13_isomeria

8/8/2019 13_ISOMERIA

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Prof. Dra. Claudia Paguguy M.


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Isomera

Isomera ConstitucionalIsomera Constitucional

Ismero estructural

Pentano, C5H12 MetilbutanoIsopentano, C5H12

dimetilpropano

Neopentano, C5H12

Ismero funcional

Etanol, C2H6O metoximetano, C2H6O(dimetileter)

Ismero de posicin

1,2-propanodiol, C3H8O2 1,3-propanodiol, C3H8O2


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EstereoismerosEstereoismeros:: Los compuestos que tienen la misma frmula molecular y

la misma secuencia de tomos enlazados covalentemente, pero distintaorientacin espacial, se denominan

Estereoismeros conformacionales Se interconvierten fcilmente a T

ambiente, mediante rotaciones sobre enlaces sencillos.

Isomera

EstereoismerosEstereoismeros

Conformacinalternada

Conformacineclipsada


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Los ismeros conformacionales son ismeros del tipo estructural, ladisposicin de enlazamiento de los tomos permanece constante, pero la

relacin de los tomos en el espacio difiere a consecuencia de una

rotacin en torno a enlaces simples. Esta rotacin ocurre sin dificultad,

con fcil interconversin de los ismeros conformacionales.

Isomera ConformacionalIsomera Conformacional

Isomera


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Cuando el ciclohexano tiene un sustituyente, las dos sillas en el equilibrio ya no

poseen la misma energa. En general, la conformacin con el sustituyente en

posicin ecuatorial es ms estable.

El equilibrio conformacional para ciclohexanos 1,1-disustitudos ser degenerado

si R y R' son iguales. Si son diferentes, predominar la forma silla que tenga en

posicin axial el grupo de menor energa conformacional.

Ejemplo

En cuanto a tamao tenemos que F < Cl < Br < I


Isomera


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Si, por otra parte, aadimos un elemento ms voluminoso, tender adar mayor cantidad del compuesto que posee el elemento en posicin

ecuatorial


Isomera


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En los alquenos se produce ISOMERA GEOMTRICA debido a la restriccin en la

rotacin del doble enlace carbono-carbono.

Dando como resultado 2 ismeros con propiedades fsicas y qumicas distintas,

son fciles de separar.

2-buteno (C4H8)

Isomera

Isomera ConfiguracionalIsomera Configuracional

C C

H H

CH3 CH3

Cis-2-buteno

(p.eb. 4; p.f. -139)

C C

H

H

CH3

CH3

Trans-2-buteno

(p.eb. 1; p.f. -106)

Slo las molculas en que cada tomo de carbonocada tomo de carbono del doble enlaceposea dosposea dos

grupos diferentesgrupos diferentes , podrn existir como ismeros cis y trans.

Estereoismeros configuracionales Se interconvierten con dificultad bajo

condiciones normales. Pueden ser aislados.


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C C

H

CH3 H

CH3CH2

C C

HCH3

HCH3CH2

C C

CH3 CH3

CH3CH2 CH2CH3

C C

CH3

CH3CH2

CH2CH3

CH3

Isomera

Isomera GeomtricaIsomera Geomtrica

Cis grupos similares se encuentran al mismomismo ladolado del doble enlace.

Trans grupos similares se encuentran en ladoslados opuestosopuestos del doble

enlace.

Son iguales, por lo tanto no son ismeros.

Son ismeros.

Idnticos


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2n

: nmero mximo de ismeros.n : nmero de dobles enlaces con distintos sustituyentes a

cada extremo.

Isomera


C C

H

CH3

H

C C

H H

CH2CH3

cis-cis-2,4-heptadieno

C C

HCH3

H C C

H

H

CH2CH3

trans-trans-2,4-heptadieno

2,4-heptadieno

Nota: Agregar los ismeros cis-trans y trans-cis


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Para alquenos con isomera cis-trans. Hay que determinar cul de los dos grupos unidos a

cada tomo de carbono del doble enlace tiene prioridad (D

esignacin Cahn-Ingold-Prelog)Los grupos sobre cada carbono del doble enlace reciben un orden de prioridad primera (1) o

segunda (2).

A la configuracin en la que los dos grupos de mayor prioridad estn del mismo lado del plano

de referencia se le asigna el smbolo Z. A la configuracin en la que los dos grupos estn en

lados opuestos del plano de referencia se le denominaE.

Isomera


Z E

La prioridad se asigna en base al nmero atmico


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Para el 2-buteno.

C C

CH3 CH3

H H

(Z)-2-buteno.

C C

CH3

H CH3

H

(E)-2-buteno.

CahnCahn--IngoldIngold--PrelogPrelog

Isomera

Problema.

Escriba frmulas estructurales y asigne como E o Z cada uno de los ismeros

geomtricos de los siguiente compuestos:

a. 3 - Hexeno

b. 2 - Penteno


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Cuando los tomos unidos al doble enlace tienen la misma prioridad, se consideran

los tomos siguientes:

Tiene prioridad el grupo con el segundo tomo con mayor nmero atmico.

Por ejemplo: 3-metil-2-hexeno.

C C

CH3

H CH3

CH2-CH2-CH3

C C

CH3

H

CH3

CH2-CH2-CH3

1 1

2

2

1

12

2

(Z) - 3-metil-2-hexeno (E) - 3-metil-2-hexeno


Isomera


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Indique el nombre IUPAC con la designacin estereoqumica del siguiente

compuesto:

C C

CH3

Cl

CH2-CH3

CH3-CH2


Isomera


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Cuando los grupos que se comparan tienen enlaces dobles o triples, el

tomo con enlaceenlace mltiplemltiple se reemplaza conceptualmente por dos o tres

enlaces sencillos hacia el mismo tipo de tomo.

Un grupo carbonilo se considera como si el carbono tuviera dos enlaces

sencillos unidos al tomo de oxgeno.

Un doble enlace, como dos enlaces sencillos sobre el carbono.

Un triple enlace como tres enlaces sencillos sobre el carbono.


Isomera


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La energa necesaria para interconvertir los ismeros cis y

trans, es de alrededor de 63 kcal/mol.

Por su resistencia a la interconversin, los ismeros

geomtricos forman parte de la familia ms amplia conocida

como estereoismeros configuracionales.

Influencia en la reactividad qumica de los ismeros.

Isomera



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Por ejemplo: cido butenodioico.

cido maleco(cido cis-butenodioico)

p.f. 138

Anhdrido maleco

Anhdrido malecocido Fumrico

(cido trans-butenodioico)

p.f. 287

Isomera



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Isomera

QuiralidadQuiralidad

Un objeto es quiral si su imagenespecular (vista en un espejo) no es

superponible.

Si el objeto presenta quiralidad se

dice que el objeto y su imagen

especular son enantimeros.

En el caso de las molculas, para que exista quiralidad se necesita, que tenga un

carbono asimtrico (carbono quiral), o sea tenga los grupos unidos a este sean

diferentes.

Carbono asimtrico


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Propiedades de simetra de las molculas orgnicas

C

HH

HH

Plano de simetra

C

H

H

H Ha

b

c

C

H

H

H H

a

b c

eje

C

H

H

H Ha b

c

Isomera



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Isomera


Estructuras A y B son representaciones de la imagen-espejo de bromochlorofluoromethane (BrClFCH).

Para testear la supeponibilidad, se gira B en 180rC

Al observar A y B se ve que no son superponibles, por lo tanto ellos son enantimeros cada uno del

otro. (1 par de enantiomeros).


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2-butanol

CCH3CH2

CH3

OHH

C CH2CH3

H3C

HO H

Plano-espejo

Isomera


CCH3CH2

CH3

OHH

Carbono quiral

1

234

Enantimeros


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Isomera


En este caso no existe un carbono quiral, por lo

tanto la imagen especular es superponible


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Se utiliza un polarmetro.

La direccin de la rotacin del plano de la luz polarizada se observa haciendo

pasar la luz a travs de la muestra.

Si la luz gira en el sentido de las agujas del reloj, decimos que la muestra esdextrorrotatoria, y se la designa como (+) o d.

Si la muestra hace girar el plano de la luz polarizada en sentido opuesto al de las

agujas del reloj, decimos que es levorrotatoria, y se designa como (-) o l.

Isomera

Actividad pticaActividad ptica


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Los enantimeros giran el plano de la luz polarizada en direccionesopuestas, pero con magnitudes iguales.

La quiralidadquiralidad es un prerrequisito para la existencia de actividad

ptica.

Sin embargo, los compuestos quirales no son necesariamente

pticamente activos.

Un compuesto quiral, pticamente inactivo por estar compuesto de

una mezcla de ambos enantimeros, se dice que es un racmicoracmico y

se designa como (s) o dl.

Isomera

Quiralidad yActividad pticaQuiralidad yActividad ptica


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Problema.

Indique cules de los siguientes compuestos son quirales y, por lo

tanto, capaces de existir como formas pticamente activas.

Identifique los centros quirales.

CH3CH2CH(OH)CH2CH3

CH2=CHCH(Cl)CH3

1-clorobutano

3-cloro-2-butanol

C6H5CH(OH)CH3

Isomera



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Los enantimeros son NO superponibles.

La mayora de las propiedades fsicas de los enantimeros

(punto de fusin, punto de ebulicin, solubilidad) sonidnticas.

Tambin poseen la misma reactividad qumica (bajo la

mayora de las condiciones de laboratorio).

Isomera



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Configuracin Absoluta

La diferencia es la secuencia secuencia espacialespacial de los tomos o grupos

conectados al tomo quiral.

Los enantimeros tienen configuraciones opuestas.

La configuracin absoluta describe en el espacio de los 4 grupos

unidos al centro espacial (se basa en el sistema de Cahn-Ingold-

Prelog).

Cada grupo unido al tomo quiral recibe un nmero de prioridad.

Isomera



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Los grupos unidos al centro quiral del 2-butanol sern:

OH =

H =

CH3CH2 =

CH3 =

La molcula se observa desde el lado opuesto al grupo de

menor prioridad.

Isomera

ConfiguracinAbsolutaConfiguracinAbsoluta


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Configuracin Absoluta

C

OH

H

CH3

CH2

CH3

4

1

3

2

Secuencia en el sentido de las agujas

del reloj.

(R)-2-butanol

C

OH

HCH

3

CH2

CH3

4

1

2

3

Secuencia contra las agujas del reloj.

(S)-2-butanol

Isomera

ConfiguracinAbsolutaConfiguracinAbsoluta


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El nmero de estereoismeros crece rpidamente con el

incremento de centros quirales.

Se calcula el nmero mximo de estereoismeros mediantela frmula 2n, donde n corresponde al nmero de centros

quirales.

Los estereoismeros que no son imgenes especulares se

denominan diasteremeros.

Isomera



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Isomera


(2R,3R) (2S,3S)

(2R,3S) (2S,3R)

2,3-Acido dihidroxibutanoico


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Isomera

Proyecciones de FischerProyecciones de Fischer

C

C

HHO

HO H

CO2H

CH3

C

C

HHO

HO H

CO2

H

CH3

Solo referencial2(S),3(S)-Acido dihidroxibutanoico

(S)-Bromoclorofluormetano

(R)-Bromoclorofluormetano


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I II

III IV

I IVII IIII IIIII IV

Diasteremeros

Isomera

Proyecciones de FischerProyecciones de Fischer

Enantimeros

2,3-Acido dihidroxibutanoico


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Escriba todas las frmulas estructurales de los ismeros

geomtricos de cada uno de los siguientes compuestos,

sealando cada doble enlace como cis o trans.a. 3-metil-3-hexeno

b. 1,2-dibromoeteno

c. 2-cloro-2-buteno

d. 2,3-dimetil-2-pentenoe. 4-metil-3-hexen-1-ol

f. 2,5-octadieno

Ejercicios

Isomera


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