universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

“QUÍMICA ORGANICA”

ISOMERÍA

INTEGRANTES:

AURICH RODRIGUEZ, ANA FRANCIS

COICO VEGA, MAYRA

TANTARICO BANCES, DANNY DANIEL

CICLO:

2011-II

DOCENTE:

TINEO HUANCAS, RODOLFO

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

INTRODUCCIÓN:

El presente trabajo está basado en el tema de Isomería esta realizado por estudiantes de la carrera profesional de Biología.

La totalidad del trabajo consta de cinco capítulos en los cuales se ha tenido en cuenta la fuente de la cual hemos recopilado la información.

En la química orgánica (aunque también en la inorgánica) encontramos un fenómeno en el cual algunas moléculas tienen la misma fórmula molecular pero presentan diferente formula estructural, a estas moléculas se les conoce como isómeros y el estudio de la isomería nos permitirá distinguir y clasificar entre los tipos de isómeros tanto por su nombre como por su posición en un plano o espacio.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

ISOMERÍA

INTRODUCCION

CAPITULO I: GENERALIDADES

1.1 DEFINICION 1.2 HISTORIA

CAPITULO II: ISOMEROS ESTRUCTURALES

2.1 ISOMEROS DE CADENA 2.2 ISOMEROS DE POCISION 2.3 ISOMEROS DE FUNCION

CAPITULO III: ESTEREOISOMEROS

3.1 ISOMEROS GEOMETRICOS 3.1.1 ISOMEROS CIS 3.1.2 ISOMEROS TRANS 3.2 ISOMEROS OPTICOS

CAPITULO IV: ESTEREOQUIMICA

4.1 QUIRALIDAD 4.2 NOMENCLATURA R Y S 4.3 MEZCLAS RACEMICAS 4.4 ENANTIOMEROS 4.5 DIASTEROMEROS 4.6 TAUTOMERIA

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO V: FUNCIONES 5.1 FUENTES NATURALES 5.2 METABOLISMO

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIAANEXOS

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO I

CAPITULO I: GENERALIDADES

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

1.1 DEFINICION:

La isomería es una propiedad de ciertos compuestos químicos que con igual fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) es decir, iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros.

Aunque este fenómeno es muy frecuente en Química orgánica, no es exclusiva de ésta pues también la presentan algunos compuestos inorgánicos, como los compuestos de los metales de transición.Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.

Los compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente estructura, se denominan isómeros. Como los isómeros son compuestos diferentes, tienen propiedades físicas y/o químicas diferentes. El hecho de que las propiedades de los isómeros sean diferentes radica en que los átomos que constituyen a las moléculas se unen de manera diferente, es por esta razón que en química orgánica no suele usarse la formula molecular y con mayor frecuencia se prefieren las formulas estructurales.

1.2 HISTORIA

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Los compuestos inorgánicos sencillos implicados en los grandes avances químicos del siglo xviii recibieron fácil interpretación en términos atómicos. Parecía suficiente indicar los distintos tipos de átomos presentes en cada molécula y el número de cada uno de ellos. Podía escribirse la molécula de oxígeno como 02, el cloruro de hidrógeno como ClH, el amoniaco como NH4 el sulfato de sodio como S04Na2, etc.Tales fórmulas, que no dan más que el número de átomos de cada tipo presentes en la molécula, se llaman fórmulas empíricas (la palabra «empírico» significa «determinado por experimentación»). Era natural creer, en la primera mitad del siglo XIX, que cada compuesto tenía una fórmula empírica propia, y que dos compuestos distintos no podían tener la misma fórmula empírica.

Las sustancias orgánicas, con sus grandes moléculas, resultaron engorrosas desde el principio. La fórmula empírica de la morfina (un compuesto orgánico bastante simple si se lo compara, por ejemplo, con las proteínas) se sabe ahora que es C17H19N03. Con las técnicas de principios del siglo XVIII habría sido muy difícil, quizás incluso imposible, decidir si la correcta era esa o, digamos, C16H20NO3. La fórmula empírica del ácido acético, mucho más simple (C2H402) que la de la morfina, provocó grandes controversias en la primera mitad del siglo XIX. Sin embargo, para aprender algo acerca de la estructura molecular de las sustancias orgánicas, los químicos tenían que empezar por las fórmulas empíricas.

En 1780, Lavoisier trató de determinar las proporciones relativas de carbono e hidrógeno en compuestos orgánicos quemándolos y pesando el dióxido de carbono y el agua que producían. Sus resultados no fueron muy precisos. En los primeros años del siglo XIX, Gay-Lussac, descubridor de la ley de los volúmenes de combinación, y su colega el químico francés Louis Jacques Thénard (1777-1857), introdujeron una mejora. Mezclaron la sustancia orgánica con un agente oxidante, tal como el clorato de potasio. Al calentarla, esta combinación produjo oxígeno que, íntimamente mezclado con la sustancia orgánica, provocó su más rápida y completa combustión. Recogiendo el dióxido de carbono y el agua formada; Gay-Lussac y Thénard pudieron determinar las proporciones relativas de carbono y de hidrógeno en el compuesto original.

Con la teoría de Dalton recién presentada, esta proporción podía expresarse en términos atómicos.Muchos compuestos orgánicos están formados únicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Una vez medidos el carbono y el hidrógeno y dando por supuesta la presencia de oxígeno para explicar cualquier residuo, podía determinarse a menudo la fórmula empírica.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Hacia 1811 Gay-Lussac había obtenido, por ejemplo, las fórmulas empíricas de algunos azúcares simples.Estos pioneros del análisis orgánico obtuvieron en el curso de sus investigaciones resultados que acabaron con la creencia en la importancia de la fórmula empírica. Ocurrió de esta manera:En 1824, Liebig estudió un grupo de compuestos, los fulminatos, mientras Wöhler (que después sería íntimo amigo de Liebig y que pronto sintetizaría la urea,  estaba estudiando otro grupo de compuestos, los cianatos. Ambos enviaron informes de su trabajo a una revista editada por Gay-Lussac.Gay-Lussac notó que las fórmulas empíricas dadas para estos compuestos eran idénticas y que, sin embargo, las propiedades descritas eran muy diferentes. Por ejemplo, el cianato de plata y el fulminato de plata constan ambos de moléculas que contienen un átomo de plata, carbono, nitrógeno y oxígeno.Gay-Lussac comunicó esta observación a Berzelius, a la sazón el químico más famoso del mundo; pero Berzelius descubrió que dos compuestos orgánicos, el ácido racémicoy el ácido tartárico, si bien poseían propiedades diferentes, parecían tener la misma fórmula empírica (que ahora se sabe es C4H606).Como los elementos estaban presentes en estos diferentes compuestos en las mismas proporciones, Berzelius sugirió que tales compuestos se llamasen isómeros (de la palabra griega que significa «iguales proporciones»), y la sugerencia fue adoptada. En las décadas siguientes se descubrieron otros casos de isomería.Parecía claro que si dos moléculas estaban hechas del mismo número de cada tipo de átomos, y si poseían propiedades distintas, la diferencia debería residir en el modo como los átomos estaban enlazado dentro de la molécula. En el caso de las moléculas sencillas de los compuestos inorgánicos mejor conocidos, podía ocurrir que sólo fuera posible un ordenamiento de los átomos en la molécula. Por esa razón, no podían darse isómeros, y la fórmula empírica sería suficiente. Así, H20 sería agua y nada más que agua.Sin embargo; en las moléculas orgánicas más complicadas, había lugar para diferentes ordenamientos y, por tanto, para isómeros. En el caso de los cianatos y fulminatos, los diferentes ordenamientos son fáciles de descubrir, pues cada molécula no contiene más que unos pocos átomos.

El cianato de plata puede escribirse AgOCN, mientras que el fulminato es AgNCO.Aquí solamente intervienen cuatro átomos. Cuando la cantidad es mayor, el número de ordenamientos posibles se hace tan grande que es realmente difícil decidir cuál de ellos corresponde a cada compuesto. Incluso el caso del ácido racémico y el ácido tartárico, con dieciséis átomos en sus moléculas, eran demasiado difíciles de manejar en la primera mitad del siglo XIX. La situación se volvería

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

simplemente imposible (así debió parecer entonces) al considerar moléculas aún mayores.Kekulé, basándose en ideas de Butlerov publicadas en 1862, propuso en 1867 una disposición tetraédrica de las valencias del carbono y, soñando con moléculas en forma de serpientes que se mordían la cola, propuso en 1890 la estructura hexagonal del benceno, sugiriendo así la isomería orto, meta y para de los hidrocarburos aromáticos.Otro éxito de la teoría estructural fue la explicación de por qué el éster acetoacético unas veces se comportaba como alcohol y otras como cetona: la tautomería.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO II

CAPITULO II: ISOMEROS ESTRUCTURALES

Para un estudio detallado de los isómeros es conveniente clasificarlos de la siguiente manera:

Isomería

De cadena De posición De función

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Compuestos que difieren porque sus átomos se encuentran unidos en un orden distinto. Se dividen en isómeros de cadena, Posición y función.

2.1 ISOMEROS DE CADENA

Difieren en la estructura de la cadena carbonada.

Como ilustración de este tipo de isómeros, veamos isómeros estructurales del hexano C₆H₁₄.

Isomería

Estructurales o constitucionales

Espaciales o estereoisomeros

Geométricos ópticos

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

i) CH₃-CH₂- CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ Hexano, n- hexano

CH₃

ii) CH₃-CH- CH₂- CH₂-CH₃

2- metilpentano, isohexano

CH₃

iii) CH₃-CH₂- CH- CH₂- CH₂-CH₃

3- metilpentano

iv) CH₃-CH- CH- CH₃

CH₃ CH₃

2,3- dimetilbutano

CH₃

v) CH₃-C- CH-CH₃

CH₃

2,2-dimetilbutano

Neo hexano

Veamos que el número de isómeros de la cadena del hexano es 5. La isomería de cadena en alcanos comienza a partir de 4 carbonos (butano). La fórmula para hallar el número de isómeros de cadena en alcanos es la siguiente:

4≤n≤7#isómeros= 2ⁿ⁻⁴ +1

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Para alcanos con más de 7 carbonos no existen formulas para hallar el numero de isómeros tienen diferente nombre oficial.

El prefijo neo se emplea en el sistema común para señalar la presencia de tres grupos metil en un extremo de la cadena carbonada, así

CH₃

CH₃-C- CH₂- CH₂- CH₃

CH₃

Neoheptano

Forma de isomería, donde las moléculas con la misma fórmula molecular, tienen una diferente distribución de los enlaces entre sus átomos, al contrario de lo que ocurre en la estereoisomería.Los isómeros de este tipo tienen componentes de la cadena acomodados en diferentes lugares, es decir las cadenas carbonadas son diferentes, presentan distinto esqueleto o estructura.Un ejemplo es el pentano, del cual, existen muchos isómeros, pero los más conocidos son el isopentano y el neopentano.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

2.2 ISOMEROS DE POCISION

ISÓMEROS DE POSICIÓN:

Difieren de la posición de los sustituyentes o grupos funcionales.

Los alquenos con 4 o más átomos de carbono presentan isomería de posición.

CH₂=CH- CH₂-CH₂-CH₃ CH₃-CH₂- CH=CH-CH₃ 1- penteno 2- penteno

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Los halogenuros de alquilo con 3 o mas átomos de carbono presentan isomería de posición.

CH₃-CH₂- CH-CH₃ CH₂-CH₂- CH₂-CH₃

CL CL

2-clorobutano 1-clorobutano

Isomería de posición en los alcoholes.

CH₂-CH₂- CH₂- CH₂-CH₃ CH₃-CH- CH₂- CH₂-CH₃

OH OH

1-pentanol 2-pentanol

Las cetonas con 5 o más atomos de carbono presentan isomería de posición.

O OCH₃-C- CH₂- CH₂-CH₃ CH₃-CH₂- C- CH₂-CH₃ 2-pentanona 3-pentanona

Es la de aquellos compuestos en los que sus grupos

funcionales o sus grupos sustituyentes están unidos en

diferentes posiciones.

Un ejemplo simple de este tipo de isomería es la del pentanol,

donde existen tres isómeros de posición: pentan-2-ol, pentan-

3-ol y pentan-4-ol.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 – CH2 OH

penta – 1 – ol

OH OH

CH3 – CH- CH2 - CH2 – CH3 CH3- CH2 - CH- CH2 – CH3 penta – 2 – olpenta –

3 – ol

2.3 ISOMEROS DE FUNCION

Compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero tienen grupos funcionales diferentes. Este tipo de isómeros se presenta entre alcoholes y éteres, ácidos carboxílicos y esteres, etc.

FORMULA SEMIDESARROLL

FORMULA MOLECULAR

FUNCIÓN QUIMICA

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

ADACH₃-CH₂-CH₂-CH₂-OH

1- butanol

C₄H₁₀O Alcohol

CH₃-O- CH₂CH₂CH₃metilpropileter

C₄H₁₀O Éter

FORMULA SEMIDESARROLLADA

FORMULA MOLECULAR

FUNCIÓN QUIMICA

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CHO pentanal

C₅H₁₀O Aldehído

CH₃-CH₂-CO-CH₂-CH₃

C₅H₁₀O Cetona

Aquí, la diferente conectividad de los átomos, puede generar

diferentes grupos funcionales en la cadena. Un ejemplo es el

ciclohexano y el 1-hexeno, que tienen la misma fórmula

molecular (C6H12), pero el ciclohexano es un alcano cíclico o

cicloalcano y el 1-hexeno es un alqueno.

CH2 CH- CH2 - CH2 – CH2 – CH3

Cicloalcano

1 – hexeno

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO III

CAPITULO III: ESTEREOISOMEROS

Compuestos que difieren en la distribución espacial de sus atomos. En el presente texto solo trataremos los isómeros geométricos.

3.1 ISOMEROS GEOMETRICOS

Se presentan principalmente en alquenos y sus derivados, asi como los cicloalcanos disustituidos.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

En los alquenos y derivados, la isomería geométrica se debe a la rigidez del doble enlace carbono-carbono, es por ello que los atomos de carbono están impedidos de rotar libremente, debido a ellos los lados opuestos (posición trans), así

Donde el grupo sustituyente x necesariamente debe ser diferente a y, también x debe ser diferente a z.

Para que los alquenos presentaen isomería geométrica, ncesariamente, los atomos que están unidos a un mismo atomo de carbono con doble enlacen deben ser diferentes.

Citemos algunos ejemplos:

3.1.1 ISOMEROS CIS

H H

C=C

CH₃ CH₃

X X

C=C

Y Z

CIS-

X Z

C=C

Y X

TRANS-

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Cis-2-buteno

Teb=4⁰c

3.1.2 ISOMEROS TRANS

CH₃ H

C=C

H CH₃

Trans-2-buteno

Teb=1⁰c

OBSERVACION:

El isómero cis tiene mayor temperatura de ebullición, pero menor estabilidad química (tiene menor energía potencial) que trans.

Para pasar de un isómero cis a uno trans o viceversa, debe romperse el enlace pi (∏) y luego rotar el carbono alrededor del enlace sigma (∂).

No todos los alquenos y sus derivados tienen isomería geométrica, pues para que ello exista, cada átomo de carbono insaturado (C=C) debe sostener necesariamente sustituyentes diferentes. Así por ejemplo, los siguientes compuestos no tienen isomería geométrica.

H CH₃

C=C

H H

(i)

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

C₂H₅ CH₃

C=C

H CH₃

(ii)

H H

C=C

H CH ₃

(iii)

El compuesto (I) el carbono insaturado de la izquierda contiene dos atomos iguales (H-). En el compuesto (II) el carbono insaturado de la derecha tiene dos sustituyentes iguales (-CH₃). En el compuesto (III) el carbono de la izquierda tiene también dos sustituyentes iguales (-CL). Por ello no tienen isomería geométrica.

En el caso de que los carbonos insaturados tengan todos los sustituyentes diferentes se emplea el sistema de nomenclatura propuesto por CAHN-INGOLD-PREGOLD que utiliza la letra z(viene del término alemán zusammen que significa juntos) que es análogo al cis, y la letra E ( viene del termino entgegen que significa opuesto) que es análogo al trans. Para ello se comparan los números atomicos de los atomos unidos directamente a cada carbono insaturado. El numero atomico mayor tiene la prioridad sobre los menores. Si los grupos de mayor prioridad están al mismo lado, se usa la letra Z y si se encuentran en lados opuestos, la letra E.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

3.2 ISOMEROS OPTICOS

Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo hará hacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.Existen métodos y aparatos sofisticados para medir y estudiar las propiedades ópticas de las sustancias, pero los mismos no son

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

competencia de este texto no especializado. La relación existente entre las estructuras de dos isómeros ópticos es la de que una es la imagen especular de la otra, y no son superponibles entre sí. Estrictamente hablando, esta isomería existe en moléculas disimétricas, cuando la entidad no presenta un eje impropio de simetría y tanto el centro de inversión como el plano de simetría corresponden a los ejes impropios S1 y S2, . En esta introducción es suficiente con saber que la isomería óptica se presenta cuando las estructuras no poseen plano de simetría o centro de inversión.El plano a que se hace referencia es imaginario (como un espejo de doble faz) que divide la molécula en dos partes iguales, de tal manera que al mirarse media molécula en él se ve exactamente la otra media. Si no se cumple esta condición, la estructura no posee plano de simetría y por lo tanto puede presentar isomería óptica.El centro de inversión es un punto en el centro de la entidad, de tal manera que al trazar una recta desde cualquier punto de la estructura a través de él y continuando en la misma dirección, se encuentra a la misma distancia otro punto equivalente al de partida.

Si esta condición no se cumple para todo punto de la estructura, la entidad no posee centro de inversión y por lo tanto también puede presentar la isomería óptica es poco común en compuestos cuadrados planares, ya que por lo general el plano de la entidad es a la vez un plano de simetría. En compuestos tetraédricos se presenta isomería óptica solamente cuando los cuatro ligantes o en general los cuatro sustituyentes, son diferentes entre sí.

Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono asimétrico o quiral ,es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros o formas quirales ,aunque todos los átomos están en la misma posición y enlazados de igual manera. Los isómeros ópticos no se pueden superponer y uno es como la imagen especular del otro, como ocurre con las manos derechas e izquierda. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero se diferencian en que desvían el plano de la luz en diferente dirección: uno hacia la derecha (en orientación con las manecillas del reloj) y se representa con la letra (d)o el signo (+)(isómero dextrógiro o forma dextro) y otro a la izquierda (en orientación contraria con las manecillas del reloj)y se representa con la letra (l) o el signo (-)(isómero levógiro o forma levo).Si una molécula tienen átomos de Carbono asimétricos, tendrá un total de 2nisómerosópticos.También pueden representarse con las letras (R) y (S). Esta nomenclatura se utiliza para determinar la configuración absoluta de los carbonos quirales.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Un complejo quiral es aquel cuya geometría no es superponible con la de su imagenespecular. Dos complejos quirales, cada uno de los cuales es la imagen especular delotro se conocen comoisómeros ópticos. Los dos isómeros ópticos forman un par de enantiomeros.. Los isómeros ópticos se denominan así porque son ópticamente activos,es decir, un enantiómero gira el plano de la luz polarizada en una dirección y el otro rotadicho plano el mismo ángulo pero en dirección contraria. Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo hará hacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO IV

CAPITULO IV: ESTEREOQUIMICA

4.1 QUIRALIDAD

Es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.

Denomino quiral y digo que tiene quiralidad toda figura geométrica, o todo grupo de puntos, si su imagen en su espejo plano, idealmente realizada, no puede hacerse coincidir consigo misma.

Lord Kelvinbeige

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

En general, un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si los posee, sus imágenes especulares son superpuestas.

Es una propiedad de gran interés en química orgánica, en química inorgánica y en bioquímica, donde da lugar a la estereoquímica, a las reacciones estereoespecíficas y a los estereoisómeros.

Esta definición, nos presenta la quiralidad como una propiedad geométrica y dicotómica. Geométrica porque se basa en la aplicación de operaciones de simetría (reflexiones) sobre figuras geométricas o conjuntos de puntos. Dicotómica porque las imágenes especulares pueden ser superponibles mediante rotaciones y traslaciones (es decir, no quirales), o no superponibles (es decir, quirales). No hay término intermedio desde el punto de vista clásico.

4.2 NOMENCLATURA R Y S

La nomenclatura D-L es inequívoca para designar la configuración de isómeros con un solo carbono asimétrico. Sin embargo, cuando en una molécula hay varios centros de asimetría es más conveniente utilizar el sistema propuesto por Cahn, Ingold y Prelog , que permite establecer la configuración absoluta de cada átomo. Con esta nomenclatura se puede asignar un nombre sistemático y discriminativo a moléculas isoméricas complejas. Así, se podrán distinguir y nombrar diferentes isómeros con varios carbonos asimétricos. Según esta convención, las dos configuraciones posibles de cada carbono asimétrico se designarían con las letras R y S (nomenclatura R-S). En algunos casos, R coincidirá con D, pero en otros no.

Para determinar la configuración de un carbono hay que seguir ciertas reglas. Al igual que en el caso de la isomería geométrica (nomenclatura E-Z), se jerarquizan los cuatro sustituyentes del

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

carbono asimétrico usando el mismo criterio (número atómico decreciente):

1º.- Se ordenan los cuatro grupos sustituyentes del carbono asimétrico por orden decreciente de número atómico de los átomos enlazados directamente con dicho carbono. 2º.- Si dos o más de estos átomos son iguales se recurre a considerar los átomos unidos a ellos con el mismo criterio de preferencia. 3º.- Si la ambigüedad persiste, se atiende al tipo de enlace que une los átomos en cuestión y se da preferencia al enlace triple sobre el doble y al doble sobre el sencillo.

Una vez establecido el orden de prioridad es preciso orientar la molécula en el espacio. El tetraedro correspondiente al carbono asimétrico se orienta de modo que el sustituyente de menor categoría (el número cuatro) ocupe el vértice más alejado del observador. De esta forma, los otros tres formarán una cara triangular frente al espectador. Al recorrer esta cara en el orden 1º '®2º '®3º,el recorrido podrá ser:

Hacia la derecha (en sentido horario). En este caso se tratará del isómero R (rectum = derecha) Hacia la izquierda (sentido antihorario). En este caso se tratará del isómero S (sinister = izquierda).

4.3 MEZCLAS RACEMICAS

Es una mezcla en la cual productos de una reacción química, con actividad óptica debido a isomerismo son encontrados en proporciones aproximadamente equivalentes. Es decir L y D estereoisómeros están presentes en un 50%. Dicha mezcla es ópticamente inactiva.

Un enantiómero con un centro quiral, y actividad óptica puede hacer girar la luz polarizada en un grado constante, mientras que su equivalente opuesto lo haría en el sentido contrario. Una mezcla racémica con 50% de cada uno de los isómeros cancelaría el giro de esta luz.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

No todos los estereoisómeros presentan la propiedad de desviar la luz polarizada, aunque la mayoría de estos lo hace. Luis Pasteur fue el primero en descubrir esta propiedad en 1847 cuando sólo contaba con 25 años de edad. Siendo la primera mezcla racémica la del ácido racémico.

Múltiples reacciones químicas orgánicas producen mezclas racémicas, sin embargo el uso de catalizadores modernos ha logrado obtener en mayor cantidad alguno de los productos deseados, como es el caso de los catalizadores de Ziegler-Natta.

Es tarea de los ingenieros químicos separar este tipo de mezclas, cuando se busca sólo uno de los isómeros, esto se puede lograr con diferentes operaciones unitarias, incluyendo cristalización, separación de cristales. Sin embargo es preferible lograr mecanísmos de reacción que favorezcan la producción del producto deseado, pues las propiedades físicas de los enantiómeros son normalmente iguales.

4.4 ENANTIOMEROS

Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono

asimétrico o quiral, es decir, un átomo de carbono con cuatro

sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas

llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros, formas

enantiomórficas o formas quirales, aunque todos los átomos están en

la misma posición y enlazados de igual manera. Esto se conoce como

regla de Level y Van'tHoff.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Los isómeros ópticos no se pueden superponer y uno es como la

imagen especular del otro, como ocurre con las manos derechas e

izquierda. Presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero

se diferencian en que desvían el plano de la luz polarizada en

diferente dirección:

un isómero desvía la luz polarizada hacia la derecha (en

orientación con las manecillas del reloj) y se representa con el

signo (+): es el isómero dextrógiro o forma dextro;

el otro isómero óptico la desvía hacia la izquierda (en

orientación contraria con las manecillas del reloj) y se

representa con el signo (-)(isómero levógiro o forma levo).6

Otra forma de nombrar estos compuestos es mediante el convenio o

nomenclatura D-L, normalmente empleando la proyección de Fischer.

Esta nomenclatura es absoluta pero no necesariamente la forma (D)

coincide con el isómero dextrógiro o forma (+).

Si una molécula tiene n átomos de Carbono asimétricos, tendrá un

total de 2n isómeros ópticos.

También pueden representarse estos isómeros con las letras (R) y (S).

Esta nomenclatura R-S, que sigue las reglas de Cahn-Ingold-Prelog,

también se utiliza para determinar la configuración absoluta de los

carbonos quirales.

Así pues, hay tres sistemas de nombrar estos compuestos:

Según la dirección de desviación del plano de la luz polarizada,

distinguimos las formas dextro (+) y levo (-);

Según la nomenclatura D-L (Formas D y L), que es inequívoca

para isómeros con un solo carbono asimétrico,y

Según la configuración absoluta R-S (formas R y S), más

adecuada para moléculas con varios centros asimétricos.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Dos enantiómeros de un aminoácido genérico.

4.5 DIASTEROMEROS

Cuando un compuesto tiene más de un carbono asimétrico

podemos encontrar formas enatiómeras (que son imagen

especular una de la otra) y otras formas que no son

exactamente copias espaculares, por no tener todos sus

carbonos invertidos. A estas formas se les llama

diasteroisómeros. Por ejemplo, el 3-

bromo-butan-2-ol posee dos carbonos

asimétricos por lo que tiene 4 formas

posibles. De ellas, algunas son

enantiomorfas (formas especulares), como (2S, 3S)-3-bromo-

butan-2-ol y (2R, 3R)-3-bromo-butan-2-ol. En cambio, (2R, 3S)-

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

3-bromo-butan-2-ol es un diastereoisómero de los dos

anteriores.

Formas R y S del ácido láctico. Enantiómeros del ácido láctico o

ácido 2-hidroxipropanoico.

4.6 TAUTOMERIA

Es un tipo especial de isomería en la que existe transposición

de un átomo entre las dos estructuras, generalmente

hidrógeno, existiendo además un fácil equilibrio entre ambas

formas tautómeras

Un ejemplo de la misma es la tautomería ceto-enólica en la

que existe equilibrio entre un compuesto con grupo OH unido

a uno de los átomos de carbono de un doble enlace C=C, y

un compuesto con el grupo carbonilo intermedio, C=O típico

de las cetonas, con transposición de un átomo de hidrógeno.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Tautomería ceto-enólica.

CAPITULO V

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

CAPITULO V: FUNCIONES 5.1 FUENTES NATURALES

El Germen Trigo, soja, brócoli, espinaca, yema de huevo.

La vitamina E fue descubierta en 1923 por Herbert Evans y

Katherine Bishop, quienes observaron que su deficiencia causaba

reabsorción fetal en las ratas e incapacidad reproductiva crónica. A

este compuesto se le llamó tocoferol (del griego tokos: nacimiento

y pherein: llevar, portar). La sustancia activa fue aislada de aceite

de germen de trigo en 1936 por Evans y colaboradores (Machain,

1991; Wolf y col., 1998). Además se le añadió el sufijo -ol

designando a la forma activa alcohol (Parker, 1994). Hay ocho

miembros de la familia de la vitamina E: alfa, beta, gamma, delta

tocoferoles y alfa, beta, gamma, delta tocotrienoles. El isómero

alfa-tocoferol posee la mayor actividad vitamina E en los animales

(Brigelius-Flohe y Traber, 1999).

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

La primera producción de alfa-tocoferol sintético era una mezcla

equimolar de dos isómeros: RRR- y SRR-alfa-tocoferol. Este

compuesto es nombrado como 2-ambo-alfa-tocoferol, aunque antes

se le conocía como dl-alfa-tocoferol. Esta es la molécula

considerada el estándar internacional para la vitamina E (Ames,

1979), hasta los años 80.

Posteriormente, el proceso de síntesis de la vitamina E varió, dando

como resultado el actual all-rac-alfa-tocoferil acetato, el cual tiene

ocho estereoisómeros (RRR, RRS, RSR, RSS, SRR, SRS, SSR, SSS),

que se siguió, y se sigue, llamando, aunque incorrectamente, dl-

alfa-tocoferil acetato. De esta forma, el producto sintético actual no

se corresponde al producto sintético con el que se dedujeron los

ratios de equivalencia clásicos (USP, 1955).

La vitamina E de fuente natural: RRR alfa-tocoferol, se obtiene

mediante la extracción de los tocoferoles de los aceites vegetales

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

(soja, palma, girasol, etc.). Sólo es una forma isomérica y es la

forma con el 100% de bioactividad (USP, 2000).

En 1982, la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada)

recomienda que la fuente natural de vitamina E sea llamada RRR-

alfa-tocoferol/RRR-alfa-tocoferil acetato, mientras que la vitamina E

sintética debería ser llamada all-rac-alfa-tocoferol/all-rac-alfa-

tocoferil acetato.

La carne de res, la leche y derivados lácteos

El término ácido linoleico conjugado (ALC) incluye una serie de

isómeros posicionales y geométricos del ácido linoleico. Las

principales fuentes naturales son la carne de animales

rumiantes, la leche y los derivados lácteos. Además, existe en

el mercado una amplia gama de alimentos que han sido

enriquecidos en ALC (manipulación de la dieta del animal,

adición de ALC procedente de otras fuentes naturales como el

aceite de cártamo). La diferencia estriba en que, mientras el

principal isómero presente de forma natural en los alimentos es

el cis-9, trans-11, las preparaciones comerciales contienen

cantidades similares de los isómeros cis-9, trans-11 y trans-

10,cis-12. Aunque el ALC es un componente minoritario en la

dieta, en la actualidad ha despertado gran interés y ha

promovido una intensa investigación acompañada de un boom

publicitario debido a sus potenciales efectos sobre la salud:

modificación de la composición corporal con reducción de la

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

masa grasa, propiedades antiaterogénicas, hipolipemiantes,

antidiabetogénicas e inmunomoduladoras, entre otras. Estos

efectos se han observado principalmente en modelos animales

y cultivos celulares. Los estudios en humanos son escasos e

incluso, a veces, contradictorios. En esta revisión se profundiza

en los trabajos de investigación más recientes sobre el interés

nutricional del ALC. De la amplia revisión realizada se deduce la

necesidad de estudios adicionales en humanos que permitan

obtener datos sobre las cantidades óptimas de ingesta, así

como sobre los efectos tanto a corto como a largo plazo, y

posibles efectos secundarios de cada isómero individual del ALC

con el fin de determinar su seguridad y eficacia.

5.2 METABOLISMO

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos

físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.1 Estos

complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala

molecular, y permiten las diversas actividades de las células.

La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que

sustancias activas se transformen en no activas.

En el caso de los isómeros estudiaremos como es el proceso de

metabolización en su ingesta. El CLA está presente en

triacilgliceroles, fosfolípidos y lipoproteínas. En su metabolismo, los

isómeros CLA se pueden considerar como una nueva familia de ácidos

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

grasos poliinsaturados. Parece que el CLA se metaboliza como el

ácido linoleico pero los dos isómeros principales, 9c,11tr- y 10tr,12c-

18:2, muestran diferencias tanto en su metabolismo como en la tasa

de éste. El 9c,11tr-18:2 da lugar al isómero conjugado 20:3, mientras

que el 10tr,12c-18:2 se transforma, a mayor velocidad que el

anterior, en las formas conjugadas 16:2 y 18:3.

El esomeprazol se metaboliza en el hígado por el sistema enzimático

del citocromo P450 (CYP) Los metabolitos del esomeprazol carecen de

acción anti-secretora. La mayor parte del metabolismo del

esomeprazol depende de la iso-enzima CYP2C19, que forma los

metabolitos hidroxi y desmetil. El resto depende de CYP3A4 que

forma el metabolito sulfona.

La iso-enzima CYP2C19 tiene un polimorfismo en el metabolismo del

esomeprazole pues el 3% de los caucásicos y el 15-20% de los

asiáticos carecen de CYP2C19 y se denominan metabolizadores

lentos. En la fase de estabilización, la relación del AUC en

metabolizadores lentos a las AUC el resto de la población

(metabolizadores rápidos) es de aproximadamente 2. Luego de la

administración de dosis equimolares los isómeros S- y R- se

metabolizan en forma diferente en el hígado lo que resulta en

mayores niveles en plasma del isómero S- que el isómero R-.La

tibolona tras su administración oral se metaboliza en el organismo en

tres moléculas esteroideas diferentes, los metabolitos 3a-OH y 3b-OH,

y el isómero L4 (Figura 1), que presentarán, al menos en teoría, una

distinta especificidad y afinidad de unión al receptor esteroideo. Por lo

tanto la acción de Org OD 14 dependerá no sólo de la interacción de

la propia molécula de tibolona con el receptor, y de los otros factores

anteriormente mencionados, sino también de la interacción de cada

uno de estos metabolitos con el/los receptores a los que se unan. Y lo

que es más importante, ya que la tibolona puede ser también

metabolizada a nivel del órgano diana, su acción en cada tejido

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

dependerá en gran parte del metabolismo local y/o del metabolito

predominante en ese tejido. Es decir, a nivel tisular se producirá un

metabolismo específico que dará lugar a una respuesta tisular

específica que determinará a su vez una respuesta clínica específica.

Warfarina es un anticoagulante de estructura cumarínica, que actúa

inhibiendo la gamma-carboxilación de las proteínas precursoras

mediada por la vitamina K, bloqueando así la formación de los

factores de coagulación II, VII, IX y X.  Se metaboliza casi

exclusivamente en el hígado a través del sistema citocromo P450 y

los metabolitos tienen una debil actividad anticoagulante. Los

isómeros de warfarina se metabolizan de manera distinta, el

metabolismo es principalmente por ceto-reducción a alcoholes de

warfarina para el ísomero R e hidroxilación para el isómero S.

CONCLUSIONES

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Se concluye que el siguiente trabajo investigativo, se proyecta hacia la actitud informativa del mismo, con la utilidad que se crea conveniente, para desarrollar dudas.

Se determina también que la isomería es cuando los compuestos tienen las misma fórmula molecular, pero diferente estructura.

los isómeros son muy importantes para que las reacciones que se llevan a cabo en sistemas vivos, ya que solo un isómero puede llevarlas por ejemplo los azucares "provéchales" todas son r y el DNA es s en ocasiones la mezcla de isómeros son toxica mientras que un isómero es un antibiótico el otro es toxico o potencializa un ciclo catalítico.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

BIBLIOGRAFIA

BIBLIOGRAFIA

LUMBRERAS EDITORES, QUIMICA ORGANICA WADE, JR, QUIMICA ORGANICA VOLUMEN 1, SEPTIMA EDICION CURSO DE QUÍMICA BIOLÓGICA. VENANCIO DEULOFEU,

AGUSTÍN DOMINGO MARENZI. EDITORIAL EL ATENEO, 1946. PÁG. 34

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

LINKOGRAFIA

HTTP://BOOKS.GOOGLE.ES/BOOKS? ID=VMDVQFFBQ9UC&PG=PA166 CONFIGURACIÓN ABSOLUTA. EN: DICCIONARIO DE QUÍMICA. INMACULADA JULIÁN. EDITORIAL COMPLUTENSE, 1999. ISBN: 8489784728. PÁG. 166

www.wikipedia.com.pe , wikipedia.org/wiki/Isomería

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

ANEXOS

Medicamentos Quirales o Drogas Quirales

Las moléculas quirales tienen un sin fin de aplicaciones,

principalmente dentro de la bioquímica. En la industria farmacéutica

la mayoría de los medicamentos se basan en este tipo de moléculas,

donde la mayoría de las medicinas se componen de mezclas

racémicas, es decir mezclas de enantiomeros en igual proporción.

Por otro lado esto puede llegar a ser un problema ya que mientras

que un enantiómero puede tener un efecto benéfico en el organismo,

la otra forma enantiomerica puede ser dañina o simplemente no

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

causar efecto alguno. Debido a este problema la Administración de

Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) ha propuesto y

exigido a todo el fabricante de medicamentos realizar investigaciones

sobre las propiedades de cada enantiomero a ser usados en las

drogas que existen en el mercado. De esta forma solo se podrán

comerciar medicamentos que contengan un solo enantiomero con lo

que se desea reducir los efectos secundarios causados por los

medicamentos.

Un ejemplo se puede observar en la dexenfluramina (1), es un

medicamento anti-obesidad el cual fue aprobado en 1996 que

presenta varia ventajas en comparación a la mezcla racémica de la

cual proviene entre ellas la reducción de los efectos secundarios.

Anteriormente la mayoría de las drogas sintéticas no eran quirales,

sin embargo las que se derivan de productos naturales los son por

ejemplo la penicilina. Considerando que en la producción de

medicamentos se busca la mayor efectividad posible es necesario

aplicar procesos más complejos. Una prueba de esto sería el hecho de

que actualmente se requieren más de doce pasos para la síntesis de

un medicamento a base de compuestos orgánicos, mientras que años

atrás seis eran suficientes.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Los medicamentos, constituidos de un sólo isómero actúan de una

manera mucho más específica en comparación a las mezcla

racémicas de la que provienen. Además, los avances tecnológicos

contribuyen a que la separación de enantiomeros sea una opción

factible.

Hay principalmente tres opciones para la obtención de enantiomeros

simple:

Obtención a partir de fuentes naturales

El primero y el más simple consisten en obtener los

enantiomeros a partir de fuentes naturales, ya sea de

microorganismos, plantas o animales. Un ejemplo es el Taxol,

que es una droga anti - cáncer y que se obtiene de un árbol. La

complejidad estructural de ésta molécula hace que la síntesis

química sea impráctica para la fabricación de medicamentos a

nivel industrial. Sin embargo, es posible unir una cadena

sintética que contenga el agente activo del Taxol a otro

compuesto más abundante en la fuente de la que se obtiene,

en este caso al Baccatin III.

Taxol

Obtención a partir de muestras racémicas

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Las mezclas racémicas son fáciles de hacer y existen muchas

maneras de separarlas en enantiomeros. La resolución clásica

utiliza un ácido o base quiral que forma una sal con la mezcla

racémica.

Muchos medicamentos son hechos de ésta forma. El Naproxeno

que es un antiinflamatorio, se obtiene usando una

alcaliglucamina como agente de resolución.

Los dos métodos presentados anteriormente requieren

cantidades estequiométricas de otro agente, pero el método de

resolución se puede realizar directamente por medio de

métodos físicos.

Otras separaciones físicas similares pueden ser realizadas por

sistemas de extracción o de membranas, en las que una fase

contiene la muestra racémica y la otra contiene un selector

quiral, el cual extrae uno de los enantiomeros.

La resolución puede ser efectuada mediante la conversión de

uno de los dos enantiomeros en otro compuesto, este proceso

se conoce como resolución cinética. En este tipo de

resoluciones generalmente se utilizan reagentesquirales o

catalizadores, aunque en el caso de medicamentos esto no es

muy funcional.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Naproxeno

Métodos asimétricos

La forma más usual de síntesis asimétrica se hace tomando un

sustrato planar (sin elementos quirales y se transforma vía

asimétrica en un compuesto quiral. Esto tiene la ventaja de que

todo el material puede ser transformado directamente al

enantiomero requerido.

Un ejemplo de este método es la hidrogenación asimétrica

utilizada con Difosfíto de Rodio como catalizador para elaborar

el Levodopa que es un medicamento utilizado para tratar el mal

de Parkinson.

Levadopa

La mayoría de las reacciones asimétricas son reducciones,

oxidaciones u otro tipo de reacciones en las que se forman

enlaces, ya sea por medios catalíticos o estequiométricos.

La fabricación de medicamentos a base de un sólo enantiomero

constituye un avance muy importante en lo que a salud

respecta. En un futuro cercano todos los medicamentos serán

producidos de ésta forma. Más aún esta filosofía se extenderá a

otras áreas de la química igualmente importantes como la

producción de herbicidas, por ejemplo.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Otros Medicamentos Quirales

Propanolol

Es un agente anti rítmico, reduce el ritmo cardiaco así como las

fuerzas contráctiles del corazón. Se ha demostrado que sólo el S-(-)-

propanolol es efectivo para el tratamiento de angina. De hecho, es

100 veces más potente que el

isómero R-(+):

Ibuprofeno

Es una droga antiinflamatoria no-esteroidal (NSAID, por sus siglas en

inglés) que presenta actividad terapéutica sólo en el isómero S-(+).

Los estudios sugieren que este isómero alcanza los niveles

terapéuticos en la sangre en unos 12 minutos, comparado con los 30

minutos que tarda el racemato. El isómero R-(-) se convierte

enzimáticamente en el S-(+).

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Metadona

El isómero R (+), conocido como levadona, usualmente se prescribe

para tratar casos de daño severo en el hígado. La mezcla racémica se

usa para el tratamiento de pacientes en el

programa de desintoxicación de

drogas adictivas.

Anfetamina

Tanto la mezcla racémica como el isómero S(+), conocido como

dexedrina, se prescriben como supresores del apetito. La dexedrina

es de 3 a 4 veces más potente que el isómero R-(-).

L-Metildopa

Sólo el isómero S-(-) es efectivo para tratar la hipertensión. El

isómero R-(+) contribuye a serios efectos secundarios.

Naproxeno

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Sólo el isómero S-(-) es seguro para el consumo humano como

antiinflamatorio (NSAID) ya que el R es una toxina del hígado. Como

dato interesante, el medicamento es la sal de sodio (Naproxeno

sodio) que es levo rotatoria. El ácido libre, su precursor, es dextro

rotatorio. Sin embargo, tanto la sal como el ácido tiene la misma

configuración: S.

Tiroxina

S-(-) tiroxina es una hormona natural de la tiroides que se usa para el

tratamiento de esa glándula. La R-(+) tiroxina se prescribe para

reducir los niveles de colesterol seroso.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Propoxifeno

Los enantiómeros se venden con diferente propósito:

dextropropoxifeno como analgésico y levopropoxifeno como

antitóxico.

Efedrina

La efedrina, es un agonista adrenérgico (simpaticomimético

indirecto), muy activo sobre los receptores del sistema nervioso

simpático, pero relativamente poco potente como estimulante del

sistema nervioso central. Esto se debe a la limitada destreza de la

molécula para atravesar la Barrera Hematoencefálica, en relación con

otros compuestos similares como la anfetamina.

La molécula de la efedrina fue originalmente el precursor químico

para la síntesis de la anfetamina. Se trata de un compuesto que

contiene dos carbonos quirales, por lo que presenta cuatro isómeros

espaciales posibles. La efedrina presente como alcaloide en las

especies vegetales es normalmente una mezcla racémicaequimolar

de los cuatro estereoisómeros. Sin embargo, cuando se utiliza en

forma sintética en la medicina contemporánea, el término efedrina

alude a los isómeros 1R,2S que ópticamente es levógiro(-) y al

isómero 1S,2R que ópticamente es dextrógiro(+).

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Los otros dos isómeros espaciales de la molécula suelen recibir el

nombre de pseudoefedrina, y también poseen los dos tipos de

isomería óptica: hay una pseudoefedrina levógira (-) que es la

conformación 1R,2R y otra pseudoefedrina dextrógira(+) con la

configuración 1S,2S. La efedrina muestra mayor afinidad, respecto de

la pseudoefedrina, hacia los receptores de adrenalina y noradrenalina

a nivel del sistema nervioso central. Por lo que las dos posibles

efedrinas tiene acción psicoestimulante, mientras que en las dos

posibles pseudoefedrinas estos efectos son clínicamente poco

significativos.

Efedrina

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Isómeros en los Carbohidratos

Los isómeros son compuestos que tienen la misma composición

atómica pero diferente fórmula estructural (por ejemplo, la serie de

las cetoaldosas). En general una molécula con n centros quirales

tiene 2nestereoisómeros. El gliceraldehído tiene 21=2; las aldohexosas

con cuatro centros quirales, tienen 24=16 estereoisómeros. Los

estereoisómeros de los monosacáridos pueden ser divididos en dos

grupos, los cuales difieren en la configuración alrededor del centro

quiral más lejano del carbono carbonílico (carbono de referencia).

Tomemos como ejemplo al gliceraldehído (en fórmulas de proyección

de Fisher):

D- gliceraldehidoL- gliceraldehido

Aquellos carbohidratos con la misma configuración en su carbono de

referencia que el D-gliceraldehído, son designados como isómeros D

(el OH del carbono de referencia está a la derecha), y aquellos con la

configuración del L-gliceraldehído, son isómeros L (el OH del carbono

de referencia está a la izquierda). Por ejemplo, de las 16 posibles

aldohexosas, 8 de ellas son D y las 8 restantes L. Muchas de las

hexosas que se encuentran en los organismos vivientes son isómeros

tipo D, lo que indica inmediatamente, la estereoespecificidad de las

enzimas que las utilizan como substrato.

 Los monosacáridos poseen actividad óptica y desvían el plano de la

luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda, esta propiedad

puede ser cuantificada en un polarímetro. Si la luz gira en sentido de

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

las manecillas de reloj, el compuesto es dextro rotatorio (dextro:

griego, derecha) y se designa con el signo +. Si por el contrario, la luz

gira en sentido opuesto a las manecillas del reloj, es levo rotatorio

(levo: griego, al contrario) y se designa con -. Los enantiómeros giran

el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas, pero con

magnitudes iguales. Una mezcal con la misma cantidad de + y – se

denomina racémica.

Isómeros de la Glucosa

La estructura cíclica de una aldosa es un hemiacetal, ya que se

forma por la combinación de un aldehído y de un grupo alcohol.

De manera similar la estructura cíclica de una cetosa es un

hemicetal. La glucosa cristalina es D-glucopiranosa. La

estructura cíclica se conserva en solución pero la isomería tiene

lugar en la posición 1, el carbonilo o átomo de carbono

anomerico, para dar una mezcla de glucopiranosa (38%) y

glucopiranosa (62%). Menos del .3% esta constituido por los

anomeros y de la glucofuranosa. Este equilibrio se acompaña

de rotación óptica (mutorrotación) conforme el anillo

hemiacetal se abre y forma de nuevo con la posición del H y de

los grupos OH en el C 1. Es posible que el cambio tenga lugar a

través de una molécula a cíclica de cadena recta hidratada, si

bien la polarografia indica que la variante a cíclica de la glucosa

existe solo en una porción de hasta 0.0025%. La rotación óptica

de la glucosa en solución es dextro rotatorio; y de esto se

deriva el nombre alterno de dextrosa.

Los isómeros que difieren como resultado de las variaciones en

la configuración del OH y H en los átomos de C 2,3 y 4 de la

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

glucosa se conocen como epimeros. Desde el punto de vista

biológico, los epimeros más importantes de la glucosa son la

manosa y la galactosa formadas mediante epimerización de los

C 2 y 4 respectivamente.

La fructosa presenta la misma formula molecular de la glucosa,

pero difiere en la formula estructural, debido a que en posición

2 existe un grupo ceto potencial (carbono anomerico de la

fructosa), en tanto que en la posición 1 existe un grupo

aldehído potencial (carbono anomerico de la glucosa).

Isomería en Lípidos

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Isomería de los Ácidos Grasos presentes en los Lípidos

Simples.

Los ácidos grasos no saturados, pueden presentarse en la

naturaleza con una instauración, con dos o más instauraciones

e inclusive pueden presentar otros grupos funcionales tales

como el grupo hidroxilo.

Los ácidos grasos no saturados presentan un doble enlace entre

los átomos de carbono 9 y 10, y esta instauración es

responsable de la presencia de isómeros geométricos (cis-

trans). Encontrándose estos ácidos en dos formas

diasterómeras diferentes.

En la naturaleza se pueden encontrar con dos y tres dobles

enlaces y los mismos presentan este tipo de estereoisomería

con un mayor grado de complejidad.

Isómeros en Vitaminas

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Vitamina A

La estructura de los compuestos con actividad de vitamina A es

muy insaturada, y consecuentemente son fácilmente oxidables

durante el procesado y almacenamiento de los alimentos. Esta

oxidación se puede producir por diversos mecanismos,

combinada con la oxidación de los ácidos grasos insaturados de

las grasas o de forma específica, particularmente en

oxidaciones inducidas por la luz. Los carotinoides son agentes

antioxidantes muy eficaces frente al oxígeno singlete, formado

en reacciones de foto activación. Sin embargo, se destruyen

también ellos en el proceso. El resultado es la ruptura de la

cadena hidrocarbonada, con la formación de distintos

compuestos carbonílicos y de epóxidos.

El calentamiento en ausencia de oxígeno puede producir la

isomerización del retinol (todo-trans) para formar el 13-cis

retinol, que tiene una potencia vitamínica de alrededor del 75%

de la del todo-tras. También se pueden formar otros isómeros,

como el 11-cis y el 9-cis, con una potencia vitamínica del orden

del 25% de la del todo-trans.

Vitamina E

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

El α-tocoferol o vitamina E es una vitamina liposoluble que actúa

como antioxidante a nivel de la síntesis del pigmento hemo,

que es una parte esencial de la hemoglobina de los glóbulos

rojos.

Es una familia de compuestos poliprenoides. La vitamina E en

estado natural tiene ocho diferentes formas de isómeros, cuatro

tocoferoles y cuatro tocotrienoles. Todos los isómeros tienen un

anillo aromático, llamado cromano, con un grupo hidroxilo y

una cadena polipronoide saturada. Existen formas alfa α, beta

β, gamma γ y delta δ para ambos isómeros, y se determina por

el número de grupos metílicos en el anillo aromático. Cada una

de las formas tiene su propia actividad biológica.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Vitamina B5

La vitamina B5 o ácido pantoténico es una vitamina hidrosoluble

necesaria para la vida. El ácido pantoténico es necesario para

formar la coenzima A (CoA) y se considera crítico en el

metabolismo y síntesis de carbohidratos, proteínas y grasas.

Por su estructura química es una amida del ácido pantoico con

beta-alanina.

Sólo el isómero dextrorrotatorio (D) del ácido pantoténico posee

actividad biológica. La forma levo rotatoria (L) puede actuar

como antagonista de los efectos del isómero D.El ácido

pantoténico se usa en la síntesis de la coenzima A (abreviada

como CoA). Esta coenzima puede actuar como un grupo

transportador de acilos para formar acetil-CoA y otros

componentes relacionados; ésta es una forma de transportar

átomos de carbono dentro de la célula. La transferencia de

átomos de carbono por la CoA es importante en la respiración

celular, así como en la biosíntesis de muchos compuestos

importantes como ácidos grasos, colesterol y acetilcolina. Dado

que el ácido pantoténico participa en una amplia gama de

papeles biológicos importantes, se lo considera esencial en

todas las formas de vida.Por lo tanto, la deficiencia de ácido

pantoténico puede tener numerosos y amplios efectos, como se

discutirá más adelante.

universidad nacional pedro ruiz gallo

25 de septiem

bre de 2012

Acidopantoténico (vitamina B5)