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Este artículo trata sobre el concepto en química. Para un análisis de los enantiómeros en matemáticas, consulte Quiralidad (matemáticas) .
( S ) - (+) - ácido láctico (izquierda) y ( R ) - (-) - ácido láctico (derecha) son imágenes especulares no superponibles entre sí.

En química , un enantiómero ( / ɪ n æ n t i ə m ər , ɛ -, - t i oʊ - / [1] ə- NAN -Tee-ə-mər ; de griego ἐνάντιος (enántios)  'opuesto', y μέρος (méros)  'parte') (también llamado isómero óptico, [2] antípoda, [3] o antípoda óptica [4] ) es uno de los dos estereoisómeros que son imágenes especularesel uno del otro que no son superponibles (no idénticos), tanto como la propia izquierda y derecha las manos son imágenes especulares entre sí que no pueden parecer idénticos simplemente reorientación. [5] Un solo átomo quiral o característica estructural similar en un compuesto hace que ese compuesto tenga dos estructuras posibles que no se pueden superponer, cada una de las cuales es una imagen especular de la otra. Cada miembro del par se denomina enantiomorfo ( enantio = opuesto; morph = forma); [6]la propiedad estructural se denomina enantiomería. La presencia de múltiples características quirales en un compuesto determinado aumenta el número de formas geométricas posibles, aunque todavía puede haber algunos pares perfectos de imagen de espejo.

Una muestra de una sustancia química se considera enantiopura (también denominada enantioméricamente pura) cuando tiene, dentro de los límites de detección, moléculas de una sola quiralidad . [7]

Cuando está presente en un entorno simétrico, enantiómeros tienen propiedades físicas a excepción de su capacidad de girar química idéntica y plano - la luz polarizada (+/-) en cantidades iguales pero en direcciones opuestas (aunque la luz polarizada se puede considerar un medio asimétrica). Por lo tanto, dichos compuestos se describen como ópticamente activos , con términos específicos para cada enantiómero según la dirección: un compuesto dextrorrotatorio gira la luz en el sentido de las agujas del reloj (+) mientras que un compuesto levógiro gira la luz en el sentido contrario a las agujas del reloj (-). Una mezcla de igual número de ambos enantiómeros se denomina mezcla racémica o racemato . [8]En una mezcla racémica, la cantidad de rotación positiva es exactamente contrarrestada por la misma cantidad de rotación negativa, por lo que la rotación neta es cero (la mezcla no es ópticamente activa). A todos los efectos, los pares de enantiómeros tienen la misma energía libre de Gibbs. Sin embargo, la física teórica predice que debido a la violación de la paridad de la fuerza nuclear débil (la única fuerza en la naturaleza que puede "distinguir la izquierda de la derecha"), en realidad hay una diferencia mínima de energía entre los enantiómeros (del orden de 10-12 eV o 10 −10 kJ / mol o menos) debido a la corriente neutra débilmecanismo. Esta diferencia de energía es mucho más pequeña que los cambios de energía causados ​​por incluso un cambio trivial en la conformación molecular y demasiado pequeña para medirla con la tecnología actual y, por lo tanto, es químicamente intrascendente. [9] [10] [11]

Los miembros enantiómeros a menudo tienen diferentes reacciones químicas con otras sustancias enantiómeras. Dado que muchas moléculas biológicas son enantiómeros, a veces existe una marcada diferencia en los efectos de dos enantiómeros sobre organismos biológicos. En los fármacos , por ejemplo, a menudo sólo uno de los enantiómeros de un fármaco es responsable de los efectos fisiológicos deseados, mientras que el otro enantiómero es menos activo, inactivo o, a veces, incluso produce efectos adversos . Debido a este descubrimiento, se pueden desarrollar fármacos compuestos de un solo enantiómero ("enantiopuro") para que el fármaco funcione mejor y, en ocasiones, elimine algunos efectos secundarios. Un ejemplo es la eszopiclona (Lunesta), que es solo un enantiómero de un fármaco racémico más antiguo llamadozopiclona . Un enantiómero es responsable de todos los efectos deseados, mientras que el otro enantiómero parece estar inactivo, por lo que la dosis de eszopiclona es la mitad que la de zopiclona.

En la síntesis química de sustancias enantioméricas, los precursores no enantioméricos producen inevitablemente mezclas racémicas. En ausencia de un entorno enantiomérico eficaz ( precursor , catalizador quiral o resolución cinética ), la separación de una mezcla racémica en sus componentes enantioméricos es imposible, aunque ciertas mezclas racémicas cristalizan espontáneamente en forma de conglomerado racémico , en el que los cristales del Los enantiómeros se segregan físicamente y pueden separarse mecánicamente (p. ej., los enantiómeros del ácido tartárico, cuyos enantiómeros cristalizados fueron separados con pinzas por Pasteur). Sin embargo, la mayoría de los racematos cristalizarán en cristales que contienen ambos enantiómeros en una proporción de 1: 1, dispuestos en una red regular.

Convenciones de nomenclatura [ editar ]

Artículo principal: Configuración absoluta

El sistema R / S es un sistema de nomenclatura importante que se utiliza para designar distintos enantiómeros. Otro sistema se basa en la notación de prefijo para la actividad óptica: (+) - y (-) - o d- y l-. Las palabras latinas para izquierda son laevus y siniestro , y la palabra para derecha es dexter (o rectus en el sentido de correcto o virtuoso). La palabra inglesa right es un afín de rectus . Este es el origen de las notaciones L / D y S / R, y el empleo de los prefijos levo- y dextro- en los nombres comunes .

El prefijo ent- a un nombre químico puede usarse para referirse a la sustancia química que es el enantiómero del indicado por el nombre. [12]

Criterio de enantiomería [ editar ]

Artículo principal: compuesto meso
Proyección de Fischer del ácido meso-tartárico

Un átomo de carbono asimétrico es aquel que tiene enlaces con cuatro átomos o grupos diferentes , de modo que estos enlaces se pueden organizar de dos formas diferentes que no son superponibles. La mayoría de los compuestos que contienen uno o más átomos de carbono asimétricos (u otro elemento con geometría tetraédrica) muestran enantiomería, pero esto no siempre es cierto. Los compuestos que contienen dos o más átomos de carbono asimétricos pero que tienen un plano de simetría con respecto a la molécula completa se conocen como compuestos meso . Un mesocompuesto no tiene un estereoisómero de imagen especular porque es su propia imagen especular (es decir, él y su imagen especular son la misma molécula). Por ejemplo, ácido meso tartárico(que se muestra a la derecha) tiene dos átomos de carbono asimétricos, pero no presenta enantiomería porque cada una de las dos mitades de la molécula es igual y opuesta a la otra y, por lo tanto, se puede superponer en su imagen geométrica especular. Por el contrario, existen formas de quiralidad que no requieren átomos asimétricos individuales. De hecho, hay cuatro tipos distintos de quiralidad: quiralidad central, axial, plana y helicoidal. Tener un enantiómero en virtud de un átomo de carbono asimétrico representa el tipo más común de quiralidad central. Los otros tres tipos de quiralidad no involucran átomos de carbono asimétricos, e incluso la quiralidad central no requiere que el centro de quiralidad esté ubicado en un carbono o en cualquier otro átomo. Como consecuencia,mientras que la presencia de un átomo de carbono asimétrico es una característica conveniente para buscar cuando se determina si una molécula tendrá un enantiómero, no es suficiente ni necesario como criterio.

Como criterio riguroso, una molécula es quiral, y por lo tanto poseerá un enantiómero, si y sólo si pertenece a uno de los grupos de puntos quirales: C n , D n , T , O , y I . Sin embargo, como advertencia, los enantiómeros no son necesariamente aislables si existe una vía accesible para la racemización a una temperatura y una escala de tiempo dadas. Por ejemplo, las aminas con tres sustituyentes distintos son quirales, pero con la excepción de unos pocos casos atípicos (p. Ej., N sustituido-cloroaziridinas), se planarizan e invierten rápidamente ("inversión de paraguas") a temperatura ambiente, lo que conduce a la racemización. Si la racemización es lo suficientemente rápida, la molécula a menudo puede tratarse como una estructura aquiral promediada.

Ejemplos [ editar ]

Estructuras de las dos formas enantioméricas ( S izquierda, R derecha) de mecoprop
Enantiómeros de citalopram . La parte superior es ( R ) -citalopram y la parte inferior es ( S ) -citalopram .

Un ejemplo de tal enantiómero es el sedante talidomida , que se vendió en varios países del mundo desde 1957 hasta 1961. Se retiró del mercado cuando se descubrió que causaba defectos de nacimiento. Un enantiómero provocó los efectos sedantes deseables, mientras que el otro, presente inevitablemente [13] en cantidades iguales, provocó defectos de nacimiento. [14]

El herbicida mecoprop es una mezcla racémica, con el enantiómero ( R ) - (+) - ("Mecoprop-P", "Duplosan KV") que posee la actividad herbicida. [15]

Otro ejemplo son los fármacos antidepresivos escitalopram y citalopram . Citalopram es un racemato [mezcla 1: 1 de ( S ) -citalopram y ( R ) -citalopram]; escitalopram [( S ) -citalopram] es un enantiómero puro. Las dosis de escitalopram son típicamente la mitad de las de citalopram.

Preparaciones enantioselectivas [ editar ]

Ver también: resolución quiral y síntesis asimétrica

Hay dos estrategias principales para la preparación de compuestos enantiopuros. El primero se conoce como resolución quiral. Este método implica preparar el compuesto en forma racémica y separarlo en sus isómeros. En su trabajo pionero, Louis Pasteur pudo aislar los isómeros del ácido tartárico porque cristalizan de la solución como cristales, cada uno con una simetría diferente. Un método menos común es la autodesproporción de enantiómeros .

La segunda estrategia es la síntesis asimétrica: el uso de diversas técnicas para preparar el compuesto deseado en un alto exceso enantiomérico . Las técnicas abarcadas incluyen el uso de materiales de partida quirales ( síntesis de combinación quiral ), el uso de auxiliares quirales y catalizadores quirales y la aplicación de inducción asimétrica . El uso de enzimas ( biocatálisis ) también puede producir el compuesto deseado.

La síntesis enantioconvergente es la síntesis de un enantiómero a partir de una molécula precursora racémica que utiliza ambos enantiómeros. Por tanto, los dos enantiómeros del reactivo producen un solo enantiómero de producto.

Medicamentos enantiopuros [ editar ]

Artículo principal: Fármaco enantiopuro

Los avances en los procesos químicos industriales han hecho que sea económico para los fabricantes farmacéuticos tomar medicamentos que originalmente se comercializaron como una mezcla racémica y comercializar los enantiómeros individuales. En algunos casos, los enantiómeros tienen efectos realmente diferentes. En otros casos, es posible que no haya ningún beneficio clínico para el paciente. En algunas jurisdicciones, los medicamentos de un solo enantiómero son patentables por separado de la mezcla racémica. [16] Es posible que solo uno de los enantiómeros esté activo. O puede ser que ambos estén activos, en cuyo caso separar la mezcla no tiene beneficios objetivos, pero amplía la patentabilidad del fármaco. [17]

Cuasi- enantiómeros [ editar ]

Los cuasi- enantiómeros son especies moleculares que no son estrictamente enantiómeros, pero se comportan como si lo fueran. Los cuasi- enantiómeros tienen aplicaciones en resolución cinética paralela . [18]

Ver también [ editar ]

  • Atropisomería
  • Quirotecnología
  • Diastereómeros
  • Estereoquímica dinámica
  • Estereoquímica
  • Estereogénico

Referencias [ editar ]

  1. ^ "enantiómero - definición de enantiómero en inglés del diccionario de Oxford" . OxfordDictionaries.com . Consultado el 20 de enero de 2016 .
  2. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " isómeros ópticos ". doi : 10.1351 / goldbook.O04308
  3. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " antipode ". doi : 10.1351 / goldbook.A00403
  4. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " antípodas ópticas ". doi : 10.1351 / goldbook.O04304
  5. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " enantiomer ". doi : 10.1351 / goldbook.E02069
  6. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " enantiomorph ". doi : 10.1351 / goldbook.E02079
  7. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " enantioméricamente puro (enantiopuro) ". doi : 10.1351 / goldbook.E02072
  8. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " racemate ". doi : 10.1351 / goldbook.R05025
  9. ^ 1921-2008., Eliel, Ernest L. (Ernest Ludwig) (1994). Estereoquímica de compuestos orgánicos . Wilen, Samuel H., Mander, Lewis N. Nueva York: Wiley. ISBN 0471016705. OCLC  27642721 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  10. ^ Albert, Guijarro (2008). El origen de la quiralidad en las moléculas de la vida: una revisión de la conciencia a las teorías y perspectivas actuales de este problema no resuelto . Yus, Miguel. Cambridge, Reino Unido: Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847558756. OCLC  319518566 .
  11. ^ En el sentido utilizado por los físicos de partículas (ver ref. 6), el enantiómero "verdadero" de una molécula, que tiene exactamente el mismo contenido de masa-energía que la molécula original, es una imagen especular, pero también construida a partir de antimateria ( antiprotones, antineutrones y positrones). Sin embargo, en este artículo, "enantiómero" se usará en el sentido químico y continuará refiriéndose a uncompuesto isomérico de imagen especular no idéntico,que consiste en partículas elementales de materia ordinaria, en particular.
  12. ^ "P-101.8.1 Inversión de la configuración" (PDF) , Recomendaciones provisionales de la IUPAC — Nombres preferidos de la IUPAC , p. 48
  13. ^ Knoche, B; Blaschke, G (1994). "Investigaciones sobre la racemización in vitro de talidomida por cromatografía líquida de alta resolución". Journal of Chromatography A . Elsevier. 666 (1–2): 235–240. doi : 10.1016 / 0021-9673 (94) 80385-4 .
  14. ^ Voet, Donald; Voet, Judith G .; Pratt, Charlotte W. (2006). Fundamentos de Bioquímica . pag. 89 . ISBN 0-471-21495-7.
  15. ^ G. Smith; CHL Kennard; AH White; PG Hodgson (abril de 1980). "Ácido (±) -2- (4-cloro-2-metilfenoxi) propiónico (mecoprop)". Acta Crystallogr. B . 36 (4): 992–994. doi : 10.1107 / S0567740880005134 .
  16. ^ "Agencia Europea de Medicamentos - - Sepracor Pharmaceuticals Ltd retira su solicitud de autorización de comercialización para Lunivia (eszopiclona)" . www.ema.europa.eu .
  17. ^ Merrill Goozner (2004). La píldora de $ 800 millones: la verdad detrás del costo de los nuevos medicamentos (extracto) . Prensa de la Universidad de California. ISBN  0-520-23945-8.
  18. ^ GS Coumbarides, M. Dingjan, J. Eames, A. Flinn, J. Northen y Y. Yohannes, Tetrahedron Lett. 46 (2005), pág. 2897er

Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con enantiómeros en Wikimedia Commons
  • chemwiki: estereoisomería