QUÍMICA ORGÁNICA I (QU0915) BLOQUE TEMÁTICO II ISOMERÍA Y ESTEREOISOMERÍA

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1 QUÍMIA ORGÁNIA I (QU0915) BLOQUE TEMÁTIO II ISOMERÍA Y ESTEREOISOMERÍA

2 Bloque Temático 2: Isomería y estereoisomería 2.1. Definición de isomería. Isomería estructural 2.2. Estereoisómeros: tipos de estereosomería 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos 2.5. Isomería geométrica 2.6. Enantiómeros 2.7. Diastereoisómeros 2.8. Mezcla racémica

3 2.1. Isomería. Isomería estructural Isómeros: compuestos con igual fórmula molecular pero con diferentes propiedades físicas y/o químicas. Isómeros estructurales (o constitucionales): los que difieren en el orden en el que se enlazan los átomos en la molécula, como el n-butano ( 4 10 ) y el 2-metilpropano ( 4 10 ). Isómeros constitucionales: n-butano y 2-metilpropano n-butano Metilpropano (isobutano)

4 2.2. Estereoisomería: tipos de estereoisómeros Estereoisomería: tipos de estereoisómeros Estereoisómeros Isómeros que tienen la misma secuencia de átomos enlazados covalentemente, pero con distinta orientación espacial Isómeros conformacionales o confórmeros: los que se interconvierten rápidamente a temperatura ambiente mediante rotaciones sobre enlaces sencillos. Esta clase de isómeros no pueden separarse entre sí Isómeros configuracionales: no pueden interconvertirse y, por tanto, pueden separarse entre si Isómeros geométricos: isómeros configuracionales que se originan por la distinta orientación espacial de átomos, o grupos de átomos, alrededor de un enlace doble Enantiómeros: isómeros configuracionales que se relacionan entre sí por ser imágenes especulares no superponibles Diastereoisómeros o diastereómeros: isómeros configuraciones que no son imágenes especulares uno del otro

5 Bloque Temático Isomería conformacional en compuestos acíclicos onformación eclipsada del etano Isómeros conformacionales en la molécula de etano 1) En la molécula de etano los átomos de hidrógeno no están fijos en una posición determinada, ya que los dos grupos metilo ( 3 ) pueden girar con relativa facilidad alrededor del enlace sigma carbono-carbono. 2) uando los átomos de hidrógeno de cada uno de los dos grupos metilo se encuentran enfrentados el etano adquiere la conformación eclipsada. Esta conformación del etano es la de mayor energía, porque en ella las nubes electrónicas de los átomos de hidrógeno sufren importantes repulsiones desestabilizantes. 3) uando desde la conformación eclipsada del etano se gira 60º uno de los dos grupos metilo se adquiere la conformación alternada. En esta conformación los enlaces carbono-hidrógeno de ambos carbonos se encuentran lo más alejados posible, formando ángulos dihedro de 60º. La conformación alternada es la más estable de las conformaciones del etano. a c b Giro de 60º onformación alternada del etano c a b Giro de 60º onformación eclipsada del etano c b a

6 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos Proyecciones de Newman 1) Una proyección de Newman es una forma de representación bidimensional de moléculas orgánicas. 2) En un proyección de Newman se visualiza la molécula orgánica a lo largo de un enlace carbono-carbono. 3) En una proyección de Newman los átomos, o grupos de átomos, unidos al átomo de carbono más próximo al observador se dibujan enlazados al punto central de un círculo, que representa al átomo de carbono. 4) Los átomos, o grupos de átomos, unidos al carbono más alejado del observador se dibujan como si partieran desde detrás del círculo y, por tanto, sus enlaces sólo son visibles parcialmente. Proyecciones Newman de las conformaciones del etano a giro de 60º c a giro de 60º c c b onformación alternada b onformación eclipsada b a onformación alternada

7 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos Representación, en función del ángulo dihedro, de la energía relativa de las conformaciones del etano onformación alternada más estable que la conformación eclipsada c a b eclipsada Energía E a = 3 kcal/mol a c c b alternada b a alternada 60º 0º 60º Ángulo dihedro

8 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos Aunque existe una barrera de energía rotacional (3 kcal/mol), la rotación del etano alrededor del enlace carbono-carbono es prácticamente libre: el tiempo que tarda una molécula de etano en pasar de una conformación alternada a la siguiente es del orden de segundos.

9 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos onformaciones de la molécula de propano El propano, al igual que el etano, también presenta dos conformaciones límite: una conformación eclipsada y una conformación alternada Transformaciones entre las conformaciones del propano 60º 60º 60º 3 onformación eclipsada 3 onformación alternada 3 onformación eclipsada 3 onformación alternada

10 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos Representación, en función del ángulo dihedro, de la energía relativa de las conformaciones del propano onformación alternada más estable que la conformación eclipsada 3 eclipsada Energía E a = 3.4 kcal/mol 3 alternada 3 alternada 60º 0º 60º Ángulo dihedro

11 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos onformaciones de la molécula de n-butano El n-butano puede adquirir, a lo largo del enlace 2-3, un total de cuatro conformaciones límite energéticamente diferentes onformaciones de la molécula de n-butano alrededor del enlace 2-3 A º 60º 3 3 B 3 60º 3 3 D 60º 3 E 3 60º 3 3 F onformación A = onformación sinperiplanar (o eclipsada sin) onformaciones B y F = onformaciones sinclinales (o alternadas gauche) onformaciones y E = onformaciones anticlinales (o eclipsadas gauche) onformación D = onformación antiperiplanar (o alternada anti)

12 2.3. Isomería conformacional en compuestos acíclicos onformaciones de la molécula de n-butano alrededor del enlace 2-3 A º 60º 3 3 B 3 60º 3 3 D 60º 3 E 3 60º 3 3 F Diferencias energéticas entre las conformaciones del n-butano

13 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos onceptos básicos en análisis conformacional de compuestos cíclicos Tensión angular o tensión de Baeyer: la que se produce como consecuencia de la desviación del ángulo de enlace en relación con el ángulo de enlace ideal requerido para conseguir la máxima fuerza de enlace. Tensión torsional: la que se produce como consecuencia del eclipsamiento de enlaces. Tensión estérica: la que se produce como consecuencia de las interacciones estéricas desestabilizantes entre átomos o grupos de átomos que están relativamente próximos.

14 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos iclopropano ( 3 6 ): gas con punto de ebullición de -33º. Tiene forma de triángulo equilátero, con ángulos de enlace carbono-carbono de 60º. Representaciones de la molécula de ciclopropano ) El ciclopropano es plano. 2) Su tensión angular es muy elevada (49º). 3) Su tensión torsional es muy elevada: cada átomo de hidrógeno está eclipsado con los dos átomos de hidrógeno vecinales. Tensión angular del ciclopropano 109º - 60º = 49º Tensión torsional del ciclopropano 6 interacciones eclipsadas - idrógenos eclipsados 49º 60º 109º idrógenos eclipsados

15 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos 1) En el ciclopropano los orbitales sp 3 no pueden solaparse de manera frontal y su solapamiento, que se produce de manera tangencial, es mucho menos profundo que el que se produce en los alcanos sin tensión. 2) El solapamiento tangencial de los orbitales en el ciclopropano (véase la figura de la derecha) origina enlaces mucho más débiles y más reactivos que los de los alcanos típicos. iclopropano Distancias y ángulos del enlace en el ciclopropano Solapamiento tangencial de los orbitales sp 3 (ángulo interorbitálico de 104º)

16 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos Representaciones de la molécula de ciclobutano ( 4 8 ) ) El ciclobutano no es plano: tiene forma de rombo ligeramente plegado con ángulos de enlace carbono-carbono de 88º. 2) El plegamiento de la molécula de ciclobutano disminuye la tensión torsional. Tensión angular del ciclobutano 109º - 88º = 21º 21º 109º Tensión torsional disminuida como consecuencia de la conformación plegada del ciclobutano Interacción no completamente eclipsada 88º Interacción no completamente eclipsada

17 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos iclobutano Movimiento conformacional en el ciclobutano

18 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos Representaciones de la molécula de ciclopentano ( 5 10 ) ) El ciclopentano no es plano: adquiere una forma doblada denominada conformación de sobre. 2) La tensión angular del ciclopentano es mínima (1º). 3) El plegamiento de la molécula de ciclopentano disminuye la tensión torsional. Tensión angular del ciclopentano 109º - 108º = 1º 1º 108º 109º Tensión torsional disminuida como consecuencia de la conformación plegada del ciclopentano Interacción no completamente eclipsada Interacción no completamente eclipsada

19 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos Representaciones de la molécula de ciclohexano ( 6 12 ) ) El ciclohexano no es plano: adquiere una forma denominada conformación de silla. 2) La tensión angular del ciclohexano es nula. 3) El plegamiento de la molécula de ciclohexano hace que la tensión torsional sea nula (todos los hidrógenos de átomos contíguos están alternados). Tensión angular del ciclohexano 109º - 109º = 0º Tensión torsional nula como consecuencia de la conformación de silla del ciclohexano 109º 109º

20 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos En la conformación de silla del ciclohexano hay dos clases de enlaces -: 1) Seis enlaces - axiales 2) Seis enlaces - ecuatoriales onformación silla del ciclohexano Enlaces - axiales Enlaces - ecuatoriales

21 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos 1) Los anillos ciclohexánicos experimentan un movimiento conformacional. 2) El movimiento conformacional transforma una conformación de silla en la otra conformación. 3) Los grupos situados en posición axial en un confórmero (los coloreados en rojo en el confórmero de la izquierda) pasan a ocupar las posiciones ecuatoriales en el otro confórmero. 4) Los grupos situados en posición ecuatorial en un confórmero (los coloreados en azul en el confórmero de la izquierda) pasan a ocupar las posiciones axiales en el otro confórmero. Movimiento conformacional en el anillo ciclohexánico

22 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos Los compuestos ciclohexánicos monosustituidos, como el metilciclohexano, pueden existir en dos conformaciones de silla onformaciones silla del metilciclohexano Metilciclohexano axial Metilciclohexano ecuatorial

23 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos 1) Las dos conformaciones silla del metilciclohexano son interconvertibles mediante el movimiento conformacional. 2) La conformación ecuatorial del metilciclohexano es más estable (1.8 kcal/mol) y, por tanto, más abundante en el equilibrio conformacional que la conformación axial. 3) La diferencia de energía entre las dos conformaciones del metilciclohexano se debe a la tensión estérica causada por las interacciones estéricas 1,3-diaxiales desestabilizantes. 4) En el metilciclohexano axial el grupo metilo presenta dos interacciones estéricas 1,3-diaxiales desestabilizantes con los dos átomos de hidrógeno axiales situados en 3 y 5. 5) El metilciclohexano ecuatorial no tiene interacciones estéricas 1,3-diaxiales. Interacciones estéricas 1,3-diaxiales en el metilciclohexano axial Metilciclohexano axial Metilciclohexano ecuatorial 2 6 1

24 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos La energía de las interacciones 1,3-diaxiales depende de la naturaleza y del tamaño del grupo sustituyente: cuanto mayor es el tamaño del grupo mayor es la energía de interacción 1,3-diaxial 3 2 X 1 Valores de energía de interacción 1,3-diaxial F l Br O ( 3 ) ( 3 ) OO N X kcal /mol kj/mol

25 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos onformaciones en compuestos ciclohexánicos disustituidos cis-1,2-dimetilciclohexano Las dos conformaciones silla del cis-1,2-dimetilciclohexano tienen la misma energía porque: 1) ada una de ellas coloca un grupo metilo en posición axial y el otro grupo metilo en posición ecuatorial. 2) ada una de las dos conformaciones tiene el mismo número (dos) y el mismo tipo ( 3 -) de interacciones estéricas 1,3-diaxiales desestabilizantes. onformaciones de silla para el cis-1,2-dimetilciclohexano 3 3 cis-1,2-dimetilciclohexano interacciones 1,3-diaxiales interacciones 1,3-diaxiales 3-6 1

26 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos onformaciones en compuestos ciclohexánicos disustituidos trans-1,2-dimetilciclohexano 1) La conformación de silla con los dos grupos metilo en posición axial contiene 4 interacciones 1,3-diaxiales 3 - desestabilizantes. 2) La conformación de silla que coloca a los dos grupos metilo en posición ecuatorial no tiene interacciones 1,3-diaxiales 3 - desestabilizantes. 3) La conformación de silla con los dos grupos metilo en posición axial es mucho menos estable, y por tanto menos abundante en el equilibrio conformacional, que la conformación de silla con los dos grupos metilo en posición ecuatorial. onformaciones de silla alternativas para el trans-1,2-dimetilciclohexano (equilibrio desplazado a la derecha) 3 3 t rans-1,2-dimetilciclohexano interacciones desestabilizantes 1,3-diaxiales 3 -

27 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos onformaciones en compuestos ciclohexánicos onformación de bote del ciclohexano 1) Además de la conformación de silla, algunos compuestos ciclohexánicos también pueden adquirir la conformación de bote. 2) La conformación de bote está libre de tensión angular. 3) La conformación de bote presenta tensión torsional, ya que en ella se producen 4 eclipsamientos hidrógeno-hidrógeno. 4) La conformación de bote presenta tensión estérica, ya que en ella se produce el acercamiento de dos átomos de hidrógeno (los situados en 3 y 6 en la figura que se indica a continuación). onformación de bote del ciclohexano Tensión estérica Tensión torsional

28 2.4. Isomería conformacional en compuestos cíclicos onformaciones en compuestos ciclohexánicos onformación de bote del ciclohexano 1) La conformación de bote del ciclohexano es aproximadamente 7.0 kcal/mol (29 kj/mol) menos estable que la conformación de silla. 2) El ligero doblamiento de la conformación de bote genera la denominada conformación de bote retorcido. 3) La conformación de bote retorcido es 5.5 kcal/mol (23 kj/mol) menos estable que la conformación de silla onformación de bote (7.0 kcal/mol de tensión) onformación de bote retorcido (5.5 kcal/mol de tensión)

29 2.5. Isomería geométrica Isómeros geométricos: isómeros configuracionales que se originan por la distinta orientación espacial de átomos, o grupos de átomos, alrededor de un enlace doble. cis-2-buteno y trans-2-buteno: isómeros geométricos del 2-buteno cis-2-buteno 3 3 Punto ebull. = 4º. Punto fusión = -139º. Momento dipolar = 0.33 D trans-2-buteno 3 3 Punto ebull. = 1º. Punto fusión = -106º. Momento dipolar = 0 D

30 2.5. Isomería geométrica cis-2-buteno y trans-2-buteno: Isómeros geométricos del 2-buteno Por qué el cis-2-buteno y el trans-2-buteno no se interconvierten? 1) Para que se produzca la interconversión entre el cis-2-buteno y el trans-2-buteno es necesario romper el enlace π. 2) La energía de disociación del enlace π es de alrededor de 63 kcal/mol. 3) La relativamente elevada energía que se necesita para romper el enlace π del doble enlace carbono-carbono impide la interconversión entre el cis-2-buteno y el trans- 2-buteno. 4) Por tanto, y a diferencia de lo que ocurre en los enlaces simples, en los enlaces dobles = no hay libre rotación.

31 2.5. Isomería geométrica Nomenclatura cis/trans de enlaces dobles 1) El isómero geométrico cis es el que contiene los dos grupos iguales o similares del mismo lado del doble enlace. 2) El isómero geométrico trans es el que contiene los dos grupos iguales o similares en lados opuestos doble enlace. cis-2-buteno: los dos grupos metilo del mismo lado del doble enlace trans-2-buteno: los dos grupos metilo en lados opuestos del doble enlace

32 2.5. Isomería geométrica Nomenclatura E/Z de enlaces dobles 1) Se asigna un orden de prioridad a los átomos, o grupos de átomos, enlazados a cada uno de los dos átomos de carbono del doble enlace. 2) El orden de prioridad se establece según el número atómico (reglas de ahn-ingold- Prelog, reglas IP): un átomo tiene prioridad sobre otros de número atómico menor. 3) Si los dos grupos de mayor prioridad se encuentran en el mismo lado del doble enlace se asigna a éste la configuración Z (del alemán zusammen). 4) Si los dos grupos de mayor prioridad se encuentran en lados opuestos del doble enlace se asigna a éste la configuración E (del alemán entgegen). Asignación de la configuración E/Z en los isómeros geométricos del 1-bromo-1-fluoropro-1-eno 1. Se asigna el orden de prioridad 1. Se asigna el orden de prioridad 2º Br 1º 2º F 2º 1º 3 F 2º 1º 3 Br 1º 2. onfiguración E del doble enlace: los dos átomos de mayor prioridad están en lados opuestos 2. onfiguración Z del doble enlace: los dos átomos de mayor prioridad están en el mismo lado

33 2.6. Enantiómeros Enantiómeros (compuestos quirales): isómeros configuracionales que son imágenes especulares entre sí y además no son superponibles. 1) Los compuestos quirales son ópticamentes activos, puesto que son capaces de desviar el plano de la luz polarizada. 2) Los compuestos que contienen un átomo de carbono con hibridación sp 3 unido a cuatro átomos, o grupos de átomos, diferentes son quirales y pueden existir en forma de dos enantiómeros (dos configuraciones). 3) El átomo de carbono sp 3 unido a los cuatro átomos, o grupos de átomos, diferentes se denomina centro estereogénico, o estereocentro. Enantiómeros del 2-clorobutano l l 2 3 Espejo Estereocentro Espejo

34 2.6. Enantiómeros 1) Los compuestos quirales son ópticamentes activos, puesto que son capaces de desviar el plano de la luz polarizada. 2) La actividad óptica (poder rotatorio α D ) de los compuestos quirales se mide en un aparato denominado polarímetro. 3) Los compuestos quirales que giran el plano de la luz polarizada a la derecha se denominan dextrorotatorios. 4) Los compuestos quirales que giran el plano de la luz polarizada a la izquierda se denominan levorotatorios. 5) Los enantiómeros tienen igual poder rotatorio, en valor absoluto, pero de signo contrario. Rotación óptica en los enantiómeros del 2-bromobutano Br 3 Br (-)-2-Bromobutano (+)-2-Bromobutano α D = α D = Enantiómero levorotatorio Enantiómero dextrorotatorio

35 2.6. Enantiómeros ompuestos aquirales: los que son superponibles con sus imágenes especulares Los compuestos aquirales son ópticamente inactivos ompuestos quirales: centro estereogénico unido a 4 grupos diferentes 3 l 3 2 Quiral l Quiral l 3 Quiral Br Br 3 l Quiral Espejo Espejo ompuestos aquirales: entro estereogénico unido a, al menos, 2 grupos iguales l 3 Aquiral l l 3 l Aquiral 3 3 Aquiral l l 3 3 Aquiral Espejo Espejo

36 2.6. Enantiómeros ompuestos aquirales 1. entro estereogénico unido a, al menos, 2 grupos iguales. 2. Tienen, al menos, un plano de simetría. Planos de simetría en compuestos aquirales F Planos de simetría Plano de simetría Planos de simetría Plano de simetría

37 2.6. Enantiómeros Nomenclatura R/S 1. El centro estereogénico de un compuesto quiral se designa como R ó S. 2. Para la determinación de la configuración R/S se asigna un orden de prioridad a los átomos enlazados al centro estereogénico. 3. El orden de prioridad se establece según el número atómico (reglas de ahn- Ingold-Prelog IP): un átomo tiene prioridad sobre otros de número atómico menor. 4. Una vez asignado el orden de prioridad se mira el carbono estereogénico desde el lado opuesto al grupo de menor prioridad. 5. El estereocentro es de configuración R (rectus, derecha) si el orden de prioridad decreciente de los grupos (1º 2º 3º) gira en el sentido de las agujas del reloj. 6. El estereocentro es de configuración S (sinister, izquierda) si el orden de prioridad decreciente de los grupos (1º 2º 3º) gira en sentido opuesto al de las agujas del reloj.

38 2.6. Enantiómeros Asignación de la configuración R/S en los enantiómeros del 1-cloro-1-fluoroetano Orden de prioridad: l > F > 3 > 3º 3º 3 3 4º 1º l1º l F 2º 4º F 2º onfiguración R Secuencia en el sentido de las agujas del reloj onfiguración S Secuencia en sentido contrario al de las agujas del reloj

39 2.6. Enantiómeros Asignación de la configuración R/S en uno de los enantiómeros del 1-bromo-2,3-dimetilbutano 1) El último grupo en el orden de prioridad es el átomo de hidrógeno. Los otros tres grupos están unidos al estereocentro mediante un átomo de carbono. 3 2 Br ( 3 ) Br 4º ( 3 ) 2 (último grupo en el orden de prioridad) 2) Para los tres grupos unidos al esterocentro mediante un átomo de carbono: a) Se ordenan por orden de prioridad IP los átomos de cada grupo. b) Se establece la prioridad comparando los tres primeros átomos de cada grupo. En el caso del 1-bromo-2,3-dimetilbutano el orden IP es Br > > (aparecen subrayados en la figura). c) Por tanto, el orden de prioridad de los grupos es 2 Br > ( 3 ) 2 > 3 y la configuración del estereocentro es R. (,, ) (Br,, ) Br 4º (,, ) 3 3 1º Br 2 4º onfiguración R 3º Secuencia en el sentido 3 ( 3 ) de las agujas del reloj 2 2º

40 2.6. Enantiómeros Asignación de la configuración R/S Para asignar la prioridad de átomos unidos mediante enlaces múltiples se considera que cada enlace π equivale a un enlace simple adicional Las equivalencias de una serie de grupos que contienen enlaces múltiples se dan a continuación: 2 O O O O O O 3 O O O O N N N N

41 2.6. Enantiómeros Asignación de la configuración R/S en uno de los enantiómeros del 2-etinil-3-butenal 1) El último grupo en el orden de prioridad es el átomo de hidrógeno. Los otros tres grupos están unidos al estereocentro mediante un átomo de carbono. 2 O 2 O 4º (último grupo en el orden de prioridad) 2) Para los tres grupos unidos al esterocentro mediante un átomo de carbono: a) Se desdoblan los grupos con enlaces múltiples y se establece la prioridad comparando los tres primeros átomos de cada grupo. El grupo O es prioritario porque su átomo de oxígeno es prioritario sobre los otros dos átomos de carbono. b) El primer y segundo átomo de los grupos Ξ y = 2 es carbono. Se sigue la comparación hasta el tercer átomo de estos dos grupos donde se encuentra para el grupo Ξ y para el grupo = 2. Por tanto el grupo Ξ es prioritario sobre el = 2. c) La configuración del estereocentro es R. 2 O 4º (O,O,) O O 4º (,,) (,,) O 3º 2 1º 4º 2º onfiguración R Secuencia en el sentido de las agujas del reloj

42 2.6. Enantiómeros Proyecciones de Fischer La proyección de Fischer es un sistema de representación bidimensional de moléculas orgánicas. Para transformar en una proyección de Fischer la representación tridimensional de una molécula con un estereocentro se siguen los siguientes pasos: 1) Se orienta la estructura de manera que el carbono del estereocentro quede contenido en el plano, dirigiéndose hacia el observador los dos sustituyentes que quedan en la horizontal y alejándose del observador los otros dos sustituyentes que quedan en la vertical O 2) Se proyectan en la horizontal, dibujándose mediante trazo simple, los dos enlaces que se acercan al observador. Se proyectan en la vertical, dibujándose mediante trazo simple, los dos enlaces que se alejan del observador. 3 O O O 3 3 Proyección de Fischer

43 2.6. Enantiómeros Proyecciones de Fischer Ejercicio mental para la conversión de una proyección en trazos y cuñas en una proyección de Fischer

44 2.6. Enantiómeros Determinación de la configuración R/S en las proyecciones de Fischer 1) Se asigna el orden de prioridad a los grupos según las reglas de ahn-ingold- Prelog. 3º 2º º O 4º 2) Se conectan los tres grupos prioritarios en el orden 1º 2º 3º. 2º 3 2 3º 3 1º O 4º 3) Si la conexión 1º 2º 3º va en el sentido de las agujas del reloj, y el último grupo en prioridad está colocado en la vertical, el estereocentro es de configuración R. 2º 3 2 3º 3 1º O 4º onfiguración R

45 2.6. Enantiómeros 3) Si la conexión 1º 2º 3º va en sentido contrario al de las agujas del reloj, y el último grupo en prioridad está colocado en la vertical, el estereocentro es de configuración S. 3º 3 2º 1º O 2 3 4º onfiguración S 4) Si la conexión 1º 2º 3º va en el sentido de las agujas del reloj, y el último grupo en prioridad está colocado en la horizontal, el estereocentro es de configuración S. 4º 3º 3 1º O 2º 2 3 onfiguración S 5) Si la conexión 1º 2º 3º va en sentido contrario al de las agujas del reloj, y el último grupo en prioridad está colocado en la horizontal, el estereocentro es de configuración R. 1º O 3º 3 4º 2º 2 3 onfiguración R

46 2.6. Enantiómeros Propiedades de las proyecciones de Fischer 1) Si una proyección de Fischer se gira 180 en el plano la configuración del estereocentro permanece inalterada. El giro de 180º equivale a 2 intercambios de grupos en el centro estereogénico. Por extensión, un número par de intercambio de grupos deja la configuración del estereocentro inalterada. 3 2 O onfiguración S giro de O 2 3 onfiguración S 2) Atención: si una proyección de Fischer se gira 90 en el plano la configuración del estereocentro cambia. El giro de 90º equivale a 3 intercambios de grupos en el centro estereogénico. Por extensión, un número impar de intercambio de grupos cambia la configuración del estereocentro. 2 3 giro de O 3 3 O onfiguración S onfiguración R

47 2.7. Diastereoisómeros Diastereoisómeros: estereoisómeros configuracionales que no se relacionan entre sí como objeto e imagen especular. El número máximo de estereoisómeros de un compuesto quiral, cuya quiralidad resida únicamente en sus estereocentros, es de 2 n, siendo n el número de estereocentros del compuesto en cuestión. 1) El 3-bromobutan-2-ol contiene dos estereocentros. Por tanto, el número máximo de estereoisómeros es de 4 (2 2 ). 2) Los 4 estereoisómeros del 3-bromobutan-2-ol son quirales (ópticamente activos). 3) Las proyecciones de Fischer de los 4 estereoisómeros del 3-bromobutan-2-ol y sus relaciones de estereoisomería se indican a continuación: Esteroisómeros del 3-bromobutan-2-ol O O Enantiómeros 3 Br Br S, 3R 2R, 3S Diastereoisómeros Diastereoisómeros Diastereoisómeros 3 3 O O Br Enantiómeros Br 3 3 2R, 3R 2S, 3S

48 2.7. Diastereoisómeros ompuesto meso: estereoisómero que contiene estereocentros pero carece de actividad óptica al ser aquiral (su imagen especular es superponible). 1) El 2,3-dibromobutano contiene dos estereocentros. Por tanto, el número máximo de estereoisómeros es de 4 (2 2 ). 2) Los estereoisómeros (2S,3S) y (2R,3R) son enantiómeros y quirales (ópticamente activos). 3) Los estereoisómeros (2R,3S) y (2S,3R) son en realidad el mismo compuesto, ya que sus imágenes especulares son superponibles. Por tanto este estereoisómero es un compuesto meso y no es quiral (no tiene actividad óptica ya que contiene un plano de simetría). Plano de simetría Br 1 3 Br S, 3S R, 3S Br Br enantiómeros Imágenes especulares superponibles Mismo compuesto (compuesto meso) Br Br 4 3 2R, 3R Br Br S, 3R Plano de simetría

49 2.8. Mezcla racémica Mezcla racámica: la constituida proporciones iguales de dos enantiómeros. La mezcla racémica carece de actividad óptica. 1) La reacción de bromación del (Z)-2-buteno origina una mezcla racémica constituida por proporciones iguales de dos enantiómeros: el (R,R)-2,3-dibromobutano (compuesto quiral) y el (S,S)-2,3-dibromobutano (compuesto quiral). 2) La mezcla racémica anterior no tiene actividad óptica. 3) La separacíón de los enantiómeros de una mezcla racémica se denomina resolucíón. Br 2 Br Br 3 3 (Z)-2-buteno 3 Br (R,R)-2,3-dibromobutano Br 3 (S,S)-2,3-dibromobutano Mezcla racémica Los dos enantiómeros se forman en la misma proporción