La isomeria

6. LA ISOMERIA
6. LA ISOMERIA
6. LA ISOMERIA
6. LA ISOMERIA.
.
.
.
Por: Abelardo Prada Matiz
Ing Qco, Profesor Unillanos.
Iniciamos el análisis de uno de los temas más característicos de la química
orgánica, cual es el tema de la isomería. El fenómeno (de la isomería) se puede
definir por el hecho que dos o más compuestos, con la misma fórmula
molecular, posean diferentes fórmulas estructurales, diferentes
propiedades físicas y, en la mayoría de los casos, diferentes o diferencias
sustanciales, en sus propiedades químicas.
Se distinguen dos grandes grupos dentro de la isomería. El primer grupo - la
isomería plana que señala las diferencias estructurales de los isómeros en la
cadena carbonada, en la disposición de los sustituyentes del hidrógeno en la
cadena o las diferentes posibilidades de organización de los componentes de la
fórmula molecular para generar uno u otro tipo de grupo funcional, es decir
diferente tipo de compuesto orgánicos.
La isomería espacial o estereoisomería muestra la manera como
sustituyentes o grupos funcionales se disponen en el espacio, unos con relación de
otros o con relación a la cadena carbonada.
La diferencia, entonces, entre los dos grupos de la isomería, radica, en que en
que en la isomería plana, los isómeros, poseen, fundamentalmente, cadenas
distintas, mientras que en la isomería espacial, las cadenas carbonadas, incluso,
pueden ser iguales, pero la disposición de elementos de esa cadena en el espacio
no es igual.
6.1. Isomería plana. Se distinguen tres subtipos de isomería plana: la
isomería de cadena, la isomería de posición y la isomería de función.
6.1.1 La isomería de cadena. En este caso los isómeros, aunque poseen la
misma fórmula condensada, presentan diferencias en la cadena carbonada y, en
consecuencia, diferencias en sus propiedades físicas y, también en la actividad
química.
El ejemplo mas sencillo, comúnmente utilizado para mostrar la esencia del la
isomería de cadena es el del butano normal y el 2-metilpropano (isobutano),
veamos:
La fórmula condensada o molecular de estos dos compuestos es – C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10,
,
,
,
sin embargo las fórmulas estructurales son:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3
І
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
n
n
n
n-
-
-
-Butano
Butano
Butano
Butano 2
2
2
2-
-
-
-metilpropano
metilpropano
metilpropano
metilpropano

La diferencia entre las cadenas es evidente – en el butano de cadena lineal (n-
butano o butano normal, se le suele denominar), los carbonos están dispuestos
uno tras otro, de manera secuencial (en fila india, se diría), mientras, que en el 2-
metilpropano, hay tres carbonos en línea, en fila y un tercer carbono, orientado
hacia uno de los lados de la fila. Hablando en términos, utilizados en la
nomenclatura, en el butano normal hay una sola cadena y en el 2-metilpropano,
hay una cadena principal y una ramificación, exactamente en el carbono 2.
Las diferencias, entre las cadenas de las dos estructuras, se pueden
representar esquemáticamente, asumiendo que cada carbono es un punto en la
línea que forma la estructura. Así las cosas, el n-butano es una secuencia de
átomos de carbono, en línea (Fig.1A) y el 2-metilpropano- dos líneas que se
encuentran y que forma una especie de letra T (Fig.1B).
La diferencias en las dos estructuras que corresponden a la fórmula molecular
C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10,
,
,
, son evidentes, sin embargo, como lo hemos dicho, el fenómeno de la
isomería no sólo tiene relación con las diferencias estructurales, si no también con las
diferencias en las propiedades físicas y químicas de los isómeros. Condensemos en la
Tabla 1 los valores de algunas propiedades físicas del butano normal y el 2-
metilpropano.
Los valores, expuestos en la Tabla 1, muestran que el butano normal y el 2-
metilpropano se comportan como dos sustancias individuales diferentes, puesto que
poseen propiedades físicas distintas.
En efecto, aunque los dos son gases, la diferencia en los puntos de fusión es de
mas de 20ªC, es decir que el 2-metilpropano es mas volátil que n-butano; los puntos
de ebullición presentan diferencias superiores a los 10ºC. De manera similar, el valor
de la densidad es inferior para el 2-metil propano.
Las diferencias en los valores de las propiedades físicas de los isómeros de cadena
se hacen más notorias cuando el número de isómeros es mayor. Esto sucede cuando
aumenta el número de carbonos en la molécula: En la tabla siguiente (tabla 2) se
muestra el posible número de isómeros en función del número de carbonos en la
molécula.
Fig 1. Representación esquemática de las estructuras del
n-butano (A) y del 2-metilpropano(B).
●-
-
-
-●-
-
-
-●-
-
-
-● ●-
-
-
-●-
-
-
-●
A I
●
B

Nombre
Nombre
Nombre
Nombre Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Estado de
Estado de
Estado de
Estado de
agregación
agregación
agregación
agregación
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
fusión,ºC
fusión,ºC
fusión,ºC
fusión,ºC
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición
ebullición
ebullición
ebullición,ªC
,ªC
,ªC
,ªC
Densidad,
Densidad,
Densidad,
Densidad,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
Butano
Butano
Butano
Butano
normal
normal
normal
normal
C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10 Gas
Gas
Gas
Gas -
-
-
-1
1
1
138,3
38,3
38,3
38,3 -
-
-
-0,5
0,5
0,5
0,5 0,5788
0,5788
0,5788
0,5788*
*
*
*1
1
1
1
2
2
2
2-
-
-
-metil
metil
metil
metil
propano
propano
propano
propano
C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10 Gas
Gas
Gas
Gas -
-
-
-159,9
159,9
159,9
159,9 -
-
-
-11,7
11,7
11,7
11,7 0,5592
0,5592
0,5592
0,5592
Tabla 1. Propiedades físicas de los isómeros de cadena el butano normal y el 2-
metilpropano. Tomado y adaptado de Pavlov B.A y Terentiev A.P. Curso de Química Orgánica.Ed. Mir .
Moscú 1970.
La tabla 2 nos indica que el fenómeno de la isomería de cadena aparece cuando el
número de carbonos es igual a 4, es decir a partir del butano para los hidrocarburos
saturados, y, que crece de manera sensible con el crecimiento del número de
carbonos en la molécula.
Número de
Número de
Número de
Número de
carbonos en
carbonos en
carbonos en
carbonos en
la molécula
la molécula
la molécula
la molécula
1
1
1
1 2
2
2
2 3
3
3
3 4
4
4
4 5
5
5
5 6
6
6
6 7
7
7
7 8
8
8
8 9
9
9
9 10
10
10
10 11
11
11
11 12
12
12
12 13
13
13
13
Número de
Número de
Número de
Número de
isómeros
isómeros
isómeros
isómeros
1
1
1
1 1
1
1
1 1
1
1
1 2
2
2
2 3
3
3
3 5
5
5
5 9
9
9
9 18
18
18
18 35
35
35
35 75
75
75
75 159
159
159
159 355
355
355
355 803
803
803
803
Tabla 2 Número de isómeros en función del número de átomos de carbono en la
molécula. Tomado y adaptado de Pavlov B.A y Terentiev A.P. Curso de Química Orgánica.Ed. Mir. Moscú
1970.
De lo expuesto se deduce que el ejemplo del butano, arriba analizado, es el más
sencillo, por tanto veamos, ahora, el caso del pentano que reviste una mayor
complejidad, sin ser el, como es obvio, más complejo a juzgar por los datos que
proporciona la tabla 2.
La fórmula molecular para el pentano y sus isómeros es: C5H12. El número de
isómeros es 3, por tanto las estructuras deben ser las siguientes:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3
І І
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
- CH
CH
CH
CH2
2
2
2 CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
n-pentano 2-metilbutano І
CH
CH
CH
CH3
3
3
3
2,2-dimetilpropano
1
El valor de la densidad para los dos isómeros corresponde a la
temperatura de 20ªC.

Nos encontramos con una estructura lineal, la del pentano normal (n-pentano),
una estructura con una ramificación, la del 2-metilbutano y una estructura con dos
ramificaciones- la del 2,2-dimetilpropano.
Las propiedades físicas de estos tres isómeros de fórmula molecular C5H12 son
diferentes. Estas se exponen en la tabla 3
Las propiedades físicas del pentano y sus isómeros de cadena muestran que dos
de éllos son líquidos- el pentano y el 2-metilbutano, mientas que el 2,2-
dimetilpropano es gas, por tanto los dos primeros son más densos que el tercero. Al
observar los puntos de ebullición de los tres isómeros se denota que la volatilidad del
compuesto se incrementa (disminuye el p.e.) con la aparición de ramificaciones en la
molécula.
Nombre
Nombre
Nombre
Nombre Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Estado de
Estado de
Estado de
Estado de
agregación
agregación
agregación
agregación
Punto
Punto
Punto
Punto
de
de
de
de
fusión,ºC
fusión,ºC
fusión,ºC
fusión,ºC
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
Densidad,
Densidad,
Densidad,
Densidad,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
Pentano
Pentano
Pentano
Pentano
normal
normal
normal
normal
C
C
C
C5
5
5
5H
H
H
H12
12
12
12 Líquido
Líquido
Líquido
Líquido -
-
-
-129,8
129,8
129,8
129,8 36,1
36,1
36,1
36,1 0,6264
0,6264
0,6264
0,6264*
*
*
*2
2
2
2
2
2
2
2-
-
-
-metil
metil
metil
metil
butano
butano
butano
butano
C
C
C
C5
5
5
5H
H
H
H12
12
12
12 Líquido
Líquido
Líquido
Líquido -
-
-
-159,9
159,9
159,9
159,9 27,9
27,9
27,9
27,9 0,6199
0,6199
0,6199
0,6199
2,2
2,2
2,2
2,2-
-
-
-dimetil
dimetil
dimetil
dimetil
propano
propano
propano
propano
C
C
C
C5
5
5
5H
H
H
H12
12
12
12 Gas
Gas
Gas
Gas -
-
-
-16,6
16,6
16,6
16,6 9,5
9,5
9,5
9,5 0,613*
0,613*
0,613*
0,613*3
3
3
3
Tabla 3. Propiedades físicas de los isómeros de cadena del pentano. Tomado y
adaptado de Pavlov B.A y Terentiev A.P. Curso de Química Orgánica.Ed. Mir . Moscú 1970.
De lo expuesto se hace evidente que las propiedades físicas de los isómeros son
diferentes, sin embargo el concepto de la isomería también incluye la diferencia que
presentan (los isómeros) en sus propiedades químicas. En los ejemplos citados para
el butano y el pentano, estas diferencias no son lo suficientemente marcadas como
lo vamos a observar en otros tipos de isomería (posición, función, etc.), pero de
todas maneras existen. Veamos: las reacciones más comunes de los hidrocarburos
saturados (alcanos) son las reacciones en las que los hidrógenos se remplazan por
un grupo, por lo general un halógeno. La sustitución, como lo veremos en el
2
El valor de la densidad para los dos isómeros corresponde a la temperatura de 20ªC.
3
El valor de la densidad para este isómero corresponde a la temperatura de 0ªC.

momento oportuno, se da con mayor facilidad por el hidrógeno del carbono mas
sustituido es decir con el que tenga menos hidrógenos unidos a él.
Por tanto, si se va a sustituir hidrógenos por halógeno en el butano y el 2-
metilpropano, por ejemplo, la sustitución se da con mayor rapidez y facilidad por el
hidrógeno del carbono terciario (carbono 2) del 2-metilpropano, que por los
carbonos secundarios del butano, de manera que se puede diferenciar las
posibilidades de los hidrógenos para ser sustituidos, en cada una de las moléculas.
Se habla de la movilidad de los hidrógenos. Así las cosas los hidrógenos unidos a
carbonos primarios suelen ser menos movibles que los unidos a carbonos
secundarios y estos - menos movibles que los unidos a carbonos terciarios4
. Lo
expuesto se representa, gráficamente, en la Figura 2, así:
Algo similar sucede con el pentano y sus isómeros de cadena. Por analogía con lo
expuesto en la Fig.2 para el butano y su isómero, el pentano sólo posee hidrógenos
de baja y mediana movilidad. El 2-metilbutano posee hidrógenos de baja, mediana y
alta movilidad y el 2,2-dimetilpropano sólo hidrógenos de baja movilidad. Por tanto al
sustituir hidrógenos, el de mayor actividad debe ser el 2-metilbutano, luego el
pentano norma y por último el 2,2-dimetilpropano.
De esta manera hemos analizado los elementos básicos de la isomería de cadena,
los cuales tienen vigencia para todos los compuestos en los que este tipo de isomería
haga presencia. Los estudiantes pueden ampliar el espectro de posibilidades
desarrollando los casos que se enuncian en la tabla 3, tomando como base los
4
Los carbonos cuaternarios no tienen hidrógenos por tanto en este caso no se puede hablar de
movilidad.
n-Butano 2-metilpropano
Hidrógenos de mediana Hidrógenos de baja
movilidad movilidad
CH3-CH2-CH2-CH3
Hidrógenos de baja
movilidad
CH3
І
CH3-CH - CH3
Hidrógeno de alta
movilidad
Fig 2. Movilidad de los hidrógenos en las moléculas de los isómeros de
cadena del butano y del 2- metilpropano

elementos fundamentales expuestos para el butano, el pentano y sus respectivos
isómeros de cadena.
6.1.2 La isomería de posición. La esencia de la isomería de posición
consiste en que los isómeros poseen la misma cadena, pero difieren en la
posición que ocupan los sustituyentes del hidrógeno en esa cadena. Como
ejemplos comunes se pueden citar al 1-cloropropano y al 2-cloropropano, de fórmula
molecular C3H7Cl También al 1-butanol y al 2-butanol de fórmula molecular C4H9O.
Las fórmulas estructurales, para cada caso, son las siguientes:
Cl
Cl
Cl
Cl
І
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-Cl.
Cl.
Cl.
Cl. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
1-cloropropano 2-cloropropano
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH.
OH.
OH.
OH. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
І
1-butanol OH
OH
OH
OH
2-butanol.
Veamos las propiedades físicas que se exponen en la tabla 11, para cada pareja
de los isómeros enunciados.
Las diferencias en las propiedades físicas de los ejemplos citados en la Tabla 4. son
evidentes, puesto que alcanzan cerca de 10 grados (en el punto de ebullición) para el
1 y 2-cloropropano y 20 grados para los alcoholes (1 y 2-butanol).
Nombre
Nombre
Nombre
Nombre Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecula
molecula
molecula
molecula
r
r
r
r
Estado de
Estado de
Estado de
Estado de
agregación
agregación
agregación
agregación
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
Densidad,
Densidad,
Densidad,
Densidad,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
1
1
1
1-
-
-
-cloropropano
cloropropano
cloropropano
cloropropano C
C
C
C3
3
3
3H
H
H
H7
7
7
7Cl
Cl
Cl
Cl Líquido
Líquido
Líquido
Líquido 46,6
46,6
46,6
46,6 0,890
0,890
0,890
0,890
2
2
2
2-
-
-
-cloropropano
cloropropano
cloropropano
cloropropano C
C
C
C3
3
3
3H
H
H
H7
7
7
7Cl
Cl
Cl
Cl Líquido
Líquido
Líquido
Líquido 36,5
36,5
36,5
36,5 0,860
0,860
0,860
0,860
1
1
1
1-
-
-
-butanol
butanol
butanol
butanol C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10O
O
O
O Liquido
Liquido
Liquido
Liquido 117,9
117,9
117,9
117,9 0,810
0,810
0,810
0,810
2
2
2
2-
-
-
-butanol
butanol
butanol
butanol C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10O
O
O
O Líquido
Líquido
Líquido
Líquido 99,5
99,5
99,5
99,5 0,808
0,808
0,808
0,808
Tabla 4. Propiedades físicas de algunos isómeros de posición.
Tomado y adaptado de:
1. Pavlov B.A y Terentiev A.P. Curso de Química Orgánica. Ed. Mir. Moscú 1970.
2. Brewster. R.Q y McEwen.W. Química Orgánica. Edición Revolucionaria. La Habana. 1966.

De otro lado, las diferencias en las propiedades químicas del 1-cloropropano y el
2-cloropropano son claramente marcadas. Al tratar a estos dos compuestos con una
solución alcohólica de un metal alcalino (sodio, potasio, etc.) el 1-cloropropano da
como producto principal un alcohol- el 1-propanol, mientras que el 2-cloropropano –
un alqueno, el propeno5
. Lo expuesto se puede representar por medio de las
siguientes ecuaciones 1 y 2:
:
:
:
1. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-Cl
Cl
Cl
Cl + KOH
KOH
KOH
KOH → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH
OH
OH
OH +KCl
KCl
KCl
KCl
Alcohol
2. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CHCl
CHCl
CHCl
CHCl-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 + KOH
KOH
KOH
KOH → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH=CH
CH=CH
CH=CH
CH=CH2
2
2
2 + KCl
KCl
KCl
KCl + H
H
H
H2
2
2
2O
O
O
O
Alcohol
En el caso del 1 y el 2-butanol las diferencias en la reactividad no son tan
marcadas, sólo para algunas reacciones como la deshidratación con ácido sulfúrico,
que el 2-butanol la realiza a mayor velocidad; o la oxidación, en presencia de óxidos
de metales, en la que a partir del 1-butanol, se obtiene aldehído y para el 2-butanol
sólo se obtiene cetona. Representemos lo expuesto por medio de las ecuaciones 3 y
4, respectivamente:
3. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH
OH
OH
OH + CuO
CuO
CuO
CuO → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C=O
O
O
O + Cu
Cu
Cu
Cu + H
H
H
H2
2
2
2O
O
O
O
Butanal ＼
＼
＼
＼
H
H
H
H
O
O
O
O
//
4. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 + CuO
CuO
CuO
CuO → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 + Cu
Cu
Cu
Cu + H2O
І Butanona.
OH
OH
OH
OH
Con base en los ejemplos utilizados en desarrollo del tema de la isomería de
posición, podemos concluir que este tipo de isómeros difieren en su estructura,
propiedades físicas y químicas, como corresponde al fenómeno de la isomería en
general.
6.1.3 La isomería de función. Este es, tal vez, el tema más característico y
representativo del fenómeno de la isomería plana. Los isómeros de función, a pesar
de tener la misma fórmula molecular, pertenecen a diferentes familias o grupos
funcionales, por tanto poseen diferentes estructuras, propiedades físicas, químicas y
organolépticas. Es decir, se comportan como sustancias individuales, diferentes
porque son sustancias diferentes.
Son innumerables los ejemplos de isómeros de función, sin embargo el mas
común es el corresponde a la fórmula molecular C2H6O, en razón que a esta fórmula
corresponden dos estructuras que pertenecen a grupos funcionales distintos.
5
Sobre este tema se profundizará al estudiar la reactividad de los
derivados halogenados de hidrocarburos.

En efecto, a la fórmula molecular C2H6O corresponden las estructuras de un
alcohol – el etanol y de un éter – el metoximetano, comúnmente conocido como
dimetil éter que se exponen a continuación:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2OH
OH
OH
OH CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
Etanol Metoximetano o
Dimetil éter.
Las propiedades físicas del etanol y del dimetil éter son sensiblemente diferentes
como se evidencia al observar las que se presentan en la siguiente Tabla 5. En
efecto, el punto de ebullición del etanol supera en mas de 100ºC el punto de
ebullición del metoximetano, de manera que es lógico que el primero sea un líquido
mientras el segundo es un gas.
Nombr
Nombr
Nombr
Nombre
e
e
e Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Estado de
Estado de
Estado de
Estado de
agregación
agregación
agregación
agregación
Punto
Punto
Punto
Punto
de Fusión,ºC
de Fusión,ºC
de Fusión,ºC
de Fusión,ºC
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
Etanol
Etanol
Etanol
Etanol C
C
C
C2
2
2
2H
H
H
H6
6
6
6O
O
O
O Líquido
Líquido
Líquido
Líquido -
-
-
-117,3
117,3
117,3
117,3 78,5
78,5
78,5
78,5
Metoximetano
Metoximetano
Metoximetano
Metoximetano
(Dimetil
(Dimetil
(Dimetil
(Dimetil
éter)
éter)
éter)
éter)
C
C
C
C2
2
2
2H
H
H
H6
6
6
6O
O
O
O Gas
Gas
Gas
Gas -
-
-
-138,5
138,5
138,5
138,5 -
-
-
-23,7
23,7
23,7
23,7
Tabla 5. Propiedades físicas del etanol y del metoximetano (Dimetil éter).
3. Biblioteca del Ingeniero Químico. Quinta Edición. McGraw-Hill. Tomo I.
Las diferencias en las propiedades químicas del etanol y el metoximetano son,
también, claramente, marcadas. El etanol, como representante de los alcoholes,
presenta reacciones con metales alcalinos, con aldehídos y cetonas, con ácidos
carboxílicos, con el ácido sulfúrico, con halogenuros de fósforo, se oxida en presencia
de óxidos de metales, etc. En resumen el etanol presenta una elevada y amplia
actividad química.
Por el contrario, el metoximetano, como representante de los éteres, presenta muy
baja reactividad química. En particular las reacciones con halogenuros de hidrógeno,
en las que se forman sales de oxonio o se llega a la descomposición del éter en
alcohol y halohidrocarburo6
.
Al terminar el análisis del etanol y el metoximetano como isómeros de función, se
puede concluir que las propiedades físicas y químicas de estos dos compuestos
6
Sobre estos temas se profundizará al estudiar el tema de los éteres.

llevan a que los usos que se les den sean completamente diferentes. El etanol, como
todos los alcoholes recibe amplio uso en diferentes campos de la producción,
mientras que los éteres fundamentalmente se usan como solventes dada su inercia
química.
Otros ejemplos de isomería de función No sólo los alcoholes y los éteres
pueden presentarse como isómeros de función. Las posibilidades son amplias,
veamos los siguientes casos:
a. Los aldehídos y cetonas. El ejemplo más sencillo es el que corresponde a
la fórmula molecular C3H6O. Con base en esta fórmula se pueden representar dos
estructuras de isómeros de función - el propanal y la propanona, los que también se
conocen como propanaldehído y acetona respectivamente. Las fórmulas
estructurales son las siguientes y las propiedades físicas se exponen en la Tabla 6.
O O
O O
O O
O O
// //
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-H
H
H
H CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
Propanal Propanona
Propanal Propanona
Propanal Propanona
Propanal Propanona
Las propiedades químicas de estos dos compuestos son similares. En la práctica el
propanal y la propanona presentan las mismas reacciones características del grupo
carbonilo (>C=O), a excepción que el propanal, como todos los aldehídos, se oxida,
fácilmente, al reaccionar con óxidos de metales, hasta formar el ácido carboxílico
correspondiente, en presencia de soluciones alcalinas.
Nombre
Nombre
Nombre
Nombre Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
ebullición,ªC
Densidad,
Densidad,
Densidad,
Densidad,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
Propanal
Propanal
Propanal
Propanal C
C
C
C3
3
3
3H
H
H
H6
6
6
6O
O
O
O -
-
-
-81.0
81.0
81.0
81.0 48,8
48,8
48,8
48,8 0,807
0,807
0,807
0,807
Propanona
Propanona
Propanona
Propanona C
C
C
C3
3
3
3H
H
H
H6
6
6
6O
O
O
O -
-
-
-94,3
94,3
94,3
94,3 56,1
56,1
56,1
56,1 0,791
0,791
0,791
0,791
Tabla 6. Propiedades físicas del propanal y la propanona (Acetona).
Comúnmente se utilizan los óxidos de cobre o de plata, como se muestra en las
ecuaciones 1 y 2.
O O
O O
O O
O O
// //
1. CH
1. CH
1. CH
1. CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-H
H
H
H + Ag
Ag
Ag
Ag2
2
2
2O
O
O
O → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH + 2Ag
2Ag
2Ag
2Ag
Propanal OH
OH
OH
OH-
-
-
-
Ac. Propanoico

O O
O O
O O
O O
// //
2. CH
2. CH
2. CH
2. CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-H
H
H
H + 2CuO
2CuO
2CuO
2CuO → CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH + Cu
Cu
Cu
Cu2
2
2
2O
O
O
O
Propanal OH-
Ac. Propanoico.
Las cetonas, en particular, la propanona (acetona) no presenta este tipo de
reacciones.
b. Acidos carboxílicos y esteres. Como ejemplo tomaremos al ácido
propanoico y al etanoato de metilo de fórmula molecular C3H6O. Las fórmulas
estructurales se exponen a continuación y las propiedades físicas en la Tabla 7.
O
O
O
O O
O
O
O
// //
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
Ac. Propanoico Etanoato de metilo
Las propiedades físicas nos muestran a dos compuestos diferentes: el ácido
propanoico es un compuesto de densidad cercana a la del agua y de baja volatilidad.
El etanoato de metilo es volátil y menos denso.
Nombre Fórmula
molecular
Punto de
Fusión,ºC
Punto de
ebullición,ªC
Densidad,
g/cm3
Acido. propanoico C3H6O -20.8 141.4 0,9916
Etanoato de metilo C3H6O -98,7 57,1 0,933
Tabla 7. Propiedades físicas del ácido propanoico y del etanoato de metilo.
Sus propiedades químicas son también diferentes. El ácido propanoico presenta
las reacciones típicas de los ácidos tales la formación de sales con metales o con
hidróxidos alcalinos, la esterificación que es la reacción por la cual se obtienen los
ésteres, etc.
El etanoato de metilo no presenta las reacciones citadas, por el contrario, al
contacto con soluciones acuosas, alcalinas o ácidas, se descompone, lo que indica
que el ester se somete a reacciones de hidrólisis en cualquier medio, lo que sólo
sucede con el ácido propanoico en medio alcalino. Mostremos estas consideraciones
a través de las ecuaciones 1 y 2:

O
O
O
O
//
O A
O A
O A
O A CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH + CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-OH
OH
OH
OH
// H
+
Ac. Etanoico Metanol
1. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 + H
H
H
H2
2
2
2O
O
O
O
O
O
O
O
//
B
B
B
B CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-
Na
Na
Na
Na+
+
+
+
+ CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-OH
OH
OH
OH
NaOH Etanoato de Sodio Metanol
O A
O A
O A
O A No hay reacción
No hay reacción
No hay reacción
No hay reacción
//
H+
H+
H+
H+
2. CH
2. CH
2. CH
2. CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH + H
H
H
H2
2
2
2O
O
O
O
O
O
O
O
//
B
B
B
B NaOH
NaOH
NaOH
NaOH CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-
Na
Na
Na
Na+
+
+
+
Propanoato de Sodio
La ecuación 1 muestra que el etanoato de metilo reacciona con el agua en medio
ácido o en medio alcalino. En medio ácido (ecuación 1A), el etanoato de metilo se
descompone en los compuestos que al reaccionar, entre sí, lo forman, el ácido
etanoico y el metanol, de conformidad con la ecuación 3 siguiente:
O O
O O
O O
O O
// //
3.
3.
3.
3. CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-OH
OH
OH
OH + CH
+ CH
+ CH
+ CH3
3
3
3-
-
-
-OH CH
OH CH
OH CH
OH CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 + H
H
H
H2
2
2
2O
O
O
O
Ac. Etanoico Metanol H+
Etanoato de metilo
Al observar las ecuaciones 1A y 3 encontramos que en ellas participan las mismas
sustancias sólo que ubicadas en posiciones opuestas: en la ecuación 1A el etanoato
de metilo es reaccionante, mientras que en la ecuación 3 es producto. A este tipo de
reacciones se les denomina reversibles, son características de los ésteres pero no de
los ácidos carboxílicos.
Además de que los alcoholes y los éteres, los aldehídos y las cetonas, los ácidos y
los ésteres, por parejas respectivas, formen, habitualmente, isómeros de función,
existen otras posibilidades menos frecuentes. Por ejemplo los enoles7
y los aldehídos.
Veamos, el 1-hidroxi-2-buteno y el butanal son isómeros de función, puesto que la
fórmula molecular común para ellos es C4H8O y las fórmulas estructurales son las
siguientes:
O
O
O
O
//
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH=CH
CH=CH
CH=CH
CH=CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH CH
OH CH
OH CH
OH CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-H
H
H
H
1-hidroxi-2-buteno Butanal
7
Los enoles son sustancias que poseen un doble enlace (en) y un grupo
alcohol (ol).

O
O
O
O
//
Pero, el butanal y la butanona (CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-C
C
C
C-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3) son isómeros de función, de
manera que esta última y el del 1-hidroxi-2-buteno, también, son isómeros de
función, con las consabidas consecuencias que sus propiedades físicas y químicas
sean diferentes.
Este tipo de situaciones, en las que dos o mas compuestos, pertenecientes a
diferentes familias o grupos funcionales, sean isómeros de función, pueden darse,
aunque no con mayor frecuencia. Los ejemplos mas comunes fueron presentados en
este espacio.
6.2. Consideraciones finales sobre la Isomería plana. En el numeral
anterior se analizaron los componentes básicos de la isomería plana: la isomería de
cadena, la isomería de posición y la isomería de función, su esencia y en particular,
las posibilidades que, por separado, dos o mas sustancias presenten un tipo de
isomería determinado. Sin embargo, siempre, se puede considerar la posibilidad que
una o un grupo de sustancias presenten varios tipos de isomería plana a la vez.
Veamos un ejemplo para ilustrar esta situación. Para ello tomemos al 1-
hidroxibutano (1-butanol), arriba enunciado, cuya fórmula condensada es C4H10O y
la estructural- la siguiente:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH
OH
OH
OH
1-hidroxibutano.
El 1-hidroxibutano o 1-butanol es isómero de posición (ver numeral 6.1.2 y Tabla
4) del 2-hidroxibutano de conformidad con la siguiente fórmula estructural:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
2-hidroxibutano.
Sin embargo, el 1-hidroxibutano puede presentar isómeros de cadena si se orienta
la cadena de 4 carbonos de manera que se forme el 1-hidroxi-2-metilpropano:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2(OH)
(OH)
(OH)
(OH)
І
CH
CH
CH
CH3
3
3
3
1-hidroxi-2-metilpropano.
A su vez, el 1-hidroxi-2-metilpropano debe tener un isómero de posición – el 2-
hidroximetilpropano de la siguiente fórmula estructural:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
І
CH
CH
CH
CH2
2
2
2(OH)
(OH)
(OH)
(OH)
2-hidroximetilpropano.

Además de lo anterior, todos los anteriores isómeros como alcoholes o lo que es
igual hidrocarburos saturados hidroxilados, deben tener otros isómeros adicionales –
los isómeros de función. Es decir, los éteres de las siguientes estructuras:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2 -
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3 CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
1-metoxipropano І Etoxipropano
O
O
O
O-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
2-metoxipropano.
Así las cosas, a la fórmula molecular condensada C4H10O le corresponden 7
isómeros diferentes por su estructura y es de esperar que por sus propiedades físicas
y químicas de conformidad con el fenómeno de la isomería en general8
.
Con estas últimas consideraciones podemos concluir el tema de la isomería plana,
veamos ahora, el tema de la isomería espacial.
6.2. Isomería espacial o Estéreo isomería. Como se hiciera alusión, en
la isomería espacial, las cadenas carbonadas, son iguales, pero la disposición de
elementos o sustituyentes de esa cadena, entre sí o con relación a la cadena misma,
no lo es, lo que hace que ciertas propiedades físicas y químicas, algunas veces todas,
de los isómeros sean diferentes.
Dentro de la isomería espacial se distinguen tres tipos: la isomería conformacional;
la isomería configuracional y la isomería óptica.
6.2.2 Isomería conformacional. La diferencia, sustancial, que distingue a
los isómeros conformacionales, consiste en que el hidrógeno o sus sustituyentes
ocupan posiciones diferentes en el espacio, unos con relación de otros, al
encontrarse unidos a los carbonos de un enlace sencillo carbono-carbono. En todo lo
demás los isómeros son completamente iguales.
a. Iniciemos el análisis con la molécula del etano (C2H6) por medio de la fórmula
estructural desarrollada (Fig.3):
8
Este puede ser un ejercicio interesante para los estudiantes – demostrar
que las propiedades físicas de los 7 isómeros del ejemplo, presentado con
la fórmula C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H10
10
10
10O
O
O
O,
,
,
, son diferentes.
H H
I I
H- C-C- H Fig.3. Fórmula estructural del
I I etano
H H

Se puede suponer que los hidrógenos, unidos a los dos átomos de carbono (los
que a su vez, están unidos, entre sí, por un enlace sencillo) puedan presentar cierto
movimiento de rotación con relación al enlace carbono-carbono. Esta consideración
es válida en razón que el enlace sencillo no es un enlace tan rígido (Ec-c= 83
kca/mol, Ver Cap.5.) que no “otorgue” cierta “libertad” a los hidrógenos o grupos
unidos a los carbonos.
En consecuencia se puede pensar que los hidrógenos de la molécula del etano,
presentan dos situaciones extremas, con relación al enlace sencillo – una cuando se
encuentran a la distancia mayor posible-d1 (Figura 4,A) y otra- cuando se
encuentren a la menor distancia entre ellos- d2 (Figura 4,B).
A las posiciones A y B de la Fig. 4 se les denomina conformaciones. Se han
propuesto diferentes formas para representar estas dos conformaciones.
En la Fig. 5 se expone la representación isométrica de estas conformaciones.
Con círculos se representan los átomos de carbono. Con líneas continuas los enlaces
carbono-hidrógeno del carbono más cercano, al observar de izquierda a derecha, y
con líneas discontinuas – los enlaces carbono-hidrógeno del carbono más lejano. El
enlace carbono-carbono se representa con una línea continua larga ( ver Fig.5 A y
B).
Se ha propuesto una forma simplificada plana, a partir de la representación
isométrica. En la representación plana, los dos átomos de carbonos confluyen en una
esfera y el enlace entre ellos, - en el punto de encuentro de las líneas continuas,
para los enlaces carbono-hidrógeno del carbono mas cercano y de las líneas
discontinuas – para los enlaces carbono-hidrógeno del carbono mas lejano. La forma
plana simplificada se expone el la Fig.6.
H d1 H H d2 H
d1 d2
H H H H
C C C C
H d1 H H d2 H
A B
Fig 4. Posibles distancias entre átomos de hidrógeno unidos a los
Carbonos en la molécula del etano. Figura A - representa la mayor
distancia posible d1 = 3,1 Å . Figura B – la menor distancia d2= 2,3 Å .

La conformación, en la que los hidrógenos, unidos a los carbonos del etano, se
encuentran a la mayor distancia posible (d1 en la Fig.6A) recibe el nombre de
conformación escalonada y la conformación, en la que los hidrógenos se
encuentran a la menor distancia, entre sí (d2 en la Fig. 6B), – el nombre de
conformación eclipsada.
Al observar la disposición de los hidrógenos en las conformaciones de la Fig. 6, se
puede suponer la existencia de tensiones entre ellos, en razón del movimiento,
giratorio, rotacional, etc. que las especies subatómicas realizan, al igual que la
influencia de las diferentes fuerzas de atracción y repulsión que tienen lugar en la
molécula.
Estas consideraciones se confirman con el hecho que al estudiar la molécula, se
encuentra al etano, el 97% de las veces, en forma de conformación escalonada y
Enlace
carbono-carbono
Enlace
carbono-carbono
d1 d2 H
H H H H
H H
H H H H H
A B
Fig 5. Representación isométrica de las conformaciones del
Etano. Figura A - representa la mayor distancia posible
d1 = 3,1 Å . Figura B – la menor distancia d2= 2,3 Å
d2
d1 H H H
H H
H H H H
H H
H
A B
Conformación Escalonada Conformación eclipsada
Fig 6. Representación plana de las conformaciones del Etano.
Figura A - Conformación Escalonada –representa la mayor distancia posible
entre hidrógenos. d1 = 3,1 Å. Figura B – Conformación eclipsada - la menor
distancia entre Hidrógenos. d2= 2,3 Å

sólo un 3% en forma de conformación eclipsada9
. Sin embargo para pasar de la
conformación eclipsada a la escalonada o viceversa, sólo se requiere de 3 Kcal/mol.
Esta energía es, considerablemente, inferior si se compara con la energía de los
enlaces carbono - carbono o carbono - hidrógeno (79,3 y 98,7 Kcal/mol,
respectivamente), lo que debe permitir el paso frecuente y constante del etano de la
conformación eclipsada a la escalonada.
b. Analicemos, ahora el caso del propano que es un caso más complejo. La
fórmula estructural desarrollada es (Fig.7):
Al comparar la estructura del propano con la del etano de la Fig. 3, se observa
que la diferencia, entre las dos estructuras, radica en que uno de los hidrógenos del
carbono 2 del etano (el mas lejano al observar de izquierda a derecha) fue
remplazado en el propano por un radical metil – CH3, como se muestra en la Fig. 8.
9
Sykes Peter. A guide to mechanism in Organic Chemistry. University of Cambrdge. Longman.
London. 1971. Mosccú. Jimia. 1973. En Ruso.
H H H
I I I
H-C-C-C-H Fig.7. Fórmula estructural del
I I I propano.
H H H
H H
І І
H- C-C -
-
-
- H
І І
H H
H H H
І І І
H-C-C – C -
-
-
- H
І І І
H H H
Fig.8. Diferencias en las estructuras
del etano y el propano.

Así las cosas, podríamos representar las conformaciones escalonada y eclipsada
para la molécula del propano por analogía con las representadas par la molécula del
etano, veamos (Fig. 9):
Las tensiones en la conformación eclipsada de la molécula del propano deben ser
mayores que las mismas en la molécula del etano. En consecuencia, el porcentaje de
ocurrencia de esta conformación (la eclipsada) debe ser mucho menor en
comparación con la ocurrencia de la conformación escalonada. En efecto, los
estudios muestran que el 99% de las veces el propano se encentra en forma de
conformación escalonada y sólo el 1% en forma de conformación eclipsada.
c. Lo anterior sucede con la mayoría de los alcanos mayores y con los alcanos en
los que los hidrógenos han sido sustituidos por radicales o grupos. Veamos el
ejemplo del butano (Fig.10).
Siempre se debe recurrir a comparar la estructura del hidrocarburo mayor o
sustituido con el etano, en razón que en este compuesto se presenta un eje carbono-
carbono alrededor del cual se establecen las conformaciones eclipsada y escalonada.
En los alcanos mayores, como el butano, existen varios ejes carbono-carbono que
pueden permitir la formación de las conformaciones enunciadas.
Comparemos, entonces, las estructuras del etano y del butano (Fig 11.). El
butano, a diferencia del etano, posee cuatro carbonos, de manera que, para
H H CH3
H CH3
H
H H H H H
H
A B
Fig 9. Representación plana de las conformaciones del propano.
A - Conformación Escalonada B – Conformación eclipsada
H H H H
I I I I
H-
-
-
-C-
-
-
-C-
-
-
-C-
-
-
-C-
-
-
-H Fig.10. Fórmula estructural del
I I I I butano
H H H H.

organizar las conformaciones se puede partir de dos ejes carbono-carbono: un eje en
los carbonos 1 y 2 y otro- en los carbonos 2 y 3.
Al tomar como eje carbono-carbono los carbonos 1 y 2, en la molécula del butano
y compararlo con el etano, se evidencia que el hidrógeno del carbono 2 del etano fue
remplazado por el radical etil (CH3CH2- ó C2H5-) en la molécula del butano (Fig.11.A).
Si se toma como eje los carbonos 2 y 3 (Fig.11B) del butano, nos encontramos
con la situación como si a cada uno de los carbonos del etano se le hubiese
remplazado un hidrógeno por un radical metil (CH3-).
Las conformaciones que se formen10
para el butano, a partir del eje en los
carbonos 1 y 2, deberán presentar mas tensiones que las conformaciones que se
formen a partir del eje en los carbonos 2 y 3, en atención que estas (las tensiones),
en este caso, se distribuyen de manera mas uniforme en toda la molécula, mientras
que en el primer caso (eje en los carbonos 1 y 2) las tensiones se “ubican” en el
carbono 2, generando cierto tipo de “desequilibrio” en toda la molécula, además
porque el radical etil es de mayor tamaño que los radicales metil. Esta situación se
ilustra en la Fig. 12. para las conformaciones escalonadas del butano con ejes en los
carbonos 1 y 2 y en los carbonos 2 y 3.
10
Para este caso y posteriores, tendremos en cuenta sólo las conformaciones escalonadas en
razón que las conformaciones eclipsadas para alcanos mayores o sustituidos, como ya se dijo, son
menos frecuentes.
H H H H
І І І І
H –C2
- C1
-
-
-
-H H – C2
- C1
-
-
-
-H
І І І І
H H H H
H H H H H H H H
І І І І І І І І
H-
-
-
-C4
-
-
-
- C3
- C2
– C1
-H H-
-
-
-C4
-
-
-
- C3
-
-
-
- C2
– C1
-H
Eje
carbono-carbono Eje
carbono-carbono
Fig.11. Diferencias en las estructuras del etano y el butano.
Estructura del butano con eje carbono-carbono en los
Carbonos 1 y 2 ( Figura A) y en los carbonos 2 y 3
(Figura B)
A B
H H H H H H H H

d. Analicemos, ahora, un caso de un alcano sustituido. Retomemos el ejemplo
del 1- y el 2-hidroxibutano con el cual se concluyó el análisis del tema de la isomería
plana (Ver numeral 6.2). Las fórmulas estructurales semidesarrolladas de estos
compuestos son las siguientes:
CH
CH
CH
CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-OH CH
OH CH
OH CH
OH CH3
3
3
3-
-
-
-CH
CH
CH
CH2
2
2
2-
-
-
-CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)-
-
-
-CH
CH
CH
CH3
3
3
3
1-hidroxibutano. 2-hidroxibutano
Al observar las estructuras de los dos compuestos en análisis, se puede establecer
que lo mas conveniente es tomar como eje, para cada uno de ellos, los carbonos 2 y
3, de manera que podemos establecer las fórmulas desarrolladas de la siguiente
manera( Fig.13):
Con base en las estructuras desarrolladas (Fig. 13), podemos establecer que, con
relación al eje carbono-carbono, el carbono 2, del 1-hidroxibutano, posee dos átomos
de hidrógeno y un radical metil, el que a su vez ha remplazado un hidrógeno por un
grupo hidroxi (OH); el carbono 3 por su lado, posee dos hidrógenos y un radical
metil
H H H H H H H H
H H CH3
H C2H5
H
CH3 H H
H H
H
A B
Conformación Escalonada Conformación Escalonada
Fig 12. Representación plana de las conformaciones escalonadas del
butano. A - Eje carbonos 1 y 2 . Vista de derecha a izquierda según Fig. 11, A.
B – Eje carbonos 2 y 3 : Vista de izquierda a derecha según Fig. 11, B.
H-C4
-
-
-
-C3
– C 2
-
-
-
- C1
-H H-C4
- C3
-
-
-
- C2
-
-
-
- C1
-H
H H H OH H H OH H
A. 1-hidroxibutano B. 2-hidroxibutano.
Eje
carbono-carbono
Fig.13. Fórmulas estructurales desarrolladas del 1-hidroxibutano y del
2-hidroxibutano.

El carbono2 del 2-hidroxibutano posee un radical metil, un hidrógeno y un grupo
hidroxilo (OH) y el carbono 3- dos hidrógenos y un radical metil.
Con base en este análisis podemos representar las conformaciones escalonadas
para el 1-hidroxibutano y el 2-hidroxibutano (Fig 14).
Estos dos últimos isómeros conformacionales se pueden anexar a los isómeros
planos del ejemplo del 1- y el 2-hidroxibutano con el cual se concluyó el tema de la
isomería plana del numeral 6.2. Lo que suma argumentos a favor de la complejidad
del tema de la isomería en general, máxime si los isómeros 1-hidroxi-2-metilpropano
y 2-hidroximetilpropano del ejercicio propuesto, deben, de igual manera, presentar
isómeros conformacionales.11
e. El ciclohexano. Los hidrocarburos cíclicos también presentan isomería
conformacional, aunque los homólogos menores, el ciclopropano y el ciclobutano, lo
hagan con dificultad en razón de las tensiones internan que dentro de éllos tienen
ocurrencia. En efecto, ajustar las moléculas dentro de figuras geométricas planas de
60º (para el ciclopropano) y de 90º (para el ciclobutano) y formar, simultáneamente,
enlaces de valencia carbono-carbono del orden de 109º, hace que estos cicloalcanos
rompan con relativa facilidad el ciclo para formar cadenas lineales.
El cálculo de estas tensiones lo realizó Bayer, en 1885, por primera vez,
multiplicando por ½ la diferencia entre el valor del ángulo de valencia (109,5º) del
enlace carbono-carbono y el ángulo de la respectiva figura geométrica. Esta
operación dio como resultado los siguientes valores para esas tensiones:
½(109,5-60) = 24,75º para el ciclopropano12
;
11
Se recomienda a los estudiantes representar las conformaciones escalonadas de estos dos
compuestos: el 1-hidroxi-2-metilpropano y el 2-hidroximetilpropano.
12
Tomado y adaptado de : Noller C. R. Química Orgánica . Editorial Interamericana. Tercera
Edición. Ciudad México. 1970.
H H H
H CH3
H H CH2OH CH3
OH CH3
H
A B
Conformación Escalonada Conformación Eclipsada
Fig 14. Representación plana de las conformaciones escalonadas del
A - 1-hidroxibutano. Vista de derecha a izquierda según Fig. 13, A.
B – 2- hidroxibutano. Vista de izquierda a derecha según Fig. 13, B.

½(109,5-90) = 9,8º para el ciclobutano;
½(109,5-108) = 0,8º para el ciclo pentano;
½(109,5-120) = -5,3º para el ciclohexano;
Estas consideraciones muestran que las tensiones disminuyen, en promedio, al
llegar al ciclopentano y el ciclohexano. Por tanto en calidad de ejemplo se
presentarán las conformaciones del ciclohexano, dada la importancia que sus
derivados juegan en el campo de la agronomía13
.
Los seis átomos del ciclohexano se organizan en forma de dos conformaciones -
la conformación “silla” y la conformación “bote” que se presentan en la Fig. 15.
Los hidrógenos y sus sustituyentes se organizan en posiciones axial (a) y
ecuatorial (e). La posición axial es perpendicular al anillo del ciclohexano y la
posición ecuatorial - se orienta hacia la periferia del ciclo.
En razón que la conformación “silla” favorece la posición ecuatorial del hidrógeno
y sus sustituyentes, esta conformación es la mas estable, por tanto la que se
encuentra con mayor frecuencia, para el ciclohexano y sus derivados.
6
6
6
6.2.2 Isomería configuracional. Cuando se habla de isomería
configuracional, se hace referencia a la posición que ocupa el hidrógeno y sus
sustituyentes con relación al doble enlace carbono-carbono en la molécula de un
compuesto orgánico. Como ejemplo para mostrar la esencia y particularidades del
13
Se hace alusión al hexaclorociclohexano de uso en procesos de producción agrícola.
a
a
a
a
a
a
e
e
e e
e
e
a
a
a
a
a
a
e
e
e
e
e
e
A B
Fig 15. Representación gráfica de las conformaciones de la molécula del
ciclohexano. Figura A. – Conformación “silla”. Figura B. – Conformación “bote”.
a – Hidrógeno o sutituyente en posición axial.
e- Hidrógeno o sutituyente en posición ecuatorial.

concepto de la isomería configuracional, se utiliza el 1,2-dicloroeteno, cuya fórmula
estructural semidesarrollada es (Fig.16)
Al revisar los datos de las propiedades del 1,2-dicloroeteno nos encontramos con
el hecho que existen dos valores para cada una de estas propiedades que
corresponden al cis-1,2-dicloroeteno y al trans-1,2-dicloroeteno. Veamos estos datos
en la siguiente Tabla 8. Los datos de la Tabla 8. muestran dos isómeros que se
comportan como sustancias diferentes: el cis-1,2-dicloroeteno mas denso y de mayor
punto de ebullición y el trans-1,2-dicloroeteno mas volátil y menos denso.
Nombre
Nombre
Nombre
Nombre Fórmula
Fórmula
Fórmula
Fórmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Punto
Punto
Punto
Punto
de Fusión,
de Fusión,
de Fusión,
de Fusión,
ºC
ºC
ºC
ºC
Punto
Punto
Punto
Punto
de
de
de
de
ebullición
ebullición
ebullición
ebullición,ªC
,ªC
,ªC
,ªC
Densidad
Densidad
Densidad
Densidad,
,
,
,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
Cis
Cis
Cis
Cis-
-
-
-1,2
1,2
1,2
1,2-
-
-
-
dicloroeteno
dicloroeteno
dicloroeteno
dicloroeteno
C
C
C
C2
2
2
2H
H
H
H2
2
2
2Cl
Cl
Cl
Cl2
2
2
2 -
-
-
-50,0
50,0
50,0
50,0 60,3
60,3
60,3
60,3 1,274
1,274
1,274
1,274
Trans
Trans
Trans
Trans-
-
-
-1,2
1,2
1,2
1,2-
-
-
-
dicloroeteno
dicloroeteno
dicloroeteno
dicloroeteno
C
C
C
C2
2
2
2H
H
H
H2
2
2
2Cl
Cl
Cl
Cl2
2
2
2 -
-
-
-80,1
80,1
80,1
80,1 48,4
48,4
48,4
48,4 1,249
1,249
1,249
1,249
Tabla 8. Propiedades físicas del ácido propanoico y del etanoato de metilo.
Fig. 16
ClHC =
=
=
= CHCl Fórmula estructural del
1,2-dicloroeteno.
H H H Cl
I I I I
C =
=
=
= C C =
=
=
= C
I I I I
Cl Cl Cl H
Cis-2,3-dicloroeteno Trans-2,3-dicloroeteno
Fig.17
Fórmulas estructurales de los isómeros cis – y trans del
1,2-dicloroeteno

Además de lo anterior, se conoce que no es posible el paso de un isómero al otro
sin la destrucción del enlace doble que une a los carbonos. Por tanto, es necesario
que analicemos la configuración electrónica de los átomos de carbono que
conforman el 1,2-dicloroeteno.
Como vemos en la Fig.16, los carbonos en el 1,2-dicloroeteno, se unen por medio
de un enlace doble. Este enlace, como lo vimos en el Capítlo 4., está conformado
por un enlace sigma y un enlace Pi. Los carbonos del enlace doble presentan
hibridación sp2
, a la que se le denomina plana o planar, en razón que sólo necesita
de un plano de dos coordenadas (x,y) para “ubicar” a los elementos que la forman.
Con base en lo expuesto, podemos analizar las posibilidades que tienen los
hidrógenos y sus sustituyentes (los cloros) para disponerse con relación al doble
enlace en el plano en el que se ha formado la hibridación sp2
. Representemos estas
posibilidades en la Fig. 17.
De conformidad con la Fig.17, en el isómero cis- los hidrógenos y los cloros, de cada
carbono del doble enlace, se disponen para el mismo lado, es decir arriba o abajo,
mientras que en el isómero trans- se disponen hacia lados diferentes. Además, si se
hace el ejercicio de rotarlos, se llega a la conclusión que sólo es posible que coincidan
rompiendo el doble enlace, en razón que este, dada su rigidez, no permite movimiento
rotacional o giratorio a su alrededor. Por tanto cada isómero, existe de manera
individual y se comporta como una sustancia individual.
A los isómeros cis- y trans- se les denomina configuraciones que diferencian por la
posición, que los hidrógenos y sus sustituyentes ocupan, con relación al doble enlace
carbono-carbono, en el plano en el que se da la hibridació sp2
entre los carbonos.
6.2.2.1 Condiciones estructurales de la Isomería configuracional. No
todos los compuestos que poseen doble enlace presentan isomería configuracional o
cis-trans. Se requiere que los dos sustituyentes de cada carbono, del doble enlace,
sean diferentes. Sin embargo, los dos sustituyentes de un carbono pueden ser
iguales a los sustituyentes del otro carbono como lo vimos en el ejemplo del 1,2-
dicloroeteno.
Por lo expuesto, ni el eteno ni el cloroeteno presentan isomería conformacional en
razón, que en cada uno de estos casos, no se puede saber que sustituyente esta
arriba o esta abajo con relación al doble enlace carbono-carbono. Observemos, lo
expuesto, en la Fig.18.
En términos generales, se puede, por medio de siguiente fórmula estructural (Fig.18)
definir las condiciones de los sustituyentes el hidrógeno y del hidrógeno mismo, para
que un compuesto que posea doble enlace presente isomería configuracional,
veamos:

A,La condición básica para que un compuesto con doble enlace presente isomería
cis-trans es la siguiente: a # b y x # y. Esta condición es simultánea, es decir ni a
puede ser igual a b, ni x puede ser igual a y.
H H H Cl
I I I I
C =
=
=
= C C =
=
=
= C
I I I I
H H H H
Eteno Cloroeteno
Fig. 18
Fórmulas estructurales del eteno y el cloroeteno que muestran que
estas sustancias no presentan isomería configuracional en razón de
la imposibilidad para diferenciar la posición ( arriba o abajo) de los
hidrógenos y el cloro con relación al doble enlace.
a x
I I
C =
=
=
= C
I I
b y
Fig. 19
Requerimientos estructurales para los sustituyentes del hidrógeno
para lograr que un compuesto con doble enlace presente isomería
cis-trans: Condición básica: a # b y x # y.
Se puede permitir que a = x ; a=y ó b=x : b=y .
De igual manera, por separado: a=H; b=H; x=H; y=H.

En términos generales, lo común y corriente, es que todos los sustituyentes de los
carbonos del doble enlace sean diferentes, veamos por ejemplo (Fig. 20) el caso del
2-hidroxi-2-penteno:
Al observar, en comparación con el eteno, al 2-hidroxi-2-penteno, encontramos
que el doble enlace, de este compuesto, se encuentra entre los carbonos 2 y 3
(Fig.20.B.). Además, los hidrógenos del carbono 2 fueron remplazados por el radical
metil- CH3 y el grupo hidroxilo- OH. El carbono 3 – posee un hidrógeno y un grupo
etil –C2H5 (Fig. 20,C).
Así las cosas, se puede proceder a representa las fórmulas estructurales de los
isómeros cis- y trans- del 2-hidroxi-2-penteno. Para ello podemos tomar puntos de
comparación a los radicales metil y etil, de manera que cuando se encuentren del
mismo lado en el plano de la hibridación sp2
de los carbonos del doble enlace,
tendremos el isómero cis- y cuando se encuentren de lado diferente, tendremos el
isómero trans-.
B. En el caso anterior, encontramos la situación que los sustituyentes, de uno de
los carbonos, son diferentes de los sustituyentes del otro carbono del doble enlace.
Sin embargo, podemos encontrar casos en los que los sustituyentes de un átomo de
carbono sean iguales a los sustituyentes del otro carbono (del doble enlace).
Veamos el ejemplo del 2-buteno en la Fig.21
A. CH2 = CH 2
Eteno
B. 5 4 3 2 1
CH3 CH2-
-
-
-CH=
=
=
=C(OH) CH3
2-hidroxi-2-penteno
3 2
C. C2H5 –CH=C(OH) –CH3
Sustituyentes del doble enlace del 2-hidroxi-2-penteno
H OH H CH3
I I I I
C =
=
=
= C C = C
I I I I
C2H5 CH3 C2H5 OH
Cis-2-hidoxi-2-penteno Trans-2-hidoxi-2-penteno
Fig. 20
Isómeros configuracionales del 2-hidroxi-2-penteno.

En este caso se cumple la condición en la que a = x y b = y, pero a es diferente
de b y x diferente de y. En efecto, el hidrógeno del carbono 1 es igual al hidrógeno
del carbono 2. A la vez, el radical metil del carbono 1 es igual al radical metil del
carbono 2. Pero el hidrógeno del carbono 1 es diferente del metil del carbono. Lo
mismo sucede con el carbono 2.
El hecho que los sustituyentes, de un carbono, sean iguales a los sustituyentes del
otro carbono del doble enlace, no es obstáculo para que un compuesto presente
isomería cis-trans, tal como lo observamos en el caso en análisis del 2-buteno. De
hecho, para este caso, se puede diferenciar la posición de los hidrógenos y de los
radicales metil en cada uno de los isómeros cis- o trans-(Fig.21).
En el caso del 2-buteno, como debe de esperarse, las propiedades físicas de los
isómeros cis- y trans- son diferentes. Estas se exponen en la Tabla 9. siguiente:
Nombre
Nombre
Nombre
Nombre
Fó
Fó
Fó
Fórmula
rmula
rmula
rmula
molecular
molecular
molecular
molecular
Punto
Punto
Punto
Punto de
de
de
de
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Fusión,ºC
Punto de
Punto de
Punto de
Punto de
ebullición
ebullición
ebullición
ebullición,ªC
,ªC
,ªC
,ªC
Densidad
Densidad
Densidad
Densidad,
,
,
,
g/cm
g/cm
g/cm
g/cm3
3
3
3
Cis
Cis
Cis
Cis-
-
-
-2
2
2
2-
-
-
-buteno
buteno
buteno
buteno C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H8
8
8
8 -
-
-
-139,3
139,3
139,3
139,3 3,6
3,6
3,6
3,6 0,621
0,621
0,621
0,621
Trans
Trans
Trans
Trans-
-
-
-2
2
2
2-
-
-
-buteno
buteno
buteno
buteno C
C
C
C4
4
4
4H
H
H
H8
8
8
8 -
-
-
-105,8
105,8
105,8
105,8 0,9
0,9
0,9
0,9 0,604
0,604
0,604
0,604
Tabla 9. Propiedades físicas de los isómeros cis-trans- del 2-buteno.
CH3-
-
-
-CH = CHCH3
2-buteno
H H H CH3
I I I I
C =
=
=
= C C = C
I I I I
CH3 CH3 CH3 H
Cis-2- buteno Trans-2-buteno
Fig.21
Isómeros configuracionales del 2-buteno.

C. Los alquenos simétricos y asimétricos. Desde el punto de vista de la
estructura, se distinguen dos tipos de alquenos: los alquenos simétricos y los
asimétricos. Nos puede servir de ejemplo de alqueno simétrico el 2-buteno
(Fig.21). En efecto, los sustituyentes de los carbonos del doble enlace son iguales:
un hidrógeno y un radical metil para cada uno de los carbonos. Este hecho permite
que en la molécula se establezca un eje de simetría.
Como ejemplo de alqueno asimétrico podemos utilizar al 2-penteno. Como se
observa en la Fig. 22, los sustituyentes del los carbonos del doble enlace son
diferentes: un hidrógeno y un radical metil para el carbono 2; y un hidrógeno y un
radical etil para el carbono 3. Este hecho permite identificar los isómeros cis- y trans-
para este alqueno (Fig. 22).
Los alquenos simétricos siempre tiene el doble enlace en el centro de la cadena
como en el caso del 2-buteno. Por analogía, algunos alquenos asimétricos tienen el
doble enlace en el centro o cerca del centro de la cadena, el 2-penteno, por ejemplo.
A estos alquenos se les denomina alquenos asimétricos centrales Sin embargo
ciertos alquenos asimétricos poseen el doble enlace en uno de los extremos. A ellos
se les denomina alquenos asimétricos laterales. Por ejemplo el 1-penteno
(Fig.22,B). Como es lógico, este tipo de alquenos no cumple con la condición básica,
en razón que poseen dos sustituyentes iguales, en el caso del 1-penteno, dos
hidrógenos, en el carbono 1 del doble enlace. Esta circunstancia hace que los
alquenos asimétricos laterales no presenten isomería configuracional.
Los isómeros cis-trans no sólo presentan diferencias en las propiedades físicas
como ya se presentó, si no también en sus propiedades químicas. Este tema es un
A. CH3-
-
-
-CH2 -
-
-
-CH = CH–CH3
2-penteno
H H H CH3
I I I I
C = C C = C
I I I I
C2H5 CH3 C2H5 H
Cis-2-penteno Trans-2-penteno
B. CH3-
-
-
-CH2 -
-
-
-CH -
-
-
-CH = CH2
1-penteno
No presenta isomería cis-trans.
Fig. 22
Isómeros configuracionales del 2-buteno.

tema especializado de la química orgánica que se abordará al analizar las reacciones
químicas de los alquenos.
6.2.3 La isomería óptica. La luz que emite una fuente es un conjunto de rayos
y ondas que se desplazan en todas las direcciones, por esta razón se habla de luz
policromática. Esta situación puede ser modificada, si al paso de la luz se coloca un
instrumento que oriente la luz en una sola dirección. En este caso se habla de luz
monocromática o luz polarizada. La luz polarizada difunde rayos y ondas en un
mismo plano.
Se conocen compuestos orgánicos que poseen la capacidad de desviar el plano de
la luz polarizada hacia uno u otro lado de la dirección original, es decir hacia la
derecha o la izquierda. A las sustancias que presentan esta característica especial se
les denomina ópticamente activas. Y si además, presentan la misma fórmula
estructural y reacciones químicas y sólo se diferencian por la dirección del giro que le
dan al plano de la luz polarizada, se les llama isómeros ópticos.
Los equipos que permiten medir el giro que una sustancia, ópticamente activa, le
da al plano de la luz polarizada, se denominan polarímetros. El esquema básico de
un polarímetro se expone en la Fig.23.
El polarímetro posee una fuente 1 (Fig.23), de donde la luz sale en todas las
direcciones. En el polarizador 3, la luz toma una sola dirección. La luz polarizada 4, al
atravesar la sustancia, ópticamente activa, en el analizador 5, se desvía bien sea
hacia la derecha o hacia la izquierda. Este valor se cuantifica en la escala 7 del
equipo.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1 3 5
2
4
6 7
Fig. 23
Representación esquemática de la estructura básica de un polarímetro.
1- Fuente de Luz; 2- Luz policromática; 3- Polarizador; 4- Luz polarizada
5- Analizador de muestras; 6- Desviación de la luz polarizada: 7-Escala
de medición:

Una de las sustancias, ópticamente activas, mas simple es el ácido láctico. El
nombre IUPAC del ácido láctico es: ácido 2-hidroxipropanoico, de manera que la
fórmula estructural es (Fig.24):
El ácido láctico existe en tres formas:
1. La dextrógira que desvía el plano de la luz polarizada a la derecha y se
designa con el signo + antes del nombre (+ ácido láctico).
2.La forma levógira que desvía el plano de la luz polarizada a la izquierda y se
designa con el signo – antes del nombre (- ácido láctico).
3. La forma ópticamente inactiva que no desvía el plano de la luz polarizada y
que se designa con los signos ± antes del nombre (± ácido láctico).
El análisis de las sustancias ópticamente activas llevó a encontrar en éllas la
presencia de mínimo un carbono asimétrico, entendiendo como tal el carbono
que posee cuatro sustituyentes diferentes y que, en consecuencia, presenta
hibridación sp3
.
En la Fig.25 se presenta esquemáticamente la estructura del carbono asimétrico,
ubicándolo en el centro de una pirámide regular (tetraedro) con sus enlaces hacia los
vértices de la pirámide. El ángulo de valencia es de 109º28´.
a
I
b-C-
-
-
-x
I
y
C
109º28´
a
b
x
y
Fig. 25
Representación gráfica del carbono asimétrico.
O
O
O
O
//
CH
CH
CH
CH3
3
3
3 -
-
-
- CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)
CH(OH)-
-
-
- C
C
C
C
ácido 2-hidroxi-2-propanoico.
Fig.24
Fórmula estructural del ácido láctico
OH
OH
OH
OH

Las figuras geométricas como el tetraedro pueden existir en forma de dos imágenes
especulares (imágenes de espejo o antípodas) independientes y no superponibles
(Fig.26):
En la Fig.26 se evidencia que los sustituyentes superiores e inferiores (a y y) de
las dos imágenes especulares coinciden. Pero los sustituyentes centrales o laterales
(b y x) no, por el contrario – el sustituyente, orientado hacia la izquierda en una
imagen, en la otra imagen (la antípoda) aparece orientada hacia la derecha.
La presencia de estas dos imágenes especulares para un compuesto con un
carbono asimétrico, supone la posibilidad que una de éllas haga girar el plano de la
luz polarizada hacia una dirección (derecha, por ejemplo) y la otra imagen lo haga
girar en dirección contraria.
Esta situación debe darse con aquellos compuestos que posean carbonos
asimétricos como en el caso del ácido láctico que arriba habíamos expuesto (ver
Fig.24)
Al analizar la estructura del ácido láctico, encontramos que, en efecto, el carbono
2, el carbono central del ácido láctico, posee cuatro sustituyentes diferentes,
veamos: el grupo carboxílico del carbono 1, el grupo metil del carbono 3 y el
hidrógeno y el grupo hidrófilo (Fig 27).
La presencia de un carbono asimétrico, en la molécula del ácido láctico, supone la
existencia de dos imágenes especulares que corresponden a dos isómeros ópticos que
desvían el plano de la luz polarizada en dirección diferente- uno –hacia la izquierda y
otro hacia la derecha (Fig 28). En otras palabras los isómeros ópticos del ácido láctico
presentan diferentes valores de rotación específica.
a
I
b-C-
-
-
-x
I
y
a
I
x-C-
-
-
-b
I
y
Espejo
Fig. 26
Imágenes especulares de un compuesto con carbono
asimétrico. C – carbono asimétrico. a,b,x,y – sustiuyentes del
carbono asimétrico

A los isómeros ópticos que se diferencian por la orientación de la rotación específica se
les denomina enantiómeros
Lo expuesto, con relación a la actividad óptica del ácido láctico, se extiende a todas
aquellas sustancias que poseen un carbono asimétrico y, por tanto, pueden formar
isómeros ópticos con diferente rotación específica, aunque la magnitud del giro pueda
ser del mismo valor absoluto. Para el caso del ácido láctico, el isómero dextrógiro
presenta una rotación específica de +3,8ª y el levógiro – de -3,8º.
6.2.3.1 La mezcla racémica. Arriba se había anotado la existencia de una
tercera forma del ácido láctico – la forma ópticamente inactiva. Se ha demostrado
que ésta es una mezcla, en iguales proporciones de los isómeros levógiro y
dextrógiro A esta mezcla se le denomina mezcla racémica, cuya esencia es logro
de la inactividad óptica de isómeros ópticamente activos por acción intermolecular de
uno y otro isómero.
1
COOH
I
H 2
C
C -
-
-
-OH
I
3
CH3
Fig. 27
Sustituyentes del carbono asimétrico – el
carbono2- del ácido láctico
COOH
I
H-C-
-
-
-OH
I
CH3
COOH
I
HO-C-
-
-
-H
I
CH3
Fig.28
Imágenes especulares –enantiómeros- del ácido
láctico
A- Configuración (relativa) D. B- Configuración( relativa) L
Espejo
A B

Las mezclas racémicas existen en la naturaleza como tales o se pueden preparan
siempre y cuando se requiere eliminar la actividad óptica de una sustancia
ópticamente activa.
6.2.3.2. Configuración absoluta y configuración relativa de los isómeros
ópticos. En la práctica se requiere identificar dos situaciones:
1. La magnitud y dirección de la rotación específica de un isómero en estudio, es
decir se requiere conocer la configuración absoluta de un isómero óptico. A élla
sólo se llega por medio de la medición experimental, haciendo uso de un
polarímetro. Se obtiene, como resultado, el valor de un ángulo. Este ángulo es el
producto de la desviación que la sustancia analizada le dio al plano de la luz
polarizada. Si la desviación fue a la derecha, a el valor del ángulo se le antepone un
signo “+” y, si hacia la izquierda- se le antepone un signo “-“. En conclusión, la
configuración absoluta de una sustancia ópticamente activa, se logra haciendo la
valoración experimental.
2. La posición relativa de los sustituyentes centrales del carbono asimétrico en
los enantiómeros, en razón que es por el lugar que estos ocupen en cada isómero
que se les puede diferenciar, puesto que la “cabeza” y los “pies” de los isómeros son
iguales (Fig.28.). Para definir esta posición se introdujo la configuración relativa.
Si el grupo hidroxilo (OH) se encuentra a la derecha del carbono asimétrico se habla
de configuración D y, si se encuentra al izquierda – de configuración L (Fig.28.A y B).
Las configuraciones relativas D y L son convenciones para “ubicar” los
sustituyentes del carbono asimétrico, pero no tienen relación con la desviación
específica del isómero, pues esta se define por medio de la configuración absoluta,
midiendo el valor del ángulo de la desviación del plano de la luz polarizad.
6.2.3.3. La forma meso. La sustancias con carbones asimétricos pueden ser
ópticamente inactivos. Veamos el ejemplo del ácido tartárico – ácido 2,3-dihidroxi-
butandioico- que se expone en la Fig.29
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
- 3
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
Fig. 29
Fórmula estructural del ácido tartárico.

Como se observa en la Fig.29 el ácido tartárico posee dos carbonos asimétricos- el
carbono 2 y el carbono 3, cada uno de éllos con cuatro sustituyentes diferentes,
aunque, como muestra la Fig.30., los sustituyentes del carbono asimétrico 2 son
iguales a los sustituyentes del carbono 3, sin dejar de ser, por separado, carbonos
asimétricos. Sin embargo esto no es óbice para esperar que el ácido tartárico para
esperar que el ácido tartárico presente actividad óptica, puesto que, es claro que
posee 2 carbonos asimétricos.
En la práctica se puede encontrar el ácido tartárico ópticamente inactivo, sin que
sea una mezcla de isómeros dextrógiro y levógiro, es decir una mezcla racémica.
Esta situación es posible porque dentro de la molécula del ácido tartárico se puede
trazar un eje imaginario de simetría (Fig.31) que permite que por compensación
interna se elimine la influencia de los ejes asimétricos en la molécula. En efecto, el
hecho que, con relación al eje de simetría, el grupo carboxilo del carbono 1 se
encuentre a la misma distancia que el grupo carboxilo del carbono 4, al igual que el
hidrógeno y el grupo hidroxilo, elimina la asimetría de la molécula y en consecuencia
la actividad óptica del ácido tartárico.
Cuando la situación expuesta, es decir, cuando una sustancia, con carbonos
asimétricos, no presenta actividad óptica por compensación intramolecular, se
habla de la forma meso. Para el caso concreto que nos ocupa, se habla del ácido
mesotartárico que es ópticamente inactivo,
6.2.3.4. Actividad óptica de compuestos con dos carbonos asimétricos.
En el caso del ácido tartárico nos encontramos con el ejemplo de un compuesto
orgánico, ópticamente inactivo, a pesar de tener dos carbonos asimétricos. Sin
embargo, si en el compuesto en estudio no se puede trazar un eje de simetría, el
compuesto presenta isomería óptica. Como ejemplo para este caso, se puede tomar
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C
C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
- 3
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
A
Sustituyentes del carbono 2
(asimétrico) del ácido tartárico
1
COOH
I
H -
-
-
-C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
-3
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
B
Sustituyentes del carbono 3
(asimétrico) del ácido tartárico
Fig.30

al ácido cloromálico - ácido 2-cloro-3-hidroxi-butandioco que se presenta en la
Fig.32.
Es decir que el ácido cloromálico, con sus dos átomos asimétricos de carbono, puede
formar cuatro enantiómeros diferentes, organizados por parejas, de conformidad con lo
que se acaba de exponer. Además, el enantiómero de la posición A, de la Fig 33, no es
imagen especular del enantiómero C de la Fig.34., ni el enantiómero B (Fig.33.) es
imagen especular del enantiómero D (Fig.34.). Las combinaciones de enantiómeros A
y C; A y D; B y C; B y D forman parejas de diasteoisómeros.
En términos generales, una molécula con n átomos asimétricos de carbono, puede
formar 2n
enantiómeros que se pueden organizar por parejas de diateroisómeros, de
manera similar que el caos del ácido cloromálico analizado.
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C
C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
-3
C
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C
C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
- 3
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
Eje de simetría
Fig.31
Forma meso del ácido tartárico, ópticamente inactiva.
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C -
-
-
-Cl
I
H-
-
-
-3
C -
-
-
-OH
I
4
COOH
Fig. 32
Fórmula estructural del ácido cloromálico.

Para concluir el tema de la isomería óptica y el tema de la isomería en general,
analicemos dos últimos ejemplos: primero miremos el ejemplo del ácido málico
(Fig.35) – ácido 2.hidroxi-butandioico.
1
COOH
I
Cl -
-
-
-2
C
C -
-
-
-H
I
HO-
-
-
-3
C-
-
-
-H
I
4
COOH
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C
C -
-
-
-Cl
I
H-
-
-
-3
C-
-
-
-OH
I
4
COOH
Espejo
Fig. 33
Enantiómeros del ácido cloromálico.
Los sustituyentes centrales de los carbonos asimétricos se disponen
del mismo lado.
A
A
A
A B
B
B
B
1
COOH
I
H-
-
-
-2
C
C -
-
-
-Cl
I
HO-
-
-
-3
C-
-
-
-H
I
4
COOH
1
COOH
I
Cl -
-
-
-2
C
C -
-
-
-H
I
H-
-
-
-3
C-
-
-
-OH
I
4
COOH
Espejo
C
C
C
C
Fig. 34
Enantiómeros del ácido cloromálico.
Los sustituyentes centrales de los carbonos asimétricos se dispone de
lados opuestos.
D
D
D
D

La estructura del ácido málico muestra que este compuesto sólo posee un carbono
asimétrico, por tanto puede formar dos enantiómeros tal y como se expone en la
Fig. 36.
Por último retomemos el ejemplo de la fórmula condensada C4H10O que se utilizó
en el numeral 6.2 para desarrollar los temas de la isomería de cadena, de posición
y de función, en particular el isómero 2-hidroxi-butano (CH3-CH2-CH(OH)-CH3) en razón
que este compuesto posee un carbono asimétrico en su estructura (Fig,37), el
número 2, y, por tanto, debe formar dos isómeros ópticos – dos enantiómeros de
conformidad con la Fig.38.
Con este último ejemplo se evidencia, una vez mas la complejidad del tema de la
isomería y concluimos un capítulo mas de el presente texto.
1
COOH
I
H -
-
-
-2
C -
-
-
-OH
I
H -
-
-
- 3
C -
-
-
-H
I
4
COOH
Fig.35
Fórmula estructural del ácido málico.
COOH
I
H -
-
-
-C
C -
-
-
-OH
I
CH2COOH
COOH
I
HO -
-
-
-C
C -
-
-
-H
I
CH2COOH
Espejo
Fig. 36
Enantiómeros del ácido málico

BIBLIOGRAFIA.
De igual manera que en el caso de la nomenclatura la bibliografía es abundante, por
tanto se puede consultar cualquier texto de química orgánica para profundizar en
cualquiera de los temas de la isomería. Además para el tema específico de la
isomería óptica se puede recurrir a textos de bioquímica.
A pesar de lo anterior, el autor recomienda los siguientes textos arriba citados:
CH3
I
H-
-
-
-C
C -
-
-
-OH
I
H-
-
-
-C-
-
-
-H
I
H-
-
-
-C-
-
-
-H
I
H
Fig. 37
Fórmula estructural del
2-hidroxibutano.
CH3
I
H -
-
-
-C
C -
-
-
-OH
I
C2H5
CH3
I
HO -
-
-
-C
C -
-
-
-H
I
C2H5
Fig. 38
Enantiómeros del 2-hidroxibutano.
Espejo

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