titulo quimica clase, Diapositivas de Química Inorgánica

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Mg. Q.F. DANIEL ÑAÑEZ DEL PINO [email protected]

ISOMERÍA

Y

ESTEREOQUÍMICA

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA

Introducción

Se denominan isómeros a aquellos compuestos que tienen idénticas fórmulas moleculares pero

que se diferencian en el orden de los enlaces entre sus átomos o en la disposición de sus

átomos en el espacio.

Para interpretar las diferencias en la propiedades, los químicos imaginaron, el siglo pasado,

que los átomos de una molécula tenían disposiciones espaciales concretas que justificaban sus

diferentes comportamientos.

Isomería de función

Pertenecen a este tipo de isomería los isómeros constitucionales, que se diferencian

unos de otros en que sus grupos funcionales son distintos.

El grupo funcional en ambos isómeros es distinto

C 2 H 6 O

Etanol (CH 3 - CH 2 - OH ) y dimetiléter (CH 3 - O - CH 3 )

El alcohol reacciona con el sodio mientras que con el éter no se observa ninguna

reacción.

Desde el punto de vista físico, el alcohol es un líquido con una temperatura de

ebullición de 78 , 5 °C, mientras que el éter es un gas que se licua a - 23 °C.

Isomería de posición y/o de esqueleto.

Los grupos funcionales son idénticos pero están colocados en posiciones distintas del

esqueleto molecular (isómeros de posición).

Ej: 2 - hexanol y 3 - hexanol

A veces el grupo alquilo tiene una disposición distinta (isómeros de esqueleto o de

ramificación).

Ej: 3 - metil- 2 - pentanol y 2 - hexanol

Se pueden producir los dos casos simultáneamente:

Ej : 3 - metil- 2 - pentanol y 3 - hexanol

CH 3 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

OH

CH 3 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 3 OH

CH 3 CH CH (^) CH 2 CH 3 OH CH 3

CH 3 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 OH

CH 3 CH 2 CH (^) CH 2 CH 2 CH 3 OH

CH 3 CH CH (^) CH 2 CH 3 OH CH 3

Tautomería

Generalmente las formas cetónicas son las más estables, pero cuando la forma enólica se estabiliza (por

enlace hidrógeno o por resonancia) el equilibrio se desplaza.

 Las amidas también pueden estar en equilibrio ceto-enólico:

 Tautomería imina-enamina :

 Tautomería nitro-aci :

C

C H 3

C

O

C H 3 C

O

C H 3

C

O H

C H 2

C H 3

O

C H

%%u s e r d i c t / c h e mL / g r / g r e s t o r eL / t r / t r a n s f o r mx l 0 p plS AR A} { 6- 1s t } b / Or A{ p y- 8d p 0 p y 0 c pn pg sf i l l 0 eoc p 5 a 0 d pwyd p 0 I nx 6 1 6 54 4 6 0[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 2[ 2[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 1[ 0g r c ww p y 0122 - 1 0 gb Wd p / c Y- 2 C h e mC o p y Ri g h td pp p } { s q r tDA} { c ws c 80 p Af i l l- 1c mf i l lmpmp 11111110011111115 e n d 2 ppi xd vo 1 6 6 - 2- 9. 6l t { 1 2 g rr 2 m 2 lr3 9 8 03 5 8 03 9 2 03 9 2 03 5 8 03 2 4 13 5 8 03 5 8 03 9 2 05 8 2 06 1 6 06 1 6 05 8 2 05 4 8 15 8 2 06 1 6 06 4 2 0 4 s cmHA} { d L1 8 0d pm- 1mps 2 d v s m a } b / P T { 8s { d pe x e c } { a lmvmp xo1 6 1 3 Dr a wd vv 0 c mvg r } { p p } { g smgd vx -. 6d pn e gs c Wo 2 b 2b 2 5 C A1 2- 1l p 0 r O 0 ve x e cp yn p5 2 2 04 3 4 04 1 4 03 7 4 63 5 5 23 7 4 64 3 4 04 4 8 04 1 0 74 3 8 04 1 8 03 7 8 63 5 9 23 7 8 64 3 8 04 1 8 04 3 4 0 s tImwFx l1 7 6 1 a tnmp xp yL Bs m 0 b d 0 L a s e ra } { e xpa } { e x1 9 8 6 , 1. 2v 2. 2 5OA} { 1- 9. 6s cn e ga r c npppI g r d i c tL/ g s / g s a v e p 1 em 7 la L 2 s la tpmg spc l i p } b / C t { b slm4 03 9 8 03 9 2 03 9 2 03 5 8 03 2 4 13 2 4 13 2 4 13 5 8 04 1 9 46 1 6 06 1 6 05 8 2 05 4 8 15 4 8 15 4 8 16 4 2 06 4 2 03 9 2 0 s tL / x l / t r a n s l a t eln e g } i f / p y 0 OBp pn - 1 n pe xwypmolvmc pv 0 s t } b / HA{ l W3. 3 7 5S Ar o1 6. 8s t } { 0 11 p8 0 P r e pg rnn1 9 8 7 ,1 4 5m- 1l pp x 01 v1 2 8 c o u n t t o mr a Rn p 9 0a cln / e xwx s gf i l l 2 4 1 4 0 ] B3 7 4 6 ] B3 5 5 2 ] B3 7 4 6 ] B4 1 4 0 ] B4 1 4 0 ] B4 7 6 0 ] B4 2 5 44 1 8 03 7 8 6 ] B3 5 9 2 ] B3 7 8 6 ] B4 1 8 0 ] B4 1 8 0 ] B4 3 4 0 ] B4 6 2 0 ] B4 1 4 0 d pd pvDA} { d Lp xp ys cb di xs2 0 g ss ca cp yOB/ b Lb WAr d i c t0. 6a Lr a dr o 8 a tc vf i l le mmS Ad p 0 p x 0 n 1 2 0 C a mp0. 3 0 x L / i e / i f e l s e1 2 0 0 g r 7 5 1 4 03 8 9 15 8 2 0DS t mDL Bp 011 m- 9. 6xpb de q { DD} { DS } i e e y1. 2 0 DA} { c wmp ylp y 8 - 1c h e m p u tl } f o rn e { b Wmmta r k { b s1. 5 d pmg rxr o te n d } b / Db { b s { d p b r i d g e1 8 0r a dp x 1 - 1C A p[ 6 r omp yvr O- 1n / e y 2 b Wr4 1 0 04 1 5 74 2 8 9 b 1b 1L / S { s fps c 2 1. 6 0 c m 0 / w c h e m 001 d i c tS AOA} { 1d vgsI t r / d yla A1 8 0d pa c - 1l t { - 1 0 a } i e } b / W Wa } i e } b / B W { wD 5 p yp 0 a cs t 0 b se3 5 8 0 x 2 -. 6s mxeDA} { d L 0 p4 8 4 04 1 6 66 0 8 1 S c i e n t i f i c smm- 8lp xs c 0 n e { b W 5 d v } { b d } i ed i c t 6 n pp 8 g r } { g sd xgb e g i nL / i x / i n d e xp y 3 r o t m1 8 0c p1 2- 1- 1 x / d x 2. 2- 1s la2 4. 6 1 lp ys t } { As cDL B 0 - 1 52 4 7 6 0 0 } b / d A{ [ 3n / d xl p4 1 0 04 3 0 64 1 3 5 s q r ts cp xc m 0 1 6g 4 rs c- 1 0 b e g i n / v e r s i o na r cr2. 2 5 1 p xr pg s3 6 0 2 g iS Pa cg st y p e [ ] t y p ed v pxs- 4. 8n e g } i f / p xp y 0 s1 2rDS tS A9 0 { g ss md v / b dxm 02 ] B] B m 00 1 8 0d p0. 5 1 a l 032 on e g wFC o mvS ADA} { 2. 2 5C Apr OL Ba r cOBd yAr b e g i nc wvl WL / l / l i n e t op ya c 1 e q { DB} { DS }C B[ 8 wDS ] } b / d L{ d0. 6 r e v { n e g } is t } { 0 p p2 5. 8l wm 6 DA} { c wOA} { 1a cg ss gr 1 n / d ye1 6 p u t i n g ,- 2g sx } i f l pp x1 6C B1 3 2 b e g i n 2 o- 1es c 5 2. 20. 5c Wp xf i l l / N b sd vm 1 d vc Xc vxp y 00 s 1 e q { d- 11 2 r Ox rn p 2 4s gn p S A- 1n pp 0 1 6es e 0 daepr 5 slwns-lr 1

N H

O (^) N O H

H 2 C CH NH CH 2 CH NH

H

forma imina forma enaminaH

N O

O

H 3 C N^ O

O

H 2 C H

forma nitro forma aci

Estas dos formas no son isómeros geométricos ya que la libre rotación entorno al enlace simple

convierte una forma en otra (confórmeros)







El doble enlace no permite la libre rotación lo que puede generar dos estructuras distintas dependiendo de la posición de los grupos A y B en el espacio: son isómeros geométricos.

Isomería geométrica.

a) Efecto de la isomería geométrica sobre las propiedades físicas

1,2-dicloroeteno

But- 2 - eno

Isómero Punto Fusión °C Punto Ebullición °C

cis - 80 60

trans - 50 48

Isómero Punto de Fusión °C Punto Ebullición °C

cis - 139 4

trans - 106 1

Cl

H

H

Cl

H

Cl Cl

H

trans -1,2-dicloroetano^ cis -1,2-dicloroetano

b) Nomenclatura de isómeros geométricos

En estos casos la designación cis y trans resulta muy confusa, por lo que hay que

buscar en forma general para diferenciar entre estos isómeros.

El modo general para describir los sistemas con doble enlace (especialmente los

alquenos) consiste en el sistema de nomenclatura E, Z que se rige por las

siguientes reglas:

CH 3

H

C 3 H 7

C 2 H 5

CH 3

Cl

C 3 H 7

C 2 H 5

3-etil-2-hexeno 2-cloro-3-etil-2-hexeno

ClCH 2 CH 2

H

CH 3

H

H

ClCH 2 CH 2

CH 3

H

cis- 5-cloro-2-penteno trans -5-cloro-2-penteno

Regla 1 :

Si los átomos unidos al átomo de carbono en estudio son distintos, tienen prioridad

los del número atómico más alto sobre los del número atómico más bajo y si se trata

de dos isótopos, se consideran por orden decreciente de masa atómica.

Ej : Br ( 35 ) > Cl ( 17 ) > O ( 8 ) > N ( 7 ) > C ( 6 ) > H ( 1 )

D > H y 13 C >^12 C

Cl

CH 3

H

CH 3

(E)- 2-Clorobut-2-eno

Prioridad Alta

Prioridad Alta Prioridad Baja

Prioridad Baja

Cl

CH 3

CH 3

H

(Z)- 2-Clorobut-2-eno

Prioridad Alta Prioridad Alta

Prioridad Baja Prioridad Baja

Reglas de prioridad

Regla 2 : Cuando los átomos unidos al átomo de carbono son idénticos (y no sirve la primera regla), se sigue la secuencia, es decir, se recurre a la comparación de los átomos unidos a ellos y, si es preciso porque fueran también iguales, a los siguientes, etc, teniendo en cuenta que si los átomos son iguales pero en número diferente, tiene prioridad el sustituyente con más átomos de rango superior.

Ej : - CH 2 - OH > - CH 3 porque O > H

• CH 2 - Br > - CH 2 - OH porque Br > OH
• CH 2 - CH 3 > - CH 3 porque C > H CH 3 CH 2

CH 3

CH 2 CH 3

CH 2 CH 2 CH 3

(E)- 4-Etil-3-metil-3-hepteno

Prioridad Alta

Prioridad Alta Prioridad Baja

Prioridad Baja

En algunas moléculas cíclicas simétricas (al menos disustituidas), los átomos del

ciclo definen un plano. Un sustituyente se sitúa hacia una cara de este plano

mientras que el otro puede estar situado hacia el mismo lado o hacia el lado

opuesto.

Cis- 1,3-Diclorociclobutano Trans- 1,3-Diclorociclobutano

Cl Cl

Cl

Cl

Trans- decalino Cis - decalino

Isomería de los ciclos y los sistemas complejos.

Representación de la estereoquímica de las moléculas

Representación proyectiva (CRAM)

Representación en perspectiva

Enlace en el plano Enlace hacia el frente Enlace hacia atrás

Representación de la estereoquímica de las moléculas

Representación de Fischer.

La proyección de Fisher es una forma estándar de dibujar en dos dimensiones átomos de

carbono tetraédricos y sus sustituyentes.

En esa proyección cada carbono tetraédrico se representa como una cruz en la que, las líneas

horizontales se dirigen hacia afuera del papel y las verticales hacia adentro.

H

CH 3 CH 2 CH 3

Br

H

CH 3 Br

CH 2 CH 3

H

CH 3

Br CH 2 CH 3

H

CH 3

Br CH 2 CH 3

Estructura de

trazos y cuñas

Estructura de

Fisher

H

CH 3

CH 3 CH 2 Br

H

CH 3

CH 3 CH 2 Br

Estructura de

trazos y cuñas

Estructura de

Fisher

Representación de la estereoquímica de las moléculas

La representación de Fisher se puede hacer marcando los enlaces que estén delante del plano con trazo grueso y los situados detrás con trazo discontinuo, pero generalmente los diferentes enlaces se presentan con trazos normales, aunque se sobre entiende que los sustituyentes representados a derecha e izquierda de la línea vertical están por encima del plano de representación y los representados arriba y abajo, por debajo de ese plano. Por convención general la cadena carbonada se presenta en la vertical poniendo el carbono más oxidado en la parte superior.

CH 2 OH

HO

CHO

H

HO H

H OH

CHO

CH 2 OH

HO H

HO H

H OH

H OH H OH

1 2 C C

C^2 C^1

C

O

H

OH

H

H

OH

H

OH H

HO HO

H H