Enantiómeros
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Enantiómeros. Son estereoisómeros cuyas moléculas son imágenes de espejo entre sí, pero éstas no pueden ser sobrepuestas una en la otra por lo que no coinciden en todas sus partes.
Sumario
Presencia de carbono
En los modelos moleculares puede verse que las dos moléculas son distintas, no se superponen.
La presencia de un carbono asimétrico (con sustituyentes distintos: metilo, hidrógeno, cloro y bromo) hace posible que la molécula y su imagen especular sean distintas. Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-Alanina La (R) y (S)-Alanina son otro ejemplo de enantiómeros La presencia de un carbono unido a cuatro sustituyentes diferentes (-CH3, -H, -NH2 y -COOH) convierte a la alanina en un compuesto quiral y ópticamente activo, con una imagen especular (enantiómero) no superponible.
Como puede observarse en los modelos moleculares, la molécula y su imagen especular difieren en la disposición espacial de los grupos y no existe ningún giro que permita superponerlas (son diferentes).
Moléculas quirales
Los enantiómeros sólo se presentan en los compuestos cuyas moléculas son quirales. Se define como molécula quiral aquélla que no puede superponerse a su reflexión especular. La palabra quiral proviene del griego cheir, que significa "mano". Se dice que los objetos quirales (incluyendo las moléculas) se parecen a las "manos". El termino quiral se utiliza para describir a las moléculas porque los enantiómeros se relacionan entre sí en la misma forma que una mano izquierda se relaciona a una mano derecha. Cuando usted observa su mano izquierda en un espejo, la reflexión de su mano izquierda es una mano derecha. Sin embargo, sus manos izquierda y derecha no pueden superponerse. (Este hecho se hace muy evidente cuando se intenta colocar un guante correspondiente a "una mano izquierda" en la mano derecha o viceversa). Muchos objetos familiares son quirales y la quiralidad de algunos de ellos es evidente porque normalmente se considera que tienen "destreza". Por ejemplo se dice que las tuercas y tornillos tienen cuerdas derechas o izquierdas o que una hélice tiene el paso a la derecha o a la izquierda. La quiralidad de muchos otros objetos no es obvia en este sentido pero se hace obvia cuando se aplica la prueba de superposición del objeto y su reflexión especular.
Los objetos (las moléculas) que pueden superponer sus imágenes especulares son aquirales. Los calcetines, por ejemplo, son aquirales mientras que los guantes son quirales. La quiralidad de las moléculas puede demostrarse con compuestos relativamente simples. Considérese, por ejemplo, el 2-butanol.
Las moléculas del 2-butanol son quirales. Hay en realidad dos diferentes 2-butanoles y estos dos compuestos son enantiómeros. Si los modelos I y II de la figura no pueden superponerse, por lo tanto representan moléculas diferentes, pero isoméricas. Como los modelos I y II son reflexiones especulares uno de otro y no pueden superponerse, las moléculas que representan serán enantiómeros.
Detección de la existencia de enantiómeros
La quiralidad es un fenómeno debido a la orientación espacial de las moléculas. Para algunas moléculas como el hexaheliceno mostado arriba, el reconocer que lo molécula es quiral es más dificil y se requiere de la estructura tridimensional para observarla.
Sin embargo la detección de la quiralidad en la mayoría de las moléculas orgánicas es fácil, debido a que el átomo de carbono se encuentra en forma tetrahedral los grupos se acomodan en el espacio en el ejemplo del bromocloroiodometano su arregrlo tetrahédrico hace que exista quiralidad.
Para moléculas orgánica simples, la presencia o no de quiralidad se puede determinar buscando un átomo de carbono con hibridación sp3 y que tenga los cuatro átomos o grupos de átomos unidos a el diferentes.
La presencia de uno de estos carbones indica que existe una molécula quiral. Este átomo de carbono es un estereocentro ó centro esteregénico.
Un centro estereogénico es un átomo unido a varios otros átomos que tienen la propiedad de que si se intercambian dos de las uniones da lugar a diferentes estereoisómeros ( no necesariamente enantiómeros). Para el caso del carbono como tiene geometría tetrahedral para sus cuatro sustituyentes, significa que solo dos estereoisómeros se pueden formar intercambiando un par de átomos. Si más de un centro estereogénico está presente no se puede asegurar que la molécula es quiral sin examinarla como un todo.
Centro estereogénico en una molécula
Es posible tener varios centros estereogénicos en una molécula. Para cada una de estos centros existen dos arreglos espaciales para los cuatro grupos. De esta forma si hay dos centros las posibilidades son 4 moléculas. Para tres centros el número de posibilidades es de 8 Se puede observar que el número de isómeros posibles para n centros estereogénicos es 2n.
Sin embargo cuando hay dos o más carbonos quirales, existe la posibilidad de simetría en la molécula, como puede ser un plano de simetría entre los centros. Como consecuencia, es posible tener una molécula con varios centros estereogénicos pero que no sea quiral. Si tenemos más de un carbono quiral en una molécula el número calculado de estereoisómeros, 2n es el máximo posible pero para algunas estructuras habrá menos isómeros
Importancia
Es de conocimiento que los pares de enantiómeros de una determinada sustancia se diferencian estructuralmente únicamente en la disposición invertida en el espacio de sus enlaces (presentan una relación objeto–imagen especular) y que todas sus propiedades físicas son iguales excepto la actividad óptica al ser uno de ellos dextrógiro (dextrorotatorio) y el otro levógiro (levorotatorio). En cuanto a sus propiedades químicas pueden presentar diferencias especi almente si tiene alguna actividad fisiológica.
Puesto que la naturaleza es estereoselectiva, sólo es capaz de sintetizar uno de los enantiómeros del par posible, Así tenemos por ejemplo, que las hojas de tabaco sólo produce la (-)-nicotina, las hojas de coca sólo produce la (-)-cocaína, mientras que la caña de azúcar sólo produce la (+)-sacarosa; y así podemos listar un sin número de compuesto quirales que nos proporciona la naturaleza. Otro caso interesante es el limoneno que en la cáscara de la naranja o del limón se encuentra como el enantiómero dextrógiro, (+)-limoneno , mientras que en menta se encuentra como el enantiómero levógiro, (-)-limoneno y en la trementina se encuentra como la mezcla racémica, (±)-limoneno . Esto refleja que en la biosíntesis, la información genética, es de tal forma que sólo se puede construir uno de ellos y que la construcción de los enlaces sólo se puede hacer de un solo lado.
Quiralidad de los medicamentos
El Etanol (C2H5OH) y éter dimetílico (CH3OCH3) son isómeros: compuestos diferentes que tienen la misma formula molecular; en este caso: C2HTexto suscrito6O. Se denominan isómeros constitucionales a aquellos isómeros que difieren en el orden de conectividad de sus átomos, es decir, tienen diferente estructura. Por ejemplo: Los estereoisómeros son isómeros que difieren sólo en el arreglo espacial de sus átomos. No son constitucionales porque sus átomos están conectados en el mismo orden; sólo difieren en la orientación de éstos en el espacio. Se dividen en dos categorías generales: Un ejemplo claro de de lo que son enantiómeros son las manos: la mano derecha es la imágen de espejo de la mano izquierda:
Medicamentos Quirales
Muchos de los medicamentos son quirales y se expenden como mezclas racémicas o como un sólo enantiómero. En la actualidad, hay una gran tendencia en la industria de los medicamentos de producir lo que se conoce como "canjes racémicos" (racemic switches): drogas quirales ya aprobadas como racematos, pero que se están re-desarrollando como un sólo enantiómero. La idea detrás de estos "canjes racémicos" se basa en lo siguiente: los enantiómeros exhiben comportamientos distintos cuando se someten a un ambiente quiral. Por ejemplo, el cuerpo humano es un ambiente quiral, por lo que debe producirse una diferenciación entre los enantiómeros. Esta discriminación entre enantiómeros - o reconocimiento quiral- depende del grado de interacción que exhibe cada enantiómero con el lugar de enlace quiral del cuerpo. Por ejemplo, en la siguiente figura el reconocimiento quiral descansa en la ausencia de la conección D-D conjuntamente con las otras dos interacciones.
Enlaces externos
Fuentes
· Fernández Serventi, Héctor. Química orgánica. Buenos Aires: Losada, 1980 · Solomons, T.W. Graham e María Cristina Sangines Franchini Química orgánica. México, D.F.: Limusa, 1985 · Gros, Eduardo G. y otros Introducción al estudio de los productos naturales. Washington, D.C.: Secretaría General de la Organización de Estados Americanos. Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico, 1985
