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Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 23 SERIE 4. ISOMERÍA Contenidos mínimos: Isómeros estructurales. Isómeros geométricos. Estereoisómeros. Enantiómeros. Actividad óptica. Proyecciones de Fischer. Configuración absoluta. Configuración relativa. Diastereómeros. Formas meso. Moléculas quirales sin carbono quiral. 1) Formule los siguientes compuestos. Indique cuál/es presentan actividad óptica. En caso afirmativo formule el enantiómero y nombre ambos compuestos (R,S). a) 2-metil-2-butanol b) 3-metil-2-butanol c) ácido 2-bromo propanoico d) ácido 3-bromo propanoico e) 1-cloro-2-metilpentano 2) Señale todos los carbonos quirales en los compuestos indicados. Asigne su configuración absoluta. Indique si el compuesto tendrá o no actividad óptica. CH2COOH CH2OHH COOHH CH3 Cl CH2CH3 HH3C CH3 HBr HH Br HH3C CH3 HCl OHH3C H CH3 HCl ClH3C H H CH2CH3 CH3D CH3 BrH OHH CH3 BrH Br CH3H OHH CH3 BrH b) d) Modeloc) e) f) a) Modelo g) h) Resolución ejemplo a) La molécula posee un solo carbono quiral que es el señalado con la flecha Cl CH2CH3 HH3C Sabemos que el carbono es quiral porque podemos identificar cuatro sustituyentes distintos Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 24 Para determinar la configuración absoluta de este carbono, debemos asignar prioridades a los sutituyentes. Recordemos que las prioridades se asignan de acuerdo a los pesos atómicos de los átomos directamente unidos al carbono quiral. Cl CH2CH3 HH3C 1 2 3 4 Cl H CH3H3CH2C 1 4 2 3 Resolución ejemplo d) Señalamos los carbonos quirales CH3 HCl OHH3C H CH3 HCl OHH3C H 1 2 3 4 CH3 HCl OHH3C H 1 2 3 4 Ubicamos a los sustituyentes de menor prioridad sobre la vertical recordando que que para que se mantenga la configuración absoluta de los carbonos quirales se deben realizar dos cambios sobre el mismo centro. Si fuera necesario se realizan dos cambios sobre cada carbono quiral. H ClH3C OHH3C H H ClH3C OHH3C H R S 3) De los ejemplos que se dan a continuación seleccione el compuesto o el par de compuestos que se adapte a cada una de las siguientes descripciones : a) un par de compuestos que pueden formar una mezcla racémica b) un par de diasteroisómeros c) una forma meso Para determinar el sentido de giro conviene ubicar el grupo de menor prioridad sobre la vertical en la proyección de Fischer. Para ello realizamos dos cambios en la proyección lo que no altera la configuración absoluta del carbono quiral. El sentido de rotación es antihorario. Por lo tanto, la configuración absoluta del carbono es S. Asignamos prioridades a los sustituyentes en cada carbono quiral y Se determina el sentido de giro en cada caso y se asigna la configuración absoluta. Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 25 Nombre los compuestos indicando la configuración absoluta de los carbonos quirales 4) ¿Cuáles de los siguientes compuestos son ópticamente activos?.Justifique su respuesta. Nómbrelos, indicando la configuración absoluta de los carbonos quirales. Formule los enantiómeros, en los casos en que corresponda. OH OH 5) Dado el siguiente compuesto de [α ]D = + 13.9 Indique el poder rotatorio del enantiómero y formule el mismo. Que puede decir de la composición de un 2-butanol de poder rotatorio nulo? 6) a) Explique por qué los enantiómeros tienen propiedades físicas idénticas con excepción del poder rotatorio. Explique por qué no puede esperarse que los diasteroisómeros tengan propiedades físicas idénticas. 2 3 OH CH CH CH CH3 3 C CH H C OH CH OH 3 2 C H H OH OH C COOH COOH 2 3 OHCH C H CH HO COOH COOH C OH H H HO OO OO C HO HC C OH CO 2 H CH H C C OH 3 OHHO HC CO 2 H H C OH H OH CH 3 C CO H 2 CH OH CH 3 Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 26 7) Nombre e indique la relación que existe entre las siguientes sustancias. CH3 H Br H HO CH3 CH3 Br H H H3C OH CH3 Br H H HO CH3 H H3C Br CH3 HO H Br H3C H H HO CH3 Br H3C H OH H3C H H H3C Br OH H CH3 8) Indique las formas meso entre las siguientes proyecciones de Fisher, y dibuje las estructuras de manera tal que se visualice el plano de simetría. NH2 H COOH COOH H2N H COOH H Br COOH Br Br Br H CH3 CH3 H Br 9) Escriba la estructura de los siguientes compuestos indicando sus estereoisómeros cuando existan: a) 1-bromo-3-metil-1-buteno b) 3-bromo-3-metil-1-buteno c) 2-metilciclohexanol d) 1-metilciclohexanol e) 1,2-dimetilbenceno f) 3-penten-1-ino g) 1,2-dimetilciclohexeno 10) ¿Cuántos estereoisómeros puede presentar el 4-bromo-2-penteno? Formúlelos e indique la relación que existe entre ellos. 11) La ketamina (anestésico disociativo), se utiliza como mezcla racémica de dos enántiómeros (S y R). El enantiómero S (+) es tres veces más potente que el enantiómero R (-). Usted compra Ketamina de un laboratorio determinado y observa que ésta “hace poco efecto”, usted sospecha que ha sido adulterada con el isómero R (-). ¿Podría demostrar sus sospechas experimentalmente? O H3CH2N Cl S (+) O NH2CH3 R (-) Cl Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 27 12) El Levamisol es un antiparasitario. Cuando se sintetizó por primera vez fue como Tetramisol , mezcla equimolecular del isómero L y el D. Con los años se demostró que la acción fisiológica era ejercida por el isómero L, comenzando a sintetizarse y comercialzarse como L-Tetramisol o Levamisol (menos tóxico ya que pudo disminuirse la dosis a la mitad). Si usted sospechara adulteramiento (un paciente mostró signos de toxicidad), ¿Podría demostrarlo experimentalmente con el uso de un polarímetro?. N H S levamisol PARA INVESTIGAR 1) El prospecto de "Enantyum gel" (Dexketoprofeno) dice: “El dex ketoprofeno es el enantiómero activo S-(+) del ketoprofeno, su efecto duplica el del ketoprofeno racémico y reduce la dosis de farmaco necesaria para obtener el mismo efecto terapéutico (………). La disminución de la dosis reduce la intensidad e incidencia de los efectos secundarios comunes a este tipo de fármacos”. ¿Cómo le explicaría a un amigo que no entiende del tema las ventajas de usar dexketoprofeno respecto de usar ketoprofeno racémico y a qué se deben? EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS 1) Indique qué tipo de isomería presentan los siguientes pares de compuestos a) b) c) 2) Nombre los siguientes compuestos (nomenclatura E-Z) O O Br Br Guía de Ejercicios y Problemas de Quimica Organica de Biomoléculas 2022 28 3) La piperina recibió este nombre por encontrarse en los granos de pimienta blanca madura y en los de pimienta negra sin madurar. Indique si la piperina presenta actividad óptica Qué tipo de isomería puede presentar? Cuál es la estereoquímica del producto natural? (ayuda: observe la siguiente reacción) ácido pipérico piperidina 4) a) Indique cuántos tipos de compuestos orgánicos distintos de fórmula molecular C3H8O pueden existir. b) Indique cuales de ellos son isómeros funcionales y cuales son isómeros de posición. 5) Formule todos los isómeros del heptano indicando cuáles poseen isomería óptica. 6) Formule todos los isómeros posibles de un compuesto que posea dos carbonos asimétricos igualmente sustituídos, indicando: a) los enantiómeros; b) los diastereoisómeros; c) la forma meso 7) Escriba los siguientes compuestos según la proyecciónde Fischer y señale los carbonos quirales. Para todos los posibles estereoisómeros de cada compuesto, señale pares de enantiómeros y los compuestos meso. a) ácido láctico b) ácido 2-metilbutanoico c) 2,2,4-trimetilpentanal d) ácido tartárico e) ácido cítrico f) D-lactato de metilo g) D-gliceraldehído h) 3-amino-4-carboxi-butanamida O O H H COOH H H + N H
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