Este documento describe los diferentes tipos de isomería, incluyendo isomería de constitución, estereoisomería, isomería de esqueleto, posición y función. También explica la isomería conformacional, configuracional, geométrica y óptica. Se proporcionan ejemplos detallados de isomería conformacional en moléculas como el etano, butano y ciclohexano. Finalmente, se describe la quiralidad y cómo ciertos compuestos como enantiómeros exhiben actividad óptica.

1. Dr. Juan Marlon García Armas

2. Isómeros:
Compuestos que poseen la misma fórmula
molecular pero diferente estructura
Ejemplos:
C3H6O etanol o dimetil eter
C3H4O acetona o propanal
C4H10 butano o isobutano
C5H10 ciclopentano o 2‐penteno
C4H11N dietilamina, butilamina o metilpropilamina

3. ISOMERÍA
ISOMERÍA DE
CONSTITUCIÓN
ESTEREOISÓMEROS
ISOMERÍA DE
ESQUELETO
ISOMERÍA DE
POSICIÓN
ISOMERÍA
FUNCIONAL
ISÓMEROS
CONFORMACIONALES
ISÓMEROS
CONFIGURACIONALES ISÓMEROS
GEOMÉTRICOS
ISÓMEROS
ÓPTICOS
ENANTIOMEROS DIASTEROMEROS

4. ISOMEROS DE ESQUELETO
Isómeros que difieren en la
disposición de la cadena de
carbono
ISÒMEROS DE POSICIÒN
Isómeros que difieren en la
posición de la función
HO
OH
OH
ISÒMEROS DE FUNCIÒN
Isómeros que difieren en la O O
función
H
O

7. ISOMERÌA CONFORMACIONAL
que Isómeros difieren como resultado del grado de rotación en torno
a un enlace carbono – carbono sencillo
Caso: Etano, CH3‐CH3
H
H
H
H H
H
H H
H H
H H
(a) Conformaciòn eclipsada (b) Conformaciòn escalonada
Diagrama de caballete

8. P Proyección de iódN
Newman
H H H
H H
H H H
H
H
HH
a
eclipsada b
alternada
Impedimento
estèrico
a b

9. Con un aporte de energía,
por rotación de enlaces
sencillos se puede pasar
fácilmente de una
conformación a otra. La
interconversión es un
fenómeno espontáneo y
rapidísimo, si bien algunas
disposiciones espaciales
están especialmente
favorecidas por su mayor
estabilidad (corresponden a
mínimos de energía libre).

10. Hd
He
Ha
H Hb
Hf
Hd
Ha
H
He
Hf
Ha
H H
Hd
He
Ha
Hc He
Hc Hb Hf
Hf H
Hc Hb Hd
Hc Hb
ΔH = 2,8
kcal /mol
Ho
Ha
Hf Hd
Ha
He Hf
Ha
Hd He
Hc Hb
He
Hc Hb
Hd
Hc Hb
Hf
0o 60o 120o 180o 240o 300o 360o
Ángulo de giro (Φ) entre el plano Ha, C-1, C-2 y el plano C-1, C-2, Hd

11. Caso: Butano, CH3‐‐CH2‐‐CH2‐‐CH3
Eclipsada Alternada gauche Eclipsada gauche
Alternada anti Eclipsada gauche Alternada gauche

12. La conformaciòn gauche es menos estable que la anti debido a la tensiòn estèrica o
impedimento estèrico entre los hidrògenos representado en rojo. Estos hidrògenos estàn a
una distancia de 210 pm uno de otro, distancia que es menor que sus radios (240 pm)
Conformación
del butano
H CH3
H3C
H
CH3
Gauche CH3
H H
H
H H
H
Conformaciòn
H H
CH3
H H
anti del butano
CH3
H H
CH3
H H
CH3

13. Caso: Butano, CH3CH2CH2CH3
H C CH CH
H3C
H
H
CH3
H H
H3C
H
H
CH3
H H H
CH3 H
CH3
H
CH3
H 4 6
H H H3C
H
H H
Ho
ΔH= 4-kcal/mol
CH3 CH3
H C
H CH
CH3
H H
CH3
ΔH= 0,9
kcal/mol
ΔH= 3,4
kcal/mol
H
H H
H H
CH3
H3C H
H
3
H H
0o 60o 120o 180o 240o 300o 360o
Á l d i ( ) t l l H C 1 C 2 l l C 1 C 2 H
Ángulo de giro Φ) entre el plano Ha, C-1, C-y el plano C-1, C-2, Hd

14. CH3
H H
H H
CH3
H CH3
H H
CH3
H
Confórmero: Anti Gauche
Ángulo diedro: 180º 60o
Energía relativa: 0,0 kcal/mol 0,9 kcal/mol

15. Caso: Ciclohexano
Pruebas experimentales indican que los
anillos de seis miembros no eran planos.
Se ha establecido que la conformación
¡NO!
120o
más estable del ciclohexano tiene la
forma denominada silla. Con ángulos de
H H
CH
g
enlace C‐C‐C de 111º. La conformación
silla esta prácticamente libre de tensión
angular. Todos los enlaces están H CH2 H
alternados, careciendo también de
H
H
H
H
tensión de torsión. La disposición CH2
alternada de los enlaces en la
Disposición alternada de los enlaces en la
conformación se silla del ciclohexano
conformación silla en el ciclohexano se
aprecia muy bien en la proyección de
Newman.

16. H H H
2
H
H
H
H
H
1
3
4
6
H
H H H
5
H = ecuatorial
H = axial

17. Una segunda conformación no plana, aunque mucho
menos estable, se conoce con el nombre de bote. Al
igual que la silla, la conformación de bote tiene ángulos Impedimento
de enlace que son aproximadamente tetraédricos y
estérico
están relativamente libres de tensión angular. Sin H H
embargo el bote esta desestabilizado por el
impedimento estérico que implica sus dos hidrógenos
H
H
H H
H
H
que se encuentran a 180 pm uno de otro
H
H
H
H
H
H
H
e H
e
a
H
a
silla bote silla
Equilibrio conformacional silla-silla en el ciclohexano

18. E

19. Semisilla Semisilla
11 kcal/mol
1,6 kcal/mol
Bote
5,5 kcal/mol
Bote torcido Bote torcido
Silla Silla
Perfil de energía para la interconversión de las diversas conformaciones de ciclohexano

20. ISOMERÏA GEOMETRICA
Los alquenos y cicloalcanos pueden presentar isomería geométrica porque no
existe rotación libre en el doble enlace o en un anillo.
El C=C consta de un enlace σ y un enlace π
π
H H
que forma ángulo recto con el plano de los
enlaces s a cada C. El enlace π es más débil
C C
H H
π
y reactivo que σ. El enlace π impide la
rotación libre alrededor del C=C y en
consecuencia un alqueno que tenga dos
sustituyentes diferentes en cada C
doblemente enlazado tiene isómeros
geométricos.

21. H CH CH
H H
CH2CH3 Dos sustituyentes
idénticos
Dos sustituyentes H CH3 Dos sustituyentes
idénticos idénticos
H CH3
H3C H H3C CH3
H CH3 H H
Trans‐2‐buteno Cis‐2‐buteno

22. CONDICIÒN NECESARIA Y SUFICIENTE PARA QUE HAYA
ISOMERÌA CIS ‐ TRANS
A E
A ≠ B ; E ≠ D
C C
Pueden ser iguales o diferentes
A y E ò D y B
B D

23. H3C
C C
H H
CH3
H3C H Trans ‐2‐buteno
Cis‐2‐buteno
(p.e. 3,7 ºC) C C
(p.e. 0,9 ºC)
Orbitales p paralelos
p )
H CH3
CIS
p
TRANS
C
C
C C
C
C
C

24. El cis y el trans‐2‐buteno difieren únicamente en las direcciones que toman los grupos
metilo en sus extremos. Poseen propiedades físicas diferentes (punto de fusión, punto
de ebullición, etc.), y solo son interconvertibles por medio de una reacción química
H
H
CH3
H
H
H
H3C
H
H
H3C
H
CH3
cis -1,2-dimetilciclopropano
( oC)
trans -1,2-dimetilciclopropano
p.e. 37 (p.e. 28 oC)
En compuestos cíclicos tales como el ciclopropano, evidentemente no es posible la
libre rotación en torno a los enlaces σ que forman el anillo, mientras permanezca
intacto.

25. Acido linoleico
Agente dietético anti cáncer
OH
O
11
1
9
10
18 12
β‐caroteno
Da el color naranja a las zanahorias
O
cis – jasmona
Aceite esencial de las flores del jazmín

26. Propiedades De Algunos Isómeros Geométricos
Nombre Estructura Pto eb eb. oC C Pto Pto. fus
oC
cis‐1,2‐dicloroeteno 60,3 ‐80,5
Cl Cl
C C
trans‐1,2‐
di l
47,5 ‐50
H H
Cl H
dicloroeteno
C C
H Cl
Ácido maleico ‐ 130
HOOC COOH
C C
H H
Ácido fumárico ‐ 28,7
HOOC H
C C
H COOH

28. O
O
N
NH
O O N
NH
O O
O O
Efecto teratogènico Induce al sueño
O
H H
H
N N O
O
O
H
H
H
H
H H
H
O
O
O
N N
O
H H
H
H
H
H
H
H
H
H Isómeros ópticos de Talidomida

29. CATÁLISIS QUIRAL

30. Produción industrial del aminoácido L‐Dopa (útil en el tratamiento del
Parkinson) usando catalizadores quirales (Knowles)

31. 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

32. ISÓMEROS OPTICOS
Las estructuras a y b dibujadas a
H H
continuación están relacionadas entre sí
como lo están un objeto y su imagen en el
espejo. Además las dos estructuras no son F C Br Cl
Cl
Br
C F
a b
p j
superponibles, como una mano izquierda y
una derecha. Las dos representan a
moléculas diferentes; son isómeros.
H H
Br
F
Cl
Br
F
Cl

33. x
w C y
Un átomo de carbono tetraédrico que lleva cuatro
sustituyentes distintos puede ser denominado
z
como centro quiral, carbono quiral, centro
asimétrico o carbono asimétrico.
H
H3C C CH2CH3
H
H3C C CH3
OH
OH
2‐butanol: quiral 2‐propanol: aquiral
OH H
HO N
Limoneno
(esencia del limòn)
Fenilefrina
(farmaco adernèrgico α1

34. H F H
OH
C *
F CH3
C *
Cl I H Cl
Cl CH3
H3CH2C H
Br CH3
quiral quiral
aquiral quiral
La Quiralidad y su Importancia a Nivel Molecular de la Vida
H N
O NH2
C
* COOH
La sustancia cuya reacción la cataliza una enzima
se denomina sustrato de la enzima.
H2N Una enzima permite que una molécula de
Asparagina
sustrato se aproxime y se adapte temporalmente
al contorno de la superficie de esta

35. 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. Los ciclos cis, tales como 1,2-diclorociclopentano,
tienen un plano de simetría especular interno, por lo que no son quirales.

36. A continuación se puede
observar que el isómero quiral
del trans-1,2-diclorociclopentano
no tiene plano de simetría
especular. Los átomos de cloro
no se reflejan uno en otro a
través de un hipotético plano
especular. Uno de ellos está
dirigido hacia arriba y el otro
hacia abajo.
Los compuestos cíclicos disustituidos, tales como trans-1,2 dicloropentano son
quirales porque no tienen un plano de simetría especular interna.

37. PROPIEDAD DE LAS MOLÈCULAS QUIRALES:
ACTIVIDAD OPTICA
αα αα
Polarìmetro Dextrorotatorio (D) Levorotatorio (L)
òptico

38. Ejemplos de rotaciones específica
Mentol α = ‐ 50º Sacarosa α = + 66.5º
Colesterol α = ‐ 31.5º Vitamina C α = + 21.5º
α‐D‐glucosa α = + 112.2º Nicotina α = ‐ 169º
CLASIFICACIÒN DE LOS ISÒMEROS ÒPTICOS
ISÓMEROS
ÓPTICOS
ENANTIOMEROS DIASTEROMEROS

39. ENANTIOMEROS
Isòmeros òpticos que son imágenes especulares que no se pueden superponer
COOH
H2N C CH2SH
COOH
HSH2C C NH2
Configuraciones de la cisteìna
que son imágenes
OH OH
especulares; un par de
enantiomeros
α = +13º α = ‐13º
Una mezcla de 50/50 de un par de enantiomeros se conoce como mezcla
racèmica. Puesto que los dos compuestos hacen girar la luz polarizada en un plano
por igual pero en sentidos opuestos, una mezcla racèmica es òpticamente activa
(no hace girar la luz polarizada en un plano).

40. REPRESENTACIONES DE LAS PROYECCIONES DE FISHER

41. Asignar la Configuración Absoluta de (R) y (S)

42. Sistema de Nomenclatura R, S. Nomenclatura de los enantiómeros
Regla 1
1 1
Cl
Cl
2 F
3 3 F 2
H
CH3
H3C
H
4 4
Dirección contraria a las
manecillas del reloj, S
En la dirección a las
manecillas del reloj, R
CH
Regla 2
CH3
> > > H3CH2CH2CH2C
(H3C)3C CHCH 2CH3 CH3CHCH 2

43. Regla 3
C C C
C
por
C
O
C O C
O
por
C
por
C
C C C
C

44. Cada miembro de un par de enantiómeros es un diastereómero de cada uno de los
miembros del otro par. A continuación, se pone en forma de diagrama la relación existente
entre todos los tipos de isómeros vistos hasta aquí; así mismo, se dan sus definiciones
resumidas.
Los diastereómeros se encuentran en moléculas con dos o más átomos de carbono
quirales. Existen dos pares de enantiómeros (imágenes especulares). La relación que
existe entre los estereoisómeros que no son imágenes especulares es la
diastereomería, es decir, son diastereómeros entre ellos.

45. El 2,3-dibromobutano es un ejemplo de un compuesto que tiene menos de 2n
estereoisómeros, tiene dos carbonos asimétricos, C2 y C3, por lo que la regla 2n predice un
máximo de cuatro estereoisómeros. Las cuatro permutaciones de las configuraciones (R) y (S)
en C2 y C3 se representan a continuación. Construya modelos moleculares de estas
estructuras para compararlas.

46. • Presentación