1. Given that (R)-2-bromobutane has a specific rotation of -23.1o ,
       what is the specific rotation of (S)-2-bromobutane ?

  2. Using the data from Qu1, what is the optical purity and %
 composition of a mixture of (R)- and (S)-2-bromobutane whose
           specific rotation was found to be +18.4o ?

3. What about a mixture whose specific rotation was found to be -
                            9.2o ?
Isómeros con más de un carbono quiral:
 Se pueden obtener un máximo de 2n estereoisomeros
                        * *
                     CH3CHCHCH3
                        Cl OH




  Diasterómeros son estereoisómeros que NO son imágenes
  especulares
Identificación de Carbonos Asimétricos en
             Compuestos Cíclicos

                                  H
             Estos dos grupos *            H
             son diferentes
                                            *
                                  Br
                                           CH3


              H                       H        H                 H
                   H        H                        CH3   CH3

              Br                      Br        Br               Br
                   CH3      CH3                      H     H

cis-1-bromo-3-metilciclohexano             trans-1-bromo-3-metilciclohexano
Compuestos Meso
Tienen dos o más carbonos asimétricos y un plano de simetría




 No son moléculas quirales
05 estereoquimica
Cualquier confórmero de un compuesto que posea un
plano de simetría, no será quiral



                                       plano de
                                       simetría
plano de
simetría
05 estereoquimica
Nomeclatura R o S de compuestos con más de un centro
                    estereogénico
Mezcla racémica: mezcla a partes iguales de los dos
enantiómeros




             50 %                      50 %
Resolución de una Mezcla Racémica
                      (S)-base
(R)-ácido (S)-ácido              (R,S)-sal (S,S)-sal
    enantiómeros                      diastereómero



                                 (R,S)-sal   (S,S)-sal
                                 HCl           HCl


                             (S)-baseH+ (S)-baseH+
                                  +         +
                              (R)-ácido   (S)-ácido
Discriminación de Enantiómeros por
       Moléculas Biológicas
Terminología Asociada con Estereoquímica

                 Hidrógeno pro-R




                  Hidrógeno pro-S



Hidrógenos enantiotópicos tienen la misma reactividad
Química y no pueden ser distinguidos por agentes
no quirales

Sin embargo, no son químicamente equivalente frente
a reactivos quirales
Hidrógenos Diastereotópicos no tienen la misma reactividad
frente a reactivos no quirales
Otros átomos diferentes de carbono también pueden ser
   asimétricos

             CH3
                                           CH3
      Br-
             N+
                   H               H  N+ Br-
CH3CH2CH2         CH2CH3       CH3CH2   CH2CH2CH3



            O                          O
            P    H               H P
 CH3CH2O        OCH3           CH3O  OCH2CH3
Inversión de las Aminas
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05 estereoquimica

  • 2. Estructura y clasificación de los compuestos orgánicos Anhídrido de Nitrilo ácido Ester Epóxido Aldehído Eter Haluro de acilo Nitroalcano o Haluro de ácido Haluro de alquilo Tiol
  • 4. ESTEREOQUIMICA El arreglo de los átomos en el espacio;
  • 5. Isómeros Son compuestos no idénticos que poseen la misma fórmula molecular
  • 8. Los compuestos no quirales tienen imágenes especulares que se sobreponen
  • 9. Los compuestos quirales tienen imágenes especulares que NO se sobreponen
  • 10. Enantiómeros Son moléculas cuyas imágenes especulares no se sobreponen
  • 11. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades físicas y químicas (puntos de fusión y ebullición, calor de combustión, etc.), excepto por la interacción con el plano de la luz polarizada o con otras moléculas quirales (reactivos, disolventes, catalizadores, etc).
  • 12. Dibujando enantiómeros Fórmulas en perspectiva Proyecciones de Fischer No sacarlas del plano del papel
  • 13. Un estereocentro (centro estereogénico) es un átomo en el cual, el cambio de dos de sus grupos produce un estereoisómero
  • 14. Nombrando Enantiómeros Sistema de nomenclatura R,S Ordena los grupos (átomos) unidos al centro quiral
  • 15. Ordena el grupo de menor prioridad (4) lo má alejado de tí Sentido las manecillas del reloj = Configuración R En contra de las manecillas del reloj = Configuración S
  • 16. Nombre de las proyecciones de perspectiva 1. Ordene los grupos unidos al carbono asimétrico en orden de prioridades 1 4 2 3 2. Si el grupo o átomo con la más baja prioridad esta unido por la cuña punteada, se busca el orden a favor o en contra de las manecillas del reloj
  • 17. 3. Si es necesario, se rota la molécula hasta que el grupo de menor prioridad quede hacia atrás Sentido las manecillas del reloj = Configuración R (rectus) En contra de las manecillas del reloj = Configuración S (sinester)
  • 18. 1.- Si los cuatro átomos unidos al centro de quiralidad son diferentes, la prioridad depende del número atómico Cl 2 H 4 H SO3H H3C Br 4 3 2 1 I D 1 3 2.- Si los cuatro átomos unidos al centro de quiralidad son iguales, la prioridad depende del número atómico de los átomos unidos a ellos Cl 1 H3 C CH2CH3 3 2 H H H 4 C C H C H H
  • 19. 2.- Cuando aparece un doble o triple enlace, ambos átomos se consideran como duplicados o triplicados C N C O N C H H C N H C O N C O C H 2 C O 4 H 1 OH 3 CH2OH
  • 20. Nombrando las proyecciones de Fischer 1. Ordena los grupos o átomos unidos al carbono asimétrico y dibuja una flecha desde la prioridad más alta a la más baja Cl CH3CH2 CH2CH2CH3 (R)-3-clorohexano H 2. Si el enlace con la menor prioridad esta en horizontal, el Nombre es el opuesto a la dirección de la flecha CH3 H OH (S)-2-butanol CH2CH3
  • 21. 3. La flecha puede ir del grupo 1 al 2, pasando por 4, pero no por el grupo 3 CO2H H CH3 (S)-ácido láctico OH
  • 22. Los compuestos quirales son ópticamente activos; ellos rotan el plano de la luz polarizada Prisma de Nicol (CaCO3) Manecillas reloj (+), En contra (-) Diferente de la configuración R,S Un compuesto NO quiral NO desvía el plano de la luz polarizada
  • 23. Manecillas reloj (+): Dextrógiro En contra manecillas (-): Levógiro
  • 24. Un polarímetro mide el grado de rotación de la luz polarizada por un compuesto Rotación observada ( ) Τ λ = [ ] = specific rotation T lxc T es la temp en °C es la longitud de onda Es la rotación medida en grados l es la longitud de la celda en decímetros c es la concentración en g/mL Cada compuesto ópticamente activo tiene un rotación específica
  • 25. Una mezcla racémica, contiene cantidades iguales de los dos enantiómeros y es ópticamente inactiva Pureza óptica = rotación específica observada Rotación específica del enantiómero puro 100 (Cantidad del compuesto en exceso) exceso enantiomérico= Cantidad total de la mezcla) (%) % del isómero mayoritario- % del isómero minoritari
  • 26. 1. Given that (R)-2-bromobutane has a specific rotation of -23.1o , what is the specific rotation of (S)-2-bromobutane ? 2. Using the data from Qu1, what is the optical purity and % composition of a mixture of (R)- and (S)-2-bromobutane whose specific rotation was found to be +18.4o ? 3. What about a mixture whose specific rotation was found to be - 9.2o ?
  • 27. Isómeros con más de un carbono quiral: Se pueden obtener un máximo de 2n estereoisomeros * * CH3CHCHCH3 Cl OH Diasterómeros son estereoisómeros que NO son imágenes especulares
  • 28. Identificación de Carbonos Asimétricos en Compuestos Cíclicos H Estos dos grupos * H son diferentes * Br CH3 H H H H H H CH3 CH3 Br Br Br Br CH3 CH3 H H cis-1-bromo-3-metilciclohexano trans-1-bromo-3-metilciclohexano
  • 29. Compuestos Meso Tienen dos o más carbonos asimétricos y un plano de simetría No son moléculas quirales
  • 31. Cualquier confórmero de un compuesto que posea un plano de simetría, no será quiral plano de simetría plano de simetría
  • 33. Nomeclatura R o S de compuestos con más de un centro estereogénico
  • 34. Mezcla racémica: mezcla a partes iguales de los dos enantiómeros 50 % 50 %
  • 35. Resolución de una Mezcla Racémica (S)-base (R)-ácido (S)-ácido (R,S)-sal (S,S)-sal enantiómeros diastereómero (R,S)-sal (S,S)-sal HCl HCl (S)-baseH+ (S)-baseH+ + + (R)-ácido (S)-ácido
  • 36. Discriminación de Enantiómeros por Moléculas Biológicas
  • 37. Terminología Asociada con Estereoquímica Hidrógeno pro-R Hidrógeno pro-S Hidrógenos enantiotópicos tienen la misma reactividad Química y no pueden ser distinguidos por agentes no quirales Sin embargo, no son químicamente equivalente frente a reactivos quirales
  • 38. Hidrógenos Diastereotópicos no tienen la misma reactividad frente a reactivos no quirales
  • 39. Otros átomos diferentes de carbono también pueden ser asimétricos CH3 CH3 Br- N+ H H N+ Br- CH3CH2CH2 CH2CH3 CH3CH2 CH2CH2CH3 O O P H H P CH3CH2O OCH3 CH3O OCH2CH3