L.G.Wade, Química Organica, Volumen 1 PDF

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5-2 Quiralidad

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PROBLEMA 5-1 Determine si los siguientes objetos son quirales o aquirales.

5-2A Quiralidad y enantiomería de las moléculas orgánicas Al igual que otros objetos, las moléculas son quirales o aquirales. Por ejemplo, considere los dos isómeros geométricos del 1,2-diclorociclopentano (figura 5-3). El isómero cis es aquiral debido a que su imagen especular es superponible sobre la molécula original. Se dice que dos moléculas son superponibles si pueden colocarse una encima de la otra, y la posición tridimensional de cada átomo de una molécula coincide con el átomo equivalente de la otra. Para dibujar la imagen especular de una molécula, tan sólo dibuje la misma estructura con la parte izquierda y la parte derecha invertidas. Las direcciones superior-inferior y frontal-posterior permanecen sin cambios. Estas dos estructuras especulares son idénticas (superponibles), y el cis1,2-diclorociclopentano es aquiral. La imagen especular del trans-,2-diclorociclopentano es diferente de la molécula original, ya que no es superponible con ella. Éstos son dos compuestos distintos, y debemos esperar descubrir dos isómeros especulares del trans-1,2-diclorociclopentano. Haga los modelos de estos isómeros para que se convenza de que son diferentes, sin importar cómo los gire y los voltee. Las moléculas con imágenes especulares no superponibles se conocen como enantiómeros. Un compuesto quiral siempre tiene un enantiómero (una imagen especular no superponible). Un compuesto aquiral siempre tiene una imagen especular que es igual a la molécula original. Repasemos las definiciones de estos términos.

enantiómeros: quiral: aquiral:

H

Todo objeto tiene una imagen especular. ¿Su imagen especular es igual o diferente? Si es diferente, el objeto es quiral. Si es igual, el objeto es aquiral.

H

diferente compuesto

H

Cl

H

H

Cl 쎱

Cl

Cl

para resolver problemas

isómeros especulares; pares de compuestos que son imágenes especulares no superponibles distinto de su imagen especular (como las manos); tiene un enantiómero idéntico a su imagen especular; no es quiral

mismo compuesto

H

Consejo

Cl

Cl

cis-1,2-diclorociclopentano (aquiral)

H

Cl

Cl

H

trans-1,2-diclorociclopentano (quiral)

FIGURA 5-3 Estereoisómeros del 1,2-diclorociclopentano. El isómero cis no tiene enantiómeros; es aquiral. El isómero trans es quiral; puede existir en dos formas enantioméricas no superponibles.

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CAPÍTULO 5

RESUMEN

Estereoquímica

Las proyecciones de Fischer y su uso

1. 2. 3. 4.

Son más útiles en compuestos con dos o más átomos de carbono asimétricos. Los carbonos asimétricos se encuentran en el centro de las cruces. Las líneas verticales se proyectan alejándose del observador, y las líneas horizontales hacia él (como una corbata de moño ). La cadena de carbonos se coloca a lo largo de la vertical, con la numeración IUPAC de arriba hacia abajo. En la mayoría de los casos, este orden coloca hasta arriba al extremo más oxidado (el carbono con más enlaces hacia el oxígeno o halógenos). 5. Toda la proyección puede girarse 180° (pero no 90°) en el plano del papel, sin cambiar su estereoquímica. 6. Al intercambiar dos grupos de un carbono asimétrico (por ejemplo, los de la línea horizontal), se invierte su estereoquímica.

5-11 Diasterómeros

Hemos definido a los estereoisómeros como isómeros cuyos átomos están enlazados en el mismo orden, pero difieren en su orientación en el espacio. También hemos considerado detalladamente a los enantiómeros (isómeros especulares). Todos los demás estereoisómeros se clasifican como diasterómeros, los cuales se definen como estereoisómeros que no son imágenes especulares. La mayoría de los diasterómeros son isómeros geométricos o compuestos que contienen dos o más centros quirales.

5-11A Isomería cis-trans en los enlaces dobles Ya hemos visto una clase de diasterómeros, los isómeros cis-trans, o isómeros geométricos. Por ejemplo, hay dos isómeros del but-2-eno:

H3C

H3C

CH3 C

C

H

H C

H

H

cis-but-2-eno

C CH3

trans-but-2-eno

Estos estereoisómeros no son imágenes especulares entre sí, por lo que no son enantiómeros; son diasterómeros.

5-11B Isomería cis-trans en anillos La isomería cis-trans también es posible cuando hay un anillo presente. El cis y trans-1,2dimetilciclopentano son isómeros geométricos, y también son diasterómeros. El diasterómero trans tiene un enantiómero, pero el diasterómero cis tiene un plano de simetría especular interno, por lo que es aquiral.

s

CH3 H H

H H3C CH3

CH3

H H

enantiómeros del trans-1,2-dimetilciclopentano

CH3

H CH3

cis-1,2-dimetilceclopentano (aquiral)

diasterómeros

5-11C Diasterómeros de moléculas con dos o más centros quirales Además de los isómeros geométricos, la mayoría de los compuestos que presentan diasteromería tienen dos o más centros quirales, generalmente átomos de carbono asimétricos. Por ejemplo, el 2-bromo-3-clorobutano tiene dos átomos de carbono asimétricos, y existe en dos formas diasteroméricas (las cuales se muestran a continuación). Construya modelos moleculares de estos dos estereoisómeros.