Estereoqu..[1]

La estereoquímica es el estudio de los compuestos orgánicos en el
espacio. Para comprender las propiedades de los compuestos
orgánicos es necesario considerar las tres dimensiones espaciales.
Molécula e imagen especular
Las bases de la estereoquímica fueron puestas por Jacobus van’t
Hoff y Le Bel, en el año 1874. De forma independiente
propusieron que los cuatro sustituyentes de un carbono se dirigen
hacia los vértices de un tetraedro, con el carbono en el centro del
mismo.

La disposición tetraédrica con sustituyentes distintos de un
carbono sp3 da lugar a la existencia de dos posibles compuestos,
que son imágenes especulares no superponibles.

En general a las moléculas que se diferencian por la disposición
espacial de sus átomos, se les denomina estereoisómeros.

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA
ESTEREOQUIMICA

 R-(+)-limoneno (p.e. 176ºC)
El limoneno dextrógiro (+) puede
extraerse fácilmente de la cáscara
del limón y es responsable de su
olor
 S-(-)-limoneno (p.e. 176ºC)
El limoneno levógiro (-) se extrae
de la cáscara de la naranja y le
confiere su olor característico.

 Los enantiómeros del limoneno son indistinguibles en
los procesos químicos corrientes, pero nuestro olfato
los discrimina con facilidad porque se acoplan a
receptores distintos. Así, el isómero (S)-limoneno
huele a naranjas, mientras que el (R)-limoneno huele a
limones.

Las proteínas, los hidratos de carbono, las enzimas, ...,
son quirales y sólo una de las formas (dextro o levo)
interviene en los procesos naturales. Las proteínas de
todos los organismos vivos están exclusivamente
constituidas por las formas L (la forma enantiomérica
denominada levógira) de sus aminoácidos, mientras
que los hidratos de carbono están formados por
unidades de azúcares exclusivamente de las formas
enantioméricas D (dextrógiras).

En otras ocasiones, los isómeros quirales tienen resultados
biológicos dramáticos, de vida o muerte. Es el caso de la
talidomida, que en los años sesenta se prescribió a las
mujeres embarazadas porque uno de sus enantiómeros
tenía capacidad para evitar las náuseas; desgraciadamente,
se descubrió más tarde que el otro enantiómero de la
talidomida provocaba deformaciones en el feto.

El estudio de la estereoquímica no es simplemente una
actividad académica que se justifique por el deseo de
conocer algo nuevo. Su desarrollo se ha convertido en una
de las líneas de investigación más importante de la
Química Orgánica. Como ejemplo tenemos el caso de
Knowles, Nojori y Sharpless que fueron galardonados con
el Nobel de 2001 por su estudio de catalizadores que
permitían la síntesis específica de uno de los enantiómeros.

Importancia de la enantioselectividad en los medicamentos

"Durante su embarazo, a mi madre le recetaron talidomida contra los mareos
matutinos. Mi madre tomó talidomida dos veces, dos cucharaditas de té en total. La
talidomida fue la causa de mis discapacidades congénitas, por las que he necesitado 32
operaciones en toda mi vida y he pasado unos ocho años en el hospital antes de cumplir
los 16, en una ciudad distinta a la que vivían mis padres".

Imágenes especulares.
Estas imágenes especulares son diferentes y esta diferencia queda reflejada
en su bioquímica. Sólo el enantiómero de la izquierda puede ser
metabolizado por un enzima; el de la derecha no es reconocido por el
enzima como un aminoácido útil. No obstante, el nombre de los dos es
alanina o ácido 2-aminopropanoico, según la IUPAC. Se necesita, pues, una
forma simple de distinguir ambos enantiómeros y de nombrar a cada uno
de ellos de forma inequívoca.

Aunque incluso los enantiómeros tengan la mayor parte de las mismas
propiedades físicas, la naturaleza puede diferenciar fácilmente entre los
enantiómeros. La naturaleza es selectiva.

Clasificación de isómeros
Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula
molecular pero diferente estructura. Se clasifican en isómeros
estructurales y estereoisómeros.
 Los isómeros estructurales difieren en la forma de unión de
sus átomos y se clasifican en isómeros de cadena, posición y
función. Como ejemplo, dibujemos los isómeros estructurales
de fórmula C2H6O .
Solamente existen dos formas de unir los átomos que generan
compuestos diferentes. En el etanol, el oxígeno se enlaza a un
carbono y a un hidrógeno. En el dimetil éter está unido a dos
carbonos. Se trata de isómeros estructurales puesto que los
átomos están unidos de forma distinta en ambas moléculas. Al
pertenecer a diferentes grupos funcionales (alcohol y éter) se les
clasifica como isómeros de función.
Pentano y 2-Metilbutano son isómeros se cadena, ambos de
fórmula C5H12. El pentano es un alcano con cadena lineal
mientras que el 2-Metilbutano presenta una ramificación.

De nuevo obsérvese como los átomos están unidos de forma
distinta en ambas moléculas.
El 2-Pentanol y el 3-Pentanol son isómeros de posición. El grupo
hidroxilo ocupa distinta posición en cada molécula.

Isómeros geométricos o cis - trans La isomería cis-trans
o geométrica es debida a la rotación restringida entorno a
un enlace carbono-carbono. Esta restricción puede ser
debida a la presencia de dobles enlaces o ciclos. Así, el 2-
buteno puede existir en forma de dos isómeros, llamados
cis y trans. El isómero que tiene los hidrógenos al mismo
lado se llama cis, y el que los tiene a lados opuestos trans.

Los compuestos cíclicos, debido a su rigidez, también
presentan isomería geométrica. Así, el 1,2-
dimetilciclohexano puede existir en forma de dos
isómeros. Se llama isómero cis el que tiene los hidrógenos
al mismo lado y trans el que los tiene a lados opuestos.

Quiralidad molecular y enantiómeros
La palabra quiral fue introducida por William
Thomson (Lord Kelvin) en 1894 para designar objetos
que no son superponibles con su imagen especular.
Aplicado a la química orgánica, podemos decir que
una molécula es quiral cuando ella y su imagen en un
espejo no son superponibles.
La quiralidad está a menudo asociada a la presencia de
carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es
aquel que se une a 4 sustituyentes diferentes. Un
ejemplo de carbono asimétrico o quiral lo tenemos en
la molécula de Bromocloroyodometano. La molécula y
su imagen en un espejo son diferentes, ningún giro
permite superponerlas.

Quiralidad: Es una propiedad según la cual un objeto (no necesariamente una
molécula) no es superponible con su imagen especular. Cuando un objeto es
quiral se dice que él y su imagen especular son enantiómeros

Presentan plano de simetría

Espejo para comprobar la quiralidad
Utilice un espejo para comprobar la quiralidad. Un objeto es quiral si su imagen
especular es diferente de la del objeto original.

Las imágenes en un espejo de objetos quirales no se pueden superponer, por lo
que todos los átomos coinciden con el átomo equivalente de la otra molécula

Moléculas no quirales
Un átomo de carbono quiral tiene cuatro sustituyentes
diferentes. Los átomos de carbono con sólo tres grupos
diferentes sobre ellos no son quirales porque las imágenes en
un espejo se pueden superponer.

Un átomo de carbono enlazado sólo a tres grupos diferentes no
es quiral.

Enantiómeros.
Enantiómeros de un átomo de carbono asimétrico. Las dos
imágenes especulares no son superponibles.

Las imágenes no superponibles en un espejo de una molécula
quiral se denominan enantiómeros

Diagrama de cuñas

Comparando los dos diagramas con los modelos tridimensionales se puede notar como
los dos diagramas representan los dos posibles enantiómeros siendo uno la imagen en
el espejo del segundo. La única forma para que las moléculas se puedan sobreponer es
rompiendo y formando dos uniones sobre el centro quiral.

En estos dibujos podemos ver la molécula de Bromocloroyodometano y su
enantiómero reflejado en el espejo.

Isómeros con un sólo carbono asimétrico
Compuestos con un carbono asimétrico, como puede ser el
2-clorobutano, pueden existir en forma de dos isómeros.
El carbono 2 es asimétrico, se une a cuatro sustituyentes
diferentes, que son: cloro, metilo, etilo e hidrógeno. La
presencia del carbono asimétrico (centro quiral) permite la
existencia de dos estereoisómeros (enantiómeros) que se
diferencian por la diferente disposición espacial de los
sustituyentes entorno al carbono asimétrico.
La molécula que resulta de poner el cloro hacia nosotros no
es igual a la molécula te tiene el cloro al fondo. Estas
moléculas no se pueden superponer mediante giros, son
diferentes. Colocadas de forma adecuada puede verse que
son imágenes especulares.

Imagen especular del 2-clorobutano

Diastereoisómeros
Son moléculas que se diferencian por la disposición espacial
de los grupos, pero que no son imágenes especulares. Un tipo
de diastereoisómeros son los isómeros geométricos
(alquenos cis y trans). Para que dos moléculas sean
diastereoisómeros es necesario que al menos tengan dos
centros quirales. En uno de los centros los sustituyentes están
dispuestos igual en ambas moléculas y en el otro deben
cambiar.

Nomenclatura de enantiómeros
 Es necesaria una nomenclatura que distinga los
estereoisómeros de una molécula. Así, en el caso del 2-
Clorobutano la notación debe distinguir un enantiómero
del otro. Cahn, Ingold y Prelog desarrollaron unas reglas
que permiten distinguir unos estereoisómeros de otros.
Regla 1.- Dar prioridades a cada uno de los cuatro átomos
enlazados directamente al carbono asimétrico. Esta
prioridad se da por N.A. En la molécula el yodo es el grupo
de mayor prioridad, que representamos por “a” y el
hidrógeno el de menor prioridad, que respresentamos por
“d”.

 Regla 2.- Orientar la molécula con el grupo de menor
prioridad hacia el fondo del papel. En el ejemplo anterior el
grupo de menor prioridad es el hidrógeno (grupo d) y está
como puede verse en la figura al fondo del papel (línea
discontinua). Ahora dibujamos una flecha que recorre los
grupos en orden a → b → c. Si el recorrido es en el sentido
de las agujas del reloj, el carbono asimétrico tiene notación
R. Si el recorrido es en sentido contrario la configuración
del carbono es S.

 Regla 3: Cuando dos o más sustituyentes unidos al
centro quiral tengan la misma prioridad, se continua
comparando las cadenas átomo a átomo hasta
encontrar un punto de diferencia.

Regla 4: Los enlaces dobles y triples se desdoblan
considerándolos como si fueran enlaces sencillos

Notación R/S con grupo “d” hacia delante
 En los ejemplos anteriores el grupo d siempre queda por
detrás del plano formado por los tres sustituyentes de más
prioridad. Si el grupo d está hacia nosotros (cuña) la
configuración del carbono es contraria al giro. Veamos un
ejemplo:
En este caso el grupo de menor prioridad está orientado
hacia nosotros. Se dan prioridades, pero la notación del
centro
quiral es contraria al giro.
Así, giramos en el sentido
de las agujas del reloj,
pero la notación es S.

Notación R/S con el grupo de menor prioridad
en el plano

¿Cómo damos la configuración absoluta de un centro
quiral que tiene el grupo de menos prioridad en el plano?
Una solución es girar la molécula para dejar “d” al fondo.
Pero también podemos usar un “truco” que permite
conocer de forma sencilla la configuración absoluta de un
centro quiral. Esta idea se basa en cambiar el grupo d por
el grupo que va al fondo. Un cambio de dos grupos supone
cambiar la notación del centro quiral.

El cambio del hidrógeno por el yodo cambia la notación de
la molécula. Después de hacer el cambio el centro quiral
tiene notación S. Por tanto, la molécula de partida será R.

Simetría en moléculas quirales
Las moléculas que tienen plano de simetría son
superponibles con su imagen especular. Se dice que
son moléculas aquirales.
Un plano de simetría divide a la molécula en dos
mitades, que son imágenes especulares una de la otra.

Moléculas aquirales por tener plano de simetría

El cis-1,2-diclorociclopentano tiene un plano de simetría
especular. Cualquier compuesto con un plano de simetría
especular interno no puede ser quiral.

Un plano de simetría divide la molécula en dos imágenes
especulares internas, por lo que todos los átomos se reflejan
entre sí a través del plano especular interno. Los planos de
simetría pueden atravesar los átomos dividiéndolos en dos.

A continuación se
puede observar
que el trans-1,2-
diclorociclopentan
o no tiene plano
de simetría
especular. Los
átomos de cloro
no se reflejan uno
en otro a través de
un hipotético
plano especular.

Los compuestos cíclicos disustituidos, tales como trans-1,2
dicloropentano son quirales porque no tienen un plano de
simetría especular interna.

Un átomo de carbono con dos sustituyentes idénticos (sólo
tres sustituyentes diferentes) normalmente tiene un plano de
simetría especular interno. La estructura no es quiral.

Solamente los compuestos con átomos de carbono quirales
tienen la posibilidad de ser quirales.

El cis y el trans 1,4-dimetilciclohexano

Existen como estereoisómeros pero no como
enantiómeros por presentar plano de simetría

Moléculas con varios centros quirales
 Máximo número de estereoisómeros
 El número máximo de estereoisómeros que presenta
una molécula puede calcularse con la fórmula (2n),
donde n representa el número de carbonos
asimétricos. Así una molécula con 2 centros quirales
presenta 4 estereoisómeros.

Estereoisómeros de 2-Bromo-3-clorobutano

LA FORMA MESO

¿Por qué en el
caso del ácido tartárico (ácido 2,3-
dihidroxibutanodioico), con dos estereocentros, sólo se conocen
tres estereoisómeros? ( debería se 4, debido a la fórmula 2n)

(+)-tartaric acid: [α]D = +12º m.p. 170 ºC

(–)-tartaric acid: [α]D = –12º m.p. 170 ºC

meso-tartaric acid: [α]D = 0º m.p. 140 ºC

Una forma meso es un compuesto que contiene dos o más
estereocentros y es superponible con su imagen especular.
Los compuesto meso contienen un plano de simetría que divide la
molécula en dos, de tal forma que una mitad es la imagen especular de la
otra

Aunque las formas meso presentan carbonos
asimétricos, el plano de simetría elimina su quiralidad

Estereoisómeros de 1,2-Dimetilciclohexano

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.
¿Qué es luz polarizada? La luz normal consiste en ondas
electromagnéticas que vibran en todas las direcciones. Cuando la
luz pasa a través de un polarizador (prisma de Nicol) las ondas
electromagnéticas vibran en un plano. Este plano de oscilación
coincide con el plano de propagación de la onda.
Enantiómeros y la luz polarizada Cuando la luz polarizada
pasa a través de una cubeta que contiene una sustancia quiral, se
produce una rotación en el plano de polarización. Las sustancias
quirales rotan la luz polarizada y se dice de ellas que son
ópticamente activas (presentan actividad óptica). Aquellas
sustancias que no producen rotación en la luz polarizada son
ópticamente inactivas.

 Dextrógiro y levógiro
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 (-).
Los enantiómeros rotan la luz polarizada el mismo
ángulo pero en sentidos opuestos. Mediante un
polarímetro puede medirse dicho ángulo.

Diagrama esquemático de un polarímetro.

La luz de una lámpara de sodio pasa a través de un filtro que selecciona la
luz amarilla de emisión (la línea D). Esta luz polarizada pasa por la celda de
muestra que contiene una solución del compuesto que se está analizando.
Solamente los compuestos quirales tienen una actividad óptica y pueden
girar el plano de la luz polarizada. La luz que deja la celda de la muestra
pasa a continuación a través de un segundo filtro polarizador que se puede
girar hasta que se observe que la luz determina la magnitud y la dirección
de la rotación óptica.

Proyección de Fischer
Proyectar consiste en dibujar en dos dimensiones (plano) una
molécula. En la proyección de Fischer la molécula se dibuja en
forma de cruz con los sustituyentes que van al fondo del plano en
la vertical y los grupos que salen hacia nosotros en la horizontal, el
punto intersección de ambas líneas representa el carbono
proyectado.

Aunque se acostumbra a dejar la cadena carbonada en la vertical,
(proyección Fischer correcto) puede girarse la molécula de
diferentes formas dando lugar a proyecciones de Fischer
aparentemente diferentes, pero que en realidad representan la
misma molécula.

Configuración absoluta en Proyección de Fischer
Para dar notación R / S en proyecciones de Fischer se
siguen las mismas reglas que para una molécula dibujada
en el espacio.
1 . Se dan prioridades por números atómicos a los
sustituyentes que parten del carbono asimétrico.
2. Se gira comenzando por el grupo de prioridad (a) hacia
(b) y (c). Si el grupo (d) se encuentra en la vertical, el giro
en el sentido de las agujas da notación R y en sentido
contrario a las agujas S.
Cuando el grupo (d)
Se encuentra en la
horizontal es lo
contrario

 Algunos ejemplos

Puede comprobarse en estas moléculas que cuando se
intercambia la posición de dos sustituyentes en una
proyección de Fischer la notación R/S del centro quiral
cambia.

Ahora haremos la proyección de una molécula con dos centros
quirales

 Para proyectar una molécula en Fischer es
necesario dibujarla en la conformación
eclipasada. Los sustituyentes que nos quedan en
el plano van colocados arriba y abajo en la
proyección. Los grupos que salen hacia nosotros
(cuñas) se disponen a la derecha en la proyección,
y los que van al fondo (lineas a trazos) se disponen
a la izquierda.

 Notación R/S a una proyección de Fischer con dos centros
quirales.

 La notación R/S puede utilizarse para dibujar una molécula
en proyección de Fischer, o bien, para pasar de la
proyección de Fischer a la forma espacial de la molécula.

Paso de Newman a Fischer
Para convertir proyecciones de Newman en
proyecciones de Fischer se dibuja la forma espacial de
la molécula, disponiéndola en conformación eclipsada
para hacer la proyección de Fischer.

Proyección en Caballete
En la proyección de caballete (también llamada en
prespectiva) la línea de observación forma un ángulo
de 45º con el enlace C- C. El carbono más proximo al
observador se encuentra abajo y a la
derecha. Mientras que el más alejado está arriba a la
izquierda.
Para hacer la proyección de Newman nos situamos
frente al carbono señalado con la flecha, este carbono
se representa por un punto (rojo), de él parten tres
sustituyentes orientados del siguiente modo: metilo
arriba; bromo derecha; hidrógeno izquierda. En el
carbono del fondo, representado por un círculo (azul),
hay otros tres sustituyentes: etilo abajo; cloro
izquierda; hidrógeno derecha.

 En la proyección de Newman de la conformación
eclipsada se gira ligeramente el carbono del fondo
(azul) para poder dibujar sus sustituyentes. En la
realidad los sustituyentes del carbono rojo tapan los
del azul.

Mezclas racémicas.
Mezcla equimolar de enantiómeros (50%R, 50%S). Un enantiómero
gira el plano de luz polarizada el mismo ángulo pero en sentido
contrario que el otro. La mezcla en igual proporción de ambos
enantiómeros no muestra rotación óptica y es por tanto ópticamente
inactiva
A las mezclas racémica se les llama racematos. Una mezcla racémica
se simboliza escribiendo (±), (d,l) o (R,S) antes del nombre del
compuesto. Por ejemplo, el 2-butanol racémico se simboliza por
(±)-2-butanol , «(d,l)-2-butanol» o (R,S)-2-butanol.

2-Butanol racémico
La hidrogenación de la 2-butanona forma el 2-butanol
racémico. El hidrógeno se adiciona desde cualquier lado del
doble enlace. La adición de H2 por un lado da lugar al
producto (R), mientras que si se adiciona por el otro lado se
obtiene el producto (S).

Muchas reacciones forman mezclas racémicas de productos,
especialmente cuando el materia inicial es aquiral y el
producto es quiral

Separación de Enantiómeros
Dificultades en la separación de racematos
Los enantiómeros tienen casi todas las propiedades físicas
iguales, puntos de fusión, ebullición, solubilidad. Tan sólo se
diferencian en la rotación de la luz polarizada. Por tanto la
separación de enantiómeros no puede realizarse por los
métodos físicos convencionales (destilación, cristalización.....).
La solución al problema se basa en la diferencia entre las
propiedades físicas de los diastereoisómeros, los cuales si
poseen puntos de fusión, ebullición y solubilidades diferentes
que permiten separarlos.
Separación via diastereoisómeros
Vamos a buscar una reacción que convierta la mezcla racémica
en una mezcla de diastereoisómeros, por unión de cada
enantiómero a un reactivo quiral. Esta mezcla se separa por
cristalización fraccionada, destilación o cromatografía de los
diastereoisómeros. Para finalizar se rompe el enlace que une
cada enantiómero con el reactivo quiral y se separan ambos,
obteniéndose los enantiómeros puros.

RESOLUCIÓN DE RACEMATOS

La separación de enantiómeros de mezclas racémicas se denomina
resolución. Hay diferentes procedimientos para la resoluciónde mezclas
racémicas pero los más utilizados son la resolución química (resolución
enantiomérica) y la resolución cromatográfica.

La resolución enantiomérica consiste en la separación de
los enantioméros de la mezcla racémica mediante su
conversión en una mezcla de diastereoisómeros. Para ello, la
mezcla de enantiómeros se hace reaccionar con compuesto
quiral que recibe el nombre de agente de resolución.

Método de resolución química: Resumen

Cromatografía quiral de enantiómeros
Los enantiómeros del racémato forman complejos
diastereoméricos con la sustancia quiral del relleno de
la columna. Uno de los enantiómeros se enlaza con
más fuerza que el otro, por lo que se mueve más
lentamente a través de la columna.
La interacción diferente entre los diastereómeros y el
relleno de la columna es la base de la cromatografía
quiral. Un diastereómero interactuará más con el
relleno de la columna, mientras que el otro
diastereómero, que interactúa menos, puede pasar a
través de la columna y salir de la columna primero.

Enantiomería en compuestos con restricción
conformacional
Este bifenilo tetrasustituido no puede transformarse en su conformación simétrica
porque los átomos de yodo y de bromo son demasiado voluminosos. La molécula
está «bloqueada» en una de las dos conformaciones alternadas quirales,
enantioméricas

Algunas moléculas pueden ser quirales, aunque no tengan ningún átomo de
carbono asimétrico. Las moléculas están «bloqueadas» en una de las dos
conformaciones posibles que son imágenes especulares no superponibles y, por
tanto, se las considera enantiómeros.

Quiralidad en los alenos
El átomo de carbono 3 de este aleno es el que tiene
hibridación sp. Los átomos de carbono 2 y 4 tienen
hibridación sp2, pero sus planos son perpendiculares
entre sí. Ninguno de los átomos de carbono va unido a
cuatro átomos diferentes, por lo que no hay átomos de
carbono asimétricos; sin embargo, el 2,3-pentadieno es
quiral, según se puede comprobar con los modelos y con
la siguiente representación de los enantiómeros.
El átomo de carbono central de un aleno tiene
hibridación sp y es lineal, mientras que los átomos de
carbono de los extremos tienen hibridación sp2 y son
trigonales. Los alenos son quirales cuando cada uno de
los átomos de carbono tienen al final dos sustituyentes
diferentes

Reconocimiento quiral
Reconocimiento molecular de la epinefrina por un
enzima. Sólo el enantiómero levógiro encaja en el
sitio activo del enzima.
La naturaleza puede diferenciar fácilmente los
enantiómeros. Los sitios activos de los enzimas
normalmente se diseñan para alojar solamente uno
de los enantiómeros con objeto de formar el
complejo enzima-sustrato. El otro enantiómero
no encajará en el sitio activo del enzima, por lo que
no mostrará actividad bioquímica.

Estereoquímica de las Reacciones
Formación de estereoisómeros
Vamos a ver como las reacciones químicas pueden
introducir quiralidad en las moléculas, obteniéndose
productos en forma de mezclas racémicas o bien mezclas
de diastereoisómeros.
Halogenación del butano en C2

El mecanismo de esta reacción consta de tres etapas:
iniciación, propagación y terminación. La propagación es la
etapa que determina la estereoquímica del producto final.

El producto se obtiene como mezcla racémica, debido a la
formación de un radical plano que es halogenado por las dos caras.
Los hidrógenos enantiotópicos son químicamente equivalentes y
el bromo los sustrae con la misma velocidad. El radical generado
es plano y los lóbulos son atacados con igual probabilidad por el
bromo molecular, lo que produce 2-bromobutano racémico.

Halogenación del (S)-2-Clorobutano en C3
La reacción de halogenación con bromo del(S)-2-
Clorobutano sobre el carbono C3 tiene el siguiente
forma:

Las etapas de propagación que determinan la
estereoquímica del producto formado son:

La halogenación de la posición C3 conduce a diastereoisómeros.
Las caras del radical formado no son equivalentes y son atacadas a
distinta velocidad por la molécula de bromo. Se denominan caras
diastereotópicas y los hidrógenos que sustrae el bromo:
hidrógenos diastereotópicos.

Reacción Estereoespecífica y
Estereoselectiva
Reacción Estereoselectiva
Una reacción que conduce de manera predominante a un
esteroisómero es estereoselectiva. Las halogenaciones
radicalarias de hidrógenos diastereotópicos, generan
diastereoisómeros en distinta cantidad se dice por tanto que
son reacciones estereoselectivas.
Reacción Estereoespecífica
Una reacción que conduce de forma exclusiva a un
esteroisómero concreto se dice que es estereoespecífica. En el
tema de sustituciones y eliminaciones veremos que la SN2 es
una reacción que da uno sólo de los posibles estereoisómeros,
por ello es una reacción estereoespecífica.
La halogenación de hidrógenos enantiotópicos conduce a una
mezcla de enantiómeros en igual cantidad, por ello carece de
selectividad alguna

Estereoquímica en la SN2
Ataque del nucleófilo por el lado opuesto al grupo
saliente. Este tipo de aproximación recibe el nombre
de ataque dorsal, produciendo inversión en la
configuración (reacción estereoespecífica)

 Hughes e Ingold observaron que el ión hidróxido
atacaba al sustrato por el lado opuesto al grupo
saliente, produciendo inversión de configuración. La
razón de que el ataque dorsal sea más favorable que el
frontal radica en las repulsiones entre el nucleófilo y el
grupo saliente. La cara opuesta al grupo saliente es
más accesible para el nucleófilo

La SN2 es una reacción estereoespecífica, forma un
sólo estereoisómero, debido a que el ataque del
nucleòfilo es exclusivamente dorsal.

El ataque del cianuro se produce por el lado opuesto
al cloro (desde el fondo ) y sólo se observa la
formación del diastereoisómero dibujado.

Estereoquímica en la SN1
La reacción SN1 transcurre a través de un carbocatión plano, al
que ataca el nucleófilo por ambas caras, dando lugar a una
mezcla de estereoisómeros.

Etapa 1. Disociación del sustrato, formándose el carbocatión
plano

Etapa 2. Ataque del nucleófilo por ambas caras dando lugar a al
formación de dos enantiómeros en igual proporción (mezcla
racémica)

Los productos formados se obtienen en igual cantidad, debido a que
las dos caras del carbocatión son indistinguibles para el agua.

La E2 es una reacción estereoespecífica ANTI
Las eliminaciones bimoleculares (E2) tienen lugar a mayor
velocidad si el grupo saliente está dispuesto anti con
respecto al hidrógeno sustraido

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