Isomería conformacional
En química , la isomería conformacional es una forma de estereoisomerismo en la que los isómeros pueden interconvertirse simplemente mediante rotaciones sobre enlaces formalmente simples (consulte la figura sobre la rotación de enlaces simples). Mientras que dos arreglos de átomos en una molécula que difieren por rotación alrededor de enlaces simples pueden denominarse conformaciones diferentes , las conformaciones que corresponden a mínimos locales en la superficie de energía potencial se denominan específicamente isómeros o conformadores conformacionales . [1]Las conformaciones que corresponden a máximos locales en la superficie de energía son los estados de transición entre los isómeros conformacionales mínimos locales. Las rotaciones sobre enlaces simples implican superar una barrera de energía rotacional para interconvertir un confórmero en otro. Si la barrera de energía es baja, hay rotación libre [2] y existe una muestra del compuesto como una mezcla de múltiples confórmeros que se equilibra rápidamente; si la barrera de energía es lo suficientemente alta, entonces hay una rotación restringida, una molécula puede existir durante un período de tiempo relativamente largo como un isómero rotacional estable o rotámero(un isómero que surge de la rotación de un enlace simple impedida). Cuando la escala de tiempo para la interconversión es lo suficientemente larga para el aislamiento de rotámeros individuales (generalmente definido arbitrariamente como una vida media de interconversión de 1000 segundos o más), los isómeros se denominan atropisómeros ( ver: atropisomerismo ). [1] [3] [4] El cambio de anillo de ciclohexanos sustituidos constituye otra forma común de isomería conformacional.
Los isómeros conformacionales son, por tanto, distintos de las otras clases de estereoisómeros (es decir , isómeros configuracionales ) en los que la interconversión implica necesariamente la ruptura y reforma de enlaces químicos. [5] Por ejemplo, las configuraciones L / D - y R / S - de moléculas orgánicas tienen diferentes actividades ópticas y manuales, y solo pueden interconvertirse rompiendo uno o más enlaces conectados al átomo quiral y reformando un enlace similar en un diferente dirección u orientación espacial. También se diferencian de los geométricos ( cis / trans) isómeros, otra clase de estereoisómeros, que requieren que el componente π de los dobles enlaces se rompa para la interconversión. (Aunque la distinción no siempre es clara, ya que ciertos enlaces que formalmente son enlaces simples en realidad tienen un carácter de enlace doble que se hace evidente solo cuando se consideran los contribuyentes de resonancia secundarios, como los enlaces C-N de las amidas , por ejemplo). interconversión rápida, los confórmeros no suelen ser aislables a temperatura ambiente.
El estudio de la energía entre diferentes conformaciones se conoce como análisis conformacional . [6] Es útil para comprender la estabilidad de diferentes isómeros, por ejemplo, teniendo en cuenta la orientación espacial y las interacciones a través del espacio de los sustituyentes. Además, el análisis conformacional se puede utilizar para predecir y explicar la selectividad del producto, los mecanismos y las velocidades de las reacciones. [7] El análisis conformacional también juega un papel importante en el diseño racional de fármacos basado en la estructura .
Al rotar sus enlaces carbono-carbono, las moléculas de etano y propano tienen tres mínimos de energía locales. Son estructural y energéticamente equivalentes, y se denominan confórmeros escalonados . Para cada molécula, los tres sustituyentes que emanan de cada enlace carbono-carbono están escalonados, con cada ángulo diedro H–C–C–H (y ángulo diedro H–C–C–CH 3 en el caso del propano) igual a 60° (o aproximadamente igual a 60° en el caso del propano). Las tres conformaciones eclipsadas, en las que los ángulos diedros son cero, son estados de transición (máximos de energía) que conectan dos mínimos de energía equivalentes, los confórmeros escalonados.
La molécula de butano es la molécula más simple para la cual las rotaciones de enlaces simples dan como resultado dos tipos de estructuras no equivalentes, conocidas como conformadores anti y torpe (ver figura).
