La estereoquímica es la rama de la Química que se ocupa
de los aspectos tridimensionales de las moléculas.
Isómeros
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Isómeros que poseen diferente estructura.
1) De cadena
2,2-dimetil, butano hexano
…ISÓMEROS ESTRUCTURALES
Bromuro de hexilo 3-Bromuro de hexilo
2) De posición de un átomo o grupo
…ISÓMEROS ESTRUCTURALES
…ISÓMEROS ESTRUCTURALES
3) De función
3-pentanona Pentanal
ESTEREOISÓMEROS
Isómeros espaciales o estereoisómeros: presentan la
misma secuencia de átomos, pero diferente disposición
...
1) Conformacionales: se pueden interconvertir por rotación
alrededor de un enlace .
ECLIPSADA ESCALONADA
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CONFORMACIONES (ANÁLISIS CONFORMACIONAL)
El enlace C-C simple
tiene libertad de giro a lo
largo de su eje. Eso
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Representación Alternadas Eclipsadas Alternadas
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Naturaleza en la tensión en los anillos
 Casi todos los cicloalcanos no son planos, adoptan conformaciones
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La molécula es parcialmente
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La consecuencia de este movimiento de inversión de la conformación silla es que
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Nomenclatura E – Z en alquenos
Se refiere a la estereoquímica alrededor de un doble enlace en
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H
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II. Enantiómeros u Ópticos. Son isómeros que tienen la
misma disposición estructural de átomo con átomo, pero se
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Los enantiómeros solo se presentan en los compuestos cuyas moléculas son
quirales.
Se define como molécula quiral aquélla ...
Presentan plano de simetría
Los objetos (las moléculas) que pueden superponer sus imágenes especulares
son aquirales.
La quiralidad de las moléculas p...
En todas las moléculas que contengan un solo carbono quiral, habrá la
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Si dos o más grupos unidos a un átomo tetraédrico son iguales, la molécula
puede superponerse sobre su imagen especular y ...
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En este último ejemplo, si tratamos de superponer ambas moléculas girando
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Los enantiómeros presentan propiedades físicas idénticas, con la
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Nomenclatura de los isómeros configuracionales
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CH(CH3)2
H
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Resumen general de las bases de estereoisomería en compuestos orgánicos. (No es de mi autoría, fue parte de un Curso de Química Orgánica 1 (E.P.N.) pero lo comparto para su uso gratuito)

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  1. 1. La estereoquímica es la rama de la Química que se ocupa de los aspectos tridimensionales de las moléculas. Isómeros Estereoisómeros Configuracionales Enantiómeros Diasterómeros Conformacionales Estructurales
  2. 2. Isómeros que poseen diferente estructura. 1) De cadena 2,2-dimetil, butano hexano …ISÓMEROS ESTRUCTURALES
  3. 3. Bromuro de hexilo 3-Bromuro de hexilo 2) De posición de un átomo o grupo …ISÓMEROS ESTRUCTURALES
  4. 4. …ISÓMEROS ESTRUCTURALES 3) De función 3-pentanona Pentanal
  5. 5. ESTEREOISÓMEROS Isómeros espaciales o estereoisómeros: presentan la misma secuencia de átomos, pero diferente disposición espacial. 1) Conformacionales 2) Configuracionales
  6. 6. 1) Conformacionales: se pueden interconvertir por rotación alrededor de un enlace . ECLIPSADA ESCALONADA H CH3HO H CH3 Br H HO CH3 Br HCH3
  7. 7. CONFORMACIONES (ANÁLISIS CONFORMACIONAL) El enlace C-C simple tiene libertad de giro a lo largo de su eje. Eso provoca diferentes conformaciones en la molécula del alcano Conformación Vista lateral Vista frontal Alternada Eclipsada Nota: No son isómeros, porque a temperatura ambiente se interconvierten con mucha facilidad ANÁLISIS CONFORMACIONAL DEL ETANO
  8. 8. Representación Alternadas Eclipsadas Alternadas Líneas y cuñas Caballete Newman
  9. 9. El giro en torno al enlace simple C-C provoca acercamientos entre otros orbitales. Eso tiene repercusión en el contenido energético de la molécula
  10. 10. Naturaleza en la tensión en los anillos  Casi todos los cicloalcanos no son planos, adoptan conformaciones tridimensionales para adoptar ángulos de enlace casi tetraédricos.  Varios factores, además de la tensión de ángulos, intervienen en la determinación de las formas y de energías totales de los cicloalcanos. Uno de estos factores es la barrera hacia la rotación del enlace (tensión torsional).  Hay tensión torsional en los cicloalcanos si cualquier par de enlaces C-H vecinos eclipsa el uno al otro. En los cicloalcanos superiores las tensiones de torsión se minimizan porque adoptan conformaciones plegadas no planas. Además existe otro factor que contribuye a la tensión total de los alcanos, que es la tensión estérica
  11. 11. Los átomos de carbono en los alcanos acíclicos presentan ángulos de enlace de 109,5º. Un cicloalcano requiere por su geometría ángulos de enlace diferentes de 109,5º, los orbitales de sus enlaces carbono-carbono no pueden conseguir un solapamiento óptimo y el cicloalcano estará afectado de una tensión angular. El ángulo interno del ciclopropano es de 60 . El enlace C-C es mucho más débil que en un alcano lineal Los hidrógenos de carbonos contiguos están eclipsados. Esto confiere una tensión torsional . En los acíclicos los hidrógenos pueden adoptar una conformación alternada donde se minimicen sus interacciones estéricas y orbitálicas. Teoría de las tensiones. Adolf Won Baeyer (Premio Nobel en 1905) Los cicloalcanos son menos estables debido a las tensiones producidas en el anillo
  12. 12. CICLOBUTANO La molécula es parcialmente alabeada. Se observa rápida interconversión de una forma plegada a otra. Con esta distorsión se alivia parcialmente la tensión producida por los ocho hidrógenos eclipsados. A costa de aumentar algo la tensión angular se disminuye la tensión torsional.CICLOPENTANO H H H H H H H H H H Si fuera plano los ángulos serían de 108º, cercanos a los del tetraedro. Sin embargo, tal disposición plana poseería diez interacciones H-H eclipsadas El plegamiento del anillo reduce este efecto, tal como se indica en la estructura. Aunque el plegamiento libera tensión torsional, también aumenta la tensión angular H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H conform ación de sobre conform ación de m edia silla C C H H HH H H H H C C C HH H H H H HC C C H rápido107º 1.551A 1.109A
  13. 13. CICLOHEXANO El ciclohexano es especial puesto que no tiene tensión de anillo. Probablemente esta es la causa de que sea una unidad muy abundante en sustancias naturales. ¿Por qué? Si el ciclohexano fuera plano, el anillo tendría un ángulo interno de 120º, muy inadecuado para un hibridación sp3. Además, todos los hidrógenos estarían eclipsados En realidad el ciclohexano no es plano sino que adopta una conformación denominada silla, donde los ángulos internos son próximos a los ideales de la hibridación sp3. En esta conformación todos los hidrógenos están alternados.
  14. 14. En el ciclohexano se distinguen dos tipos de enlaces con átomos de hidrógeno según su posición relativa dentro de la molécula: - Ecuatoriales: dispuestos a lo largo del plano ecuatorial de la molécula (6) - Axiales: dispuestos perpendicularmente al plano de la molécula (3 + 3)
  15. 15. Conformación de bote Tensión en enlaces Dos enlaces eclipsados Dos hidrógenos con problemas estéricos Conformación de bote torcido Pequeña tensión en enlaces Dos enlaces parcialmente eclipsados Dos hidrógenos con pequeños problemas estéricos Conformación de silla Sin tensión en enlaces Sin enlaces eclipsados Hidrógenos sin problemas estéricos Debido a la libertad de giro de los enlaces simples C-C el ciclohexano tiene otras conformaciones además de la de silla
  16. 16. La consecuencia de este movimiento de inversión de la conformación silla es que las posiciones axiales pasan a ser ecuatoriales y viceversa. Esto es especialmente relevante cuando el anillo de ciclohexano posee sustituyentes. La silla es el conformero mayoritario a temperatura ambiente.
  17. 17. I. Geométricos o Diasterómeros. Son isómeros que tienen la misma disposición estructural de átomo con átomo pero se diferencian en la orientación geométrica de ellos. a) En dobles enlaces de cadena abierta b) cíclicos 2) Configuracionales: solo se pueden interconvertir por ruptura y nueva formación de un enlace covalente. Son dos: 1 H CH3 CH3 H C H3 C H3 H H H H C H3 C H3 C H3 H C H3 H
  18. 18. Nomenclatura E – Z en alquenos Se refiere a la estereoquímica alrededor de un doble enlace en una cadena abierta. Se asignan prioridades a los grupos unidos a cada carbono del doble enlace, de acuerdo con el número atómico del átomo directamente unido al doble enlace. Es similar a la nomenclatura cis - trans. CH3 CH3 CH3 Cl E- 4-decaeno Z- 1-cloro, 1-penteno
  19. 19. H H C H3 C H3 trans-1,2-dimetilciclohexano H C H3 C H3 H cis-1,2-dimetilciclohexano
  20. 20. II. Enantiómeros u Ópticos. Son isómeros que tienen la misma disposición estructural de átomo con átomo, pero se relacionan entre sí como las imágenes en un espejo (imágenes especulares), por lo tanto no son superponibles a c b b c a
  21. 21. Los enantiómeros solo se presentan en los compuestos cuyas moléculas son quirales. Se define como molécula quiral aquélla que no puede superponerse a su reflexión especular. - Se dice que los objetos quirales (incluyendo las moléculas) se parecen a las "manos". - Los enantiómeros se relacionan entre sí en la misma forma que una mano izquierda se relaciona a una mano derecha. - Cuando usted observa su mano izquierda en un espejo, la reflexión de su mano izquierda es una mano derecha. Sin embargo, sus manos izquierda y derecha no pueden superponerse.
  22. 22. Presentan plano de simetría
  23. 23. Los objetos (las moléculas) que pueden superponer sus imágenes especulares son aquirales. La quiralidad de las moléculas puede demostrarse con compuestos relativamente simples. Considérese, por ejemplo, el 2-butanol. Las moléculas del 2-butanol son quirales. Si los modelos I y II de la figura no pueden superponerse, por lo tanto representan moléculas diferentes, pero isoméricas. Como los modelos I y II son reflexiones especulares uno de otro y no pueden superponerse, las moléculas que representan serán enantiómeros.
  24. 24. En todas las moléculas que contengan un solo carbono quiral, habrá la posibilidad de que exista un par de enantiómeros. Un carbono quiral es aquel que está unido a cuatro grupos diferentes. En el 2-butanol, el carbono quiral es el carbono 2. Los cuatro grupos distintos que están unidos al carbono-2 del 2-butanol son un grupo oxhidrilo, un hidrógeno, un grupo metilo, y un grupo etilo.
  25. 25. Si dos o más grupos unidos a un átomo tetraédrico son iguales, la molécula puede superponerse sobre su imagen especular y es aquiral. Un ejemplo de una molécula de este tipo es la que se presenta en la figura siguiente, dado que, al átomo central están unidos tres grupos hidrógeno idénticos. Si se escriben fórmulas tridimensionales se encuentra que una estructura puede superponerse sobre su imagen especular. = I II I H Br H H H H H Br H B r H H
  26. 26. I II I En este segundo ejemplo también se observa lo mismo, es decir que, las imágenes especulares son superponibles y, por lo tanto, se trata de la misma molécula (I = II) H H B r C H3 B r H H C H3 = B r H H C H3
  27. 27. En este último ejemplo, si tratamos de superponer ambas moléculas girando un enlace de la primera de ellas, por ejemplo el enlace C central-CH3, se observa que solo se superponen los grupos bromo y metilo, es decir, son imágenes especulares no superponibles, entonces se trata de una molécula quiral, por lo tanto, la molécula I es diferente a la molécula II. I II II H B r C H3 B r H C H3 C l C l = B r H C H3 C l
  28. 28. El átomo de carbono que está unido a cuatro sustituyentes diferentes se nombra como carbono asimétrico, centro asimétrico, centro quiral, carbono quiral o, últimamente, centro estereogénico. Moléculas quirales Moléculas aquirales OHH CH3 CH CH2OH Cl *
  29. 29. Los enantiómeros presentan propiedades físicas idénticas, con la excepción de su comportamiento frente a la luz polarizada. Un enantiómero gira el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj, es dextrógiro (+). El otro enantiómero provoca rotación en el sentido contrario al de las agujas del reloj, es levógiro (-). Este fenómeno asociado a sustancias quirales se conoce como actividad óptica. ACTIVIDAD ÓPTICA
  30. 30. Nomenclatura de los isómeros configuracionales El sistema más aceptado para nombrar la configuración de un centro estereogénico es la denominada convención de Cahn, Ingold y Prelog, que asigna una letra R o una letra S a cada centro estereogénico de una molécula quiral. Las reglas que hay que seguir para asignar una configuración R o S son las siguientes: 1. Cada átomo unido al carbono estereogénico recibe un número 1, 2, 3 ó 4. El 1 se asigna al grupo de mayor prioridad y el 4 al de menor prioridad. La prioridad se establece según el número atómico: el átomo de mayor prioridad es el de mayor número atómico. Cl > F > C > H. Por tanto, el orden de prioridad será Cl (1º), F (2º), C (3º) y H (4º). CH3 H F Cl 1 2 3 4
  31. 31. 2. Una vez asignado el orden de prioridad se mira el carbono estereogénico desde el lado opuesto al grupo de menor prioridad. - Si el orden de prioridades decreciente de los restantes grupos representa una secuencia en el sentido de las agujas del reloj se asigna al estereocentro la configuración R (rectus, derecha). - Si la secuencia gira en el sentido opuesto a las agujas del reloj la configuración del estereocentro es S (sinister, izquierda).
  32. 32. CH(CH3)2 H BrH2C CH3 CH(CH3)2 H (H3C)3C CH3 COOH H OHC HOH2C EJERCICIOS Determinar la configuración de cada compuesto:

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