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Estereoquímica: Moléculas Quirales

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� Isomerismo: Isómeros Constitucionales y Estereoisómeros� Estereoisómeros son isómeros con la misma formula

molecular y la misma conectividad de átomos pero diferente ordenamiento en el espacio

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� Enantiómeros: Estereoisómeros cuyas moléculas son imágenes especulares no superponibles

� Diastereómeros: Estereoisómeros cuyas moléculas no son imágenes especulares una de la otra�Ejemplo: isómeros cis y trans (doble enlace)

�Ejemplo: isómeros cis y trans de cicloalcanos

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� Enantiómeros y Moléculas Quirales�Moléculas Quirales

� No superponibles con su imagen especular� Pueden existir como par de enantiómeros

�Par de enantiómeros� Una molécula quiral y su imagen especular

�Molécula Aquiral � Superponible con su imagen especular

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�Ejemplo: 2-butanol� I y II son imágenes especulares una del otro (figuras a y b)� I and II no son superponibles y por lo tanto son enantiómeros (figura c)� 2-butanol es una molécula quiral

�Ejemplo: 2-propanol� No quiral

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�Molécula quiral� Una molécula con un carbono tetraédrico enlazado a cuatro grupos diferentes

siempre será quiral� Una molécula con mas de una carbono tetraédrico unido a cuatro grupos

distintos no siempre es quiral� Intercambiar dos grupos en un centro tetraédrico convierte un enantiómeros en el

otro.

�Centro estereogénico o estereocentro� Un átomo que contiene grupos de tal naturaleza que un intercambio de

cualesquiera de los de ellos producirá un estereoisómeros� Carbonos en un centro estereogénico se designan con un asterisco

�Ejemplo: 2-butanol

Realizar problema 5.4

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Demuestre la validez de lo que se ha representado en la figura

utilizando la construcción de modelos.

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� La importancia Biológica de la quiralidad�La unión especifica de un receptor quiral a una molécula quiral es

usualmente favorable en una sola forma

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� Pruebas de la quiralidad: Planos de simetría�Plano de simetría

� Es un plano imaginario que bisecta una molécula de tal forma que las dos mitades son imágenes en el espejo una de la otra

� Una molécula con un plano de simetría no puede ser quiral

�Ejemplo� 2-Cloropropana (a) tiene un plano de simetría pero el 2-clorobutano (b) no

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� Nomenclatura de Enantiómeros: El sistema R,S

� También llamado el sistema Cahn-Ingold-Prelog� Los cuatro grupos unidos al estereocentro son

asignados de la prioridad mas alta (a) a la más baja (d)

� La prioridades son asignados de acuerdo a:� Los átomos con mayor numero atómico tienen una prioridad más alta

�Si la prioridad no puede ser asignada directamente a los átomos unidos directamente, se examina el siguiente nivel de átomos

�Ejemplo

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� La molécula se rota para poner el grupo de menor prioridad atrás�Si los grupos descienden en prioridad (a,b, c) en la dirección de

las manecillas del reloj el enantiómero es R�Si los grupos descienden en prioridad en la dirección contraria de

las manecillas del reloj el enantiómero es S

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� Los grupos con doble o triple enlace se les asignan prioridades como si ambos átomos estuviera duplicados o triplicados

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� Problema: A y B son identicos o enantiomeros?

�Manipule B hasta ver si llegar a ser superponible con A

�Intercambia 2 grupo para convertir B en A� Un intercambio de grupos conduce al enantiómero de B� Dos intercambios de grupos lleva de vuelta a B

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� Propiedades de los Enantiómeros: Actividad Óptica� Los enantiómeros tienen casi mas mismas propiedades

físicas (punto fusión, ebullición, densidad)� Sin embargo, los enantiómeros aislados hacen girar el

plano de luz polarizada en iguales cantidades, pero en direcciones opuestas.

� Luz polarizada en un plano�Oscilación del campo eléctrico de la luz ordinaria se produce en

todos los planos posibles perpendiculares a la dirección de propagación

�Si la luz pasa a través de un polarizador sólo un plano emerge

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� The Polarimetro

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� Rotación Especifica�Un tubo de muestras vacío o uno que contiene una molécula

aquiral no girará la luz polarizada en un plano�Una sustancia ópticamente activa (por ejemplo, un enantiómero

puro) girará la luz polarizada en un plano

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� La rotación específica de los dos enantiómeros puros de 2-butanol son iguales pero opuestas

� No existe una correlación directa entre la designación R, S de un enantiómero y la dirección [(+) o (-)] en la que gira la luz polarizada plana

� Mezcla Racémica�Una mezcla 1:1 de enantiómeros�No hay rotación óptica neta �A menudo designado como (+)

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� Formas racémicas y exceso Enantiomérico� A menudo la mezcla de enantiómeros estará

enriquecida en un enantiómero�Uno puede medir el exceso enantiómero

� Ejemplo : la rotación óptica de una muestra de 2-butanol es +6.76o. ¿Cuál es el exceso Enantiomérico?

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� La síntesis de moléculas quirales� La mayoría de las reacciones químicas en las cuales se

producen moléculas quirales estas se producen en formas racémicas

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� Moléculas con más de un estereocentro� El numero máximo de estereoisomeros disponibles no

excede 2n, donde n es igual al número de centros estereogénicos tetraédricos

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� Hay dos pares de enantiómeros (1, 2) y (3,4)�Los enantiómeros no son fácilmente separables por lo que 1 y 2

no se pueden separar uno del otro

� Diastereomeros: estereoisomeros que no son imágenes especulares el uno del otro�Por ejemplo 1 y 3 o 1 y 4�Tienen diferentes propiedades físicas y pueden ser separados

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� Compuestos Meso� Algunas veces moléculas con 2 o más centros

estereogénicos tendrán menos del máximo de estereoisómeros

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� Compuestos Meso: aquiral debido a la presencia de centros estereogénicos�Sin actividad óptica�Superponibles con su imagen especular�Tiene un plano de simetría

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� Nomenclatura de los compuestos con mas de un estereocentro� la molécula es manipulada para permitir la asignación

de cada centro estereogénico por separado� Este compuesto es (2R, 3R)-2,3-dibromobutane

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� Formulas de proyección de Fischer� Una representación 2-dimensional de moléculas

quirales�Las líneas verticales se proyectan por detrás del plano del papel�Las líneas horizontales representan los enlaces que se proyectan

hacia afuera del plano del papel

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� Stereoisomerism of Cyclic Compounds� 1,4-dimethylcyclohexane

�Neither the cis not trans isomers is optically active�Each has a plane of symmetry

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� 1,3-dimethylcyclohexane�The trans and cis compounds each have two stereogenic centers�The cis compound has a plane of symmetry and is meso�The trans compound exists as a pair of enantiomers

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� Relación de Configuraciones a través de reacciones en las cuales no se rompen enlaces de estereocentros

�Una reacción que tiene lugar en una forma que los enlaces de carbono estereogénicos no se rompen se dice que ocurren con retención de la configuración

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� Configuración Relativa: la relación entre estereocentroscomparables en dos moléculas diferentes�(R)-1-Bromo-2-butanol y (S)-2-butanol tienen la misma

configuración relativa

� Configuración Absoluta: la orientación real 3-dimensional de los átomos en una molécula quiral �Puede ser determinada por cristalografía de rayos X

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� Moléculas quirales que no poseen átomos Tetraédricos con cuatro grupos diferentes� Atropoisomero: isómeros conformacionales que son

estables

� Alenos: contiene dos dobles enlaces consecutivos

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Realice los ejercicios 5.25, 5.26, 5.28 y 5.31