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Este artículo trata sobre el concepto químico. Para "isomería" de núcleos atómicos, consulte isómero nuclear .

En química , los isómeros son moléculas o iones poliatómicos con fórmulas moleculares idénticas , es decir, el mismo número de átomos de cada elemento , pero distintas disposiciones de átomos en el espacio. [1] Isomería es la existencia o posibilidad de isómeros.

Los isómeros no comparten necesariamente propiedades químicas o físicas similares . Dos formas principales de isomería son la isomería estructural o constitucional, en la que los enlaces entre los átomos difieren; y estereoisomería o isomería espacial, en la que los enlaces son los mismos pero las posiciones relativas de los átomos difieren.

Las relaciones isoméricas forman una jerarquía. Dos productos químicos pueden ser el mismo isómero constitucional, pero tras un análisis más profundo ser estereoisómeros entre sí. Dos moléculas que son el mismo estereoisómero entre sí pueden estar en diferentes formas conformacionales o ser diferentes isotopólogos. La profundidad del análisis depende del campo de estudio o de las propiedades químicas y físicas de interés.

La palabra Inglés "isómero" ( / aɪ s əm ər / ) es un back-formación de "isomérica", [2] que fue prestado a través de alemán isomerisch [3] de sueco isomerisk ; que a su vez fue acuñado del griego ἰσόμερoς isómeros , con raíces isos = "igual", méros = "parte". [4]

Tipos de isómeros.

Isómeros estructurales [ editar ]

Artículo principal: isómero estructural

Los isómeros estructurales tienen el mismo número de átomos de cada elemento (de ahí la misma fórmula molecular ), pero los átomos están conectados de formas lógicamente distintas. [5]

Ejemplo: C
3H
8O [ editar ]

Por ejemplo, hay tres compuestos distintos con la fórmula molecular C
3H
8O :

Los dos primeros isómeros mostrados de C
3H
8O son propanoles , es decir, alcoholes derivados del propano . Ambos tienen una cadena de tres átomos de carbono conectados por enlaces sencillos, con las valencias de carbono restantes llenas de siete átomos de hidrógeno y de un grupo hidroxilo –OH que comprende el átomo de oxígeno unido a un átomo de hidrógeno. Estos dos isómeros difieren en el carbono al que está unido el hidroxilo: ya sea a un extremo de la cadena de carbono propan-1-ol (1-propanol, n- alcohol propílico, n -propanol; I ) o al carbono intermedio propan-2 -ol(2-propanol, alcohol isopropílico, isopropanol; II ). Estos pueden describirse mediante las fórmulas estructurales condensadas H
3C - CH
2- CH
2OH y H
3C - CH (OH) - CH
3.

El tercer isómero de C
3H
8O es el éter metoxietano (etil-metil-éter). A diferencia de los otros dos, tiene el átomo de oxígeno conectado a dos carbonos, y los ocho hidrógenos unidos directamente a los carbonos. Puede describirse mediante la fórmula condensada H
3C –O– CH
2- CH
3.

El alcohol "3-propanol" no es otro isómero, ya que la diferencia entre él y el 1-propanol no es real; es sólo el resultado de una elección arbitraria en el orden de los carbonos a lo largo de la cadena. Por la misma razón, el "etoximetano" no es otro isómero.

El 1-propanol y el 2-propanol son ejemplos de isómeros posicionales , que se diferencian por la posición en la que se producen determinadas características, como dobles enlaces o grupos funcionales , en una molécula "madre" (propano, en ese caso).

Ejemplo: C
3H
4[ editar ]

También hay tres isómeros estructurales del hidrocarburo C
3H
4:

Yo PropadieneII PropinoIII ciclopropeno

En dos de los isómeros, los tres átomos de carbono están conectados en una cadena abierta, pero en uno de ellos ( propadieno , aleno; I ) los carbonos están conectados por dos dobles enlaces , mientras que en el otro ( propino , metilacetileno, II ) están conectados por un enlace simple y un enlace triple . En el tercer isómero ( ciclopropeno ; III ), los tres carbonos están conectados en un anillo por dos enlaces simples y un enlace doble. En los tres, las valencias restantes de los átomos de carbono son satisfechas por los cuatro hidrógenos.

Nuevamente, tenga en cuenta que solo hay un isómero estructural con un enlace triple, porque la otra ubicación posible de ese enlace es simplemente dibujar los tres carbonos en un orden diferente. Por la misma razón, solo hay un ciclopropeno, no tres.

Tautómeros [ editar ]

Los tautómeros son isómeros estructurales que se interconvierten fácilmente, de modo que dos o más especies coexisten en equilibrio, como H – X – Y = Z ⇌ X = Y – Z – H. [6] Ejemplos importantes son la tautomería ceto-enólica y el equilibrio entre las formas neutra y bipolar de un aminoácido .

Formas de resonancia [ editar ]

La estructura de algunas moléculas se describe a veces como una resonancia entre varios isómeros estructurales aparentemente diferentes. El ejemplo clásico es el 1,2-metilbenceno ( o -xileno), que a menudo se describe como una mezcla de dos isómeros estructurales aparentemente distintos:

Sin embargo, ninguna de estas dos estructuras describe un compuesto real; son ficciones concebidas como una forma de describir (por su "promediado" o "resonancia") el enlace deslocalizado real de o -xileno, que es el isómero único de C
8H
10con un núcleo de benceno y dos grupos metilo en posiciones adyacentes.

Estereoisómeros [ editar ]

Artículo principal: estereoisomería

Los estereoisómeros tienen los mismos átomos o isótopos conectados por enlaces del mismo tipo, pero difieren en sus formas: las posiciones relativas de esos átomos en el espacio, aparte de las rotaciones y traslaciones.

En teoría, uno puede imaginar que cualquier disposición espacial de los átomos de una molécula o ión se cambie gradualmente a cualquier otra disposición de infinitas formas, moviendo cada átomo a lo largo de un camino apropiado. Sin embargo, los cambios en las posiciones de los átomos generalmente cambiarán la energía interna de una molécula, que está determinada por los ángulos entre los enlaces en cada átomo y por las distancias entre los átomos (estén o no enlazados).

Un isómero conformacional es una disposición de los átomos de la molécula o ión para los que la energía interna es un mínimo local ; es decir, una disposición tal que cualquier pequeño cambio en las posiciones de los átomos aumentará la energía interna y, por lo tanto, dará como resultado fuerzas que tienden a empujar a los átomos de regreso a sus posiciones originales. Por lo tanto, cambiar la forma de la molécula de un mínimo de energía A a otro B mínimo de energía requerirá pasar por configuraciones que tienen mayor energía que A y B. Es decir, un isómero de conformación está separado de cualquier otro isómero por una barrera de energía.: la cantidad que se debe agregar temporalmente a la energía interna de la molécula para pasar por todas las conformaciones intermedias por el camino "más fácil" (el que minimiza esa cantidad).

Modelos moleculares de ciclohexano en conformaciones de bote y silla. Los átomos de carbono son de color ámbar o azul según se encuentren por encima o por debajo del plano medio del anillo. Los enlaces C – C del anillo son de color verde claro.

Un ejemplo clásico de isomería conformacional es el ciclohexano . Los alcanos generalmente tienen una energía mínima cuando los ángulos C – C – C están cerca de 110 grados. Las conformaciones de la molécula de ciclohexano con los seis átomos de carbono en el mismo plano tienen una energía más alta, porque algunos o todos los ángulos C – C – C deben estar lejos de ese valor (120 grados para un hexágono regular). Así, las conformaciones que son mínimos de energía local tienen el anillo retorcido en el espacio, de acuerdo con uno de los dos patrones conocidos como silla (con los carbonos alternativamente arriba y abajo de su plano medio) y bote (con dos carbonos opuestos sobre el plano y el otro cuatro debajo).

Si la barrera de energía entre dos isómeros conformacionales es lo suficientemente baja, puede ser superada por las entradas aleatorias de energía térmica que la molécula obtiene de las interacciones con el medio ambiente o de sus propias vibraciones . En ese caso, los dos isómeros también pueden considerarse un solo isómero, dependiendo de la temperatura y el contexto. Por ejemplo, las dos conformaciones del ciclohexano se convierten entre sí con bastante rapidez a temperatura ambiente (en estado líquido), por lo que generalmente se tratan como un solo isómero en química. [7]

En algunos casos, la barrera se puede cruzar mediante un túnel cuántico de los propios átomos. Este último fenómeno impide la separación de los estereoisómeros de fluorochloroamine NHFCl o peróxido de hidrógeno H
2O
2, porque las dos conformaciones con mínima energía se interconvierten en unos pocos picosegundos incluso a temperaturas muy bajas. [8]

Por el contrario, la barrera energética puede ser tan alta que la forma más fácil de superarla requeriría romper temporalmente y luego reformar o más enlaces de la molécula. En ese caso, los dos isómeros suelen ser lo suficientemente estables como para aislarlos y tratarlos como sustancias distintas. Se dice entonces que estos isómeros son isómeros de configuración diferentes o "configuraciones" de la molécula, no solo dos conformaciones diferentes. [9] (Sin embargo, se debe tener en cuenta que los términos "conformación" y "configuración" son en gran parte sinónimos fuera de la química, y su distinción puede ser controvertida incluso entre los químicos. [7] )

Las interacciones con otras moléculas del mismo o de diferentes compuestos (por ejemplo, a través de enlaces de hidrógeno ) pueden cambiar significativamente la energía de las conformaciones de una molécula. Por tanto, los posibles isómeros de un compuesto en solución o en sus fases líquida y sólida pueden ser muy diferentes a los de una molécula aislada al vacío. Incluso en la fase gaseosa, algunos compuestos como el ácido acético existirán principalmente en forma de dímeros o grupos más grandes de moléculas, cuyas configuraciones pueden ser diferentes a las de la molécula aislada.

Enantiómeros [ editar ]

Se dice que dos compuestos son enantiómeros si sus moléculas son imágenes especulares entre sí, que no pueden coincidir solo mediante rotaciones o traslaciones, como una mano izquierda y una mano derecha. Se dice que las dos formas son quirales .

Un ejemplo clásico es el bromoclorofluorometano ( CHFClBr ). Los dos enantiómeros se pueden distinguir, por ejemplo, por si la ruta F → Cl → Br gira en sentido horario o antihorario como se ve desde el átomo de hidrógeno. Para cambiar una conformación a la otra, en algún momento esos cuatro átomos tendrían que estar en el mismo plano, lo que requeriría tensar severamente o romper sus enlaces al átomo de carbono. La barrera de energía correspondiente entre las dos conformaciones es tan alta que prácticamente no hay conversión entre ellas a temperatura ambiente, y pueden considerarse como configuraciones diferentes.

El compuesto clorofluorometano CH
2El ClF , por el contrario, no es quiral: la imagen especular de su molécula también se obtiene mediante media vuelta alrededor de un eje adecuado.

Otro ejemplo de un compuesto quiral es el 2,3-pentadieno H
3C –CH = C = CH– CH
3un hidrocarburo que contiene dos dobles enlaces superpuestos. Los dobles enlaces son tales que los tres carbonos del medio están en línea recta, mientras que los tres primeros y los tres últimos se encuentran en planos perpendiculares. La molécula y su imagen especular no se pueden superponer, aunque la molécula tiene un eje de simetría. Los dos enantiómeros se pueden distinguir, por ejemplo, por la regla de la mano derecha . Este tipo de isomería se denomina isomería axial .

Los enantiómeros se comportan de forma idéntica en reacciones químicas, excepto cuando reaccionan con compuestos quirales o en presencia de catalizadores quirales , como la mayoría de las enzimas . Por esta última razón, los dos enantiómeros de la mayoría de los compuestos quirales suelen tener efectos y funciones marcadamente diferentes en los organismos vivos. En bioquímica y ciencia de los alimentos , los dos enantiómeros de una molécula quiral, como la glucosa , generalmente se identifican y se tratan como sustancias muy diferentes.

Cada enantiómero de un compuesto quiral normalmente rota el plano de luz polarizada que lo atraviesa. La rotación tiene la misma magnitud pero sentidos opuestos para los dos isómeros y puede ser una forma útil de distinguir y medir su concentración en una solución. Por esta razón, los enantiómeros se denominaban anteriormente "isómeros ópticos". [10] [11] Sin embargo, este término es ambiguo y la IUPAC lo desaconseja . [12] [13]

Los estereoisómeros que no son enantiómeros se denominan diastereómeros . Algunos diastereómeros pueden contener un centro quiral , otros no. [14]

Algunos pares de enantiómeros (tales como los de trans -cyclooctene ) se pueden interconvertir por movimientos internos que las longitudes de enlace y ángulos de cambio sólo ligeramente. Otros pares (como CHFClBr) no se pueden interconvertir sin romper enlaces y, por lo tanto, son configuraciones diferentes.

Isomería cis-trans [ editar ]

Un doble enlace entre dos átomos de carbono obliga a los cuatro enlaces restantes (si son simples) a estar en el mismo plano, perpendicular al plano del enlace definido por su orbital π . Si los dos enlaces de cada carbono se conectan a diferentes átomos, son posibles dos conformaciones distintas, que se diferencian entre sí por un giro de 180 grados de uno de los carbonos alrededor del doble enlace.

El ejemplo clásico es el dicloroeteno C
2H
2Cl
2, específicamente el isómero estructural ClHC = CHCl que tiene un cloro unido a cada carbono. Tiene dos isómeros conformacionales, con los dos cloro en el mismo lado o en lados opuestos del plano del doble enlace. Se les llama tradicionalmente cis (del latín que significa "en este lado de") y trans ("en el otro lado de"), respectivamente; o Z y E en la nomenclatura recomendada por la IUPAC . La conversión entre estas dos formas generalmente requiere romper temporalmente los enlaces (o convertir el doble enlace en un enlace simple), por lo que las dos se consideran configuraciones diferentes de la molécula.

Más en general, cis - trans isomería (anteriormente llamados "isomería geométrica") se produce en moléculas en las que la orientación relativa de dos grupos funcionales distinguibles está restringido por un marco algo rígida de otros átomos. [15]

Por ejemplo, en el alcohol cíclico inositol (CHOH)
6(un alcohol de seis veces el ciclohexano), el esqueleto cíclico de seis carbonos evita en gran medida que el hidroxilo –OH y el hidrógeno –H en cada carbono cambien de lugar. Por lo tanto, uno tiene diferentes isómeros configuracionales dependiendo de si cada hidroxilo está en "este lado" o "el otro lado" del plano medio del anillo. Descontando los isómeros que son equivalentes en rotaciones, hay nueve isómeros que se diferencian por este criterio y se comportan como diferentes sustancias estables (dos de ellas son enantiómeros entre sí). El más común en la naturaleza ( myo -inositol) tiene los hidroxilos en los carbonos 1, 2, 3 y 5 en el mismo lado de ese plano, y por lo tanto se puede llamar cis -1,2,3,5- trans -4, 6-ciclohexanohexol.Y cada uno de estos cis - translos isómeros posiblemente pueden tener conformaciones estables de "silla" o "bote" (aunque las barreras entre estos son significativamente más bajas que las que existen entre los diferentes isómeros cis - trans ).

Los dos complejos isoméricos, cisplatino y transplatino , son ejemplos de moléculas MX 2 Y 2 planas cuadradas con M = Pt.

Los isómeros cis y trans también se encuentran en compuestos de coordinación inorgánicos, como los complejosMX 2 Y 2 planos cuadrados y los complejosMX 4 Y 2 octaédricos .

Para moléculas orgánicas más complejas, las etiquetas cis y trans son ambiguas. La IUPAC recomienda un esquema de etiquetado más preciso, basado en las prioridades del CIP para los enlaces en cada átomo de carbono. [16] [14]

Centros con enlaces no equivalentes [ editar ]

Más generalmente, los átomos o grupos de átomos que pueden formar tres o más enlaces simples no equivalentes (como los metales de transición en compuestos de coordinación) pueden dar lugar a múltiples estereoisómeros cuando diferentes átomos o grupos se unen en esas posiciones. Lo mismo es cierto si un centro con seis o más enlaces equivalentes tiene dos o más sustituyentes.

Por ejemplo, en el compuesto PF
4Cl , los enlaces del átomo de fósforo a los cinco halógenos tienen una geometría bipiramidal aproximadamente trigonal . Por tanto, son posibles dos estereoisómeros con esa fórmula, dependiendo de si el átomo de cloro ocupa una de las dos posiciones "axiales" o una de las tres posiciones "ecuatoriales".

Para el compuesto PF
3Cl
2, son posibles tres isómeros, con cero, uno o dos cloro en las posiciones axiales.

Como otro ejemplo, un complejo con una fórmula como MX
3Y
3, donde el átomo central M forma seis enlaces con geometría octaédrica , tiene al menos dos isómeros faciales-meridionales , dependiendo de si los tres enlaces X (y por lo tanto también los tres enlaces Y) están dirigidos a las tres esquinas de una cara del octaedro ( isómero fac ), o se encuentran en el mismo plano ecuatorial o "meridiano" del mismo ( isómero mer ).

Rotámeros y atropisómeros [ editar ]

Dos partes de una molécula que están conectadas por un solo enlace pueden girar alrededor de ese enlace. Si bien el enlace en sí es indiferente a esa rotación, las atracciones y repulsiones entre los átomos en las dos partes normalmente hacen que la energía de toda la molécula varíe (y posiblemente también las dos partes se deformen) dependiendo del ángulo relativo de rotación φ entre las dos partes. dos partes. Entonces habrá uno o más valores especiales de φ para los cuales la energía se encuentra en un mínimo local. Las conformaciones correspondientes de la molécula se denominan isómeros rotacionales o rotámeros .

Así, por ejemplo, en una molécula de etano H
3C - CH
3, todos los ángulos de enlace y la longitud están estrechamente restringidos, excepto que los dos grupos metilo pueden rotar independientemente alrededor del eje C – C. Por lo tanto, incluso si esos ángulos y distancias se suponen fijos, hay infinitas conformaciones para la molécula de etano, que se diferencian por el ángulo relativo φ de rotación entre los dos grupos. La débil repulsión entre los átomos de hidrógeno en los dos grupos metilo hace que la energía se minimice para tres valores específicos de φ, separados por 120 °. En esas configuraciones, los seis planos H – C – C o C – C – H están separados por 60 °. Descontando las rotaciones de toda la molécula, esa configuración es un solo isómero, la denominada conformación escalonada .

Rotación entre las dos mitades de la molécula 1,2-dicloroetano ( ClH
2C - CH
2El Cl también tiene tres mínimos de energía local, pero tienen diferentes energías debido a las diferencias entre las interacciones H – H, Cl – Cl y H – Cl. Por lo tanto, hay tres rotámeros: un isómero trans en el que los dos cloro están en el mismo plano que los dos carbonos, pero con enlaces opuestos; y dos isómeros torpes , imágenes especulares entre sí, donde los dos - CH
2Los grupos de Cl se rotan alrededor de 109 ° desde esa posición. La diferencia de energía calculada entre trans y gauche es ~ 1.5 kcal / mol, la barrera para la rotación de ~ 109 ° de trans a gauche es ~ 5 kcal / mol, y la de la rotación de ~ 142 ° de un gauche a su enantiómero es ~ 8 kcal / mol. [17] La situación del butano es similar, pero con energías torpes y barreras ligeramente más bajas. [17]

Si las dos partes de la molécula conectadas por un enlace sencillo son voluminosas o están cargadas, las barreras de energía pueden ser mucho más altas. Por ejemplo, en el compuesto bifenilo , dos grupos fenilo conectados por un enlace sencillo, la repulsión entre los átomos de hidrógeno más cercanos al enlace sencillo central da una conformación completamente plana, con los dos anillos en el mismo plano, una energía más alta que las conformaciones donde el dos anillos están sesgados. En la fase gaseosa, la molécula tiene, por lo tanto, al menos dos rotámeros, con los planos del anillo torcidos ± 47 °, que son imágenes especulares entre sí. La barrera entre ellos es bastante baja (~ 8 kJ / mol). [18] Este obstáculo estéricoEl efecto es más pronunciado cuando esos cuatro hidrógenos son reemplazados por átomos o grupos más grandes, como cloro o carboxilos . Si la barrera es lo suficientemente alta como para que los dos rotámeros se separen como compuestos estables a temperatura ambiente, se denominan atropisómeros .

Topoisómeros [ editar ]

Las moléculas grandes pueden tener isómeros que se diferencian por la topología de su disposición general en el espacio, incluso si no existe una restricción geométrica específica que las separe. Por ejemplo, las cadenas largas pueden retorcerse para formar nudos topológicamente distintos , evitando la interconversión mediante sustituyentes voluminosos o el cierre del ciclo (como en los plásmidos circulares de ADN y ARN ). Algunos nudos pueden venir en pares de enantiómeros de imagen especular. Estas formas se denominan isómeros topológicos o topoisómeros.

Además, dos o más de tales moléculas pueden unirse juntas en un catenano mediante tales enlaces topológicos, incluso si no hay ningún enlace químico entre ellos. Si las moléculas son lo suficientemente grandes, la unión puede ocurrir de múltiples formas topológicamente distintas, constituyendo diferentes isómeros. Compuestos de jaula , como helio encerrado en dodecaedro (He @ C
20H
20) y peapods de carbono , son un tipo similar de isomería topológica que involucra moléculas con grandes vacíos internos con aberturas restringidas o sin aberturas. [19]

Isótopos y giro [ editar ]

Isotopómeros [ editar ]

Los diferentes isótopos del mismo elemento se pueden considerar como diferentes tipos de átomos cuando se enumeran los isómeros de una molécula o ión. El reemplazo de uno o más átomos por sus isótopos puede crear múltiples isómeros estructurales y / o estereoisómeros a partir de un solo isómero.

Por ejemplo, al reemplazar dos átomos de hidrógeno común ( 1 H) por deuterio ( 2 H o D) en una molécula de etano, se obtienen dos isómeros estructurales distintos, dependiendo de si las sustituciones están en el mismo carbono (1,1-dideuteroetano, HD
2C - CH
3) o uno en cada carbono (1,2-dideuteroetano, DH
2C - CDH
2); como si el sustituyente fuera cloro en lugar de deuterio. Los dos compuestos no se interconvierten fácilmente y tienen propiedades diferentes, como su espectro de microondas . [20]

Otro ejemplo sería la sustitución de un átomo de deuterio por uno de los hidrógenos en el clorofluorometano ( CH
2ClF ). Si bien el compuesto original no es quiral y tiene un solo isómero, la sustitución crea un par de enantiómeros quirales de CHDClF, que podrían distinguirse (al menos en teoría) por su actividad óptica. [21]

Cuando dos isómeros serían idénticos si todos los isótopos de cada elemento fueran reemplazados por un solo isótopo, se describen como isótopos o isómeros isotópicos. [22] En los dos ejemplos anteriores, si todos los D fueran reemplazados por H, los dos dideuteroetanos se convertirían en etano y los dos deuteroclorofluorometanos se convertirían en CH 2 ClF.

El concepto de isotopómeros es diferente al de isotopólogos u homólogos isotópicos, que difieren en su composición isotópica. [22] Por ejemplo, C 2 H 5 D y C 2 H 4 D 2 son isotopólogos y no isotopómeros y, por lo tanto, no son isómeros entre sí.

Isómeros de giro [ editar ]

Otro tipo de isomería basada en propiedades nucleares es la isomería de espín , donde las moléculas difieren solo en los espines relativos de los núcleos atómicos constituyentes. Este fenómeno es significativo para el hidrógeno molecular, que se puede separar parcialmente en dos isómeros de espín: parahidrógeno, con los espines de los dos núcleos apuntando de manera opuesta, y ortohidrógeno, donde los espines apuntan de la misma manera.

Ionización y excitación electrónica [ editar ]

El mismo isómero también puede estar en diferentes estados excitados , que se diferencian por el estado cuántico de sus electrones. Por ejemplo, la molécula de oxígeno puede estar en estado triplete o en uno de dos estados singlete . Estos no se consideran isómeros diferentes, ya que tales moléculas generalmente decaen espontáneamente a su estado de excitación de energía más baja en una escala de tiempo relativamente corta.

Del mismo modo, los iones y moléculas poliatómicos que se diferencian solo por la adición o eliminación de electrones, como el oxígeno O
2o el ion peróxido O2−
2 no se consideran isómeros.

Isomerización [ editar ]

Artículo principal: Isomerización

La isomerización es el proceso mediante el cual una molécula se transforma en otra molécula que tiene exactamente los mismos átomos, pero los átomos se reordenan. [23] En algunas moléculas y en determinadas condiciones, la isomerización se produce de forma espontánea. Muchos isómeros son iguales o aproximadamente iguales en energía de enlace y, por lo tanto, existen en cantidades aproximadamente iguales, siempre que puedan interconvertirse con relativa libertad, es decir, la barrera de energía entre los dos isómeros no es demasiado alta. Cuando la isomerización ocurre intramolecularmente , se considera una reacción de reordenamiento .

Un ejemplo de isomerización organometálica es la producción de decafenilferroceno, [(η 5 -C 5 Ph 5 ) 2 Fe] a partir de su isómero de enlace . [24] [25]

Síntesis de ácido fumárico

La síntesis industrial de ácido fumárico se produce mediante la isomerización cis-trans del ácido maleico :

Las topoisomerasas son enzimas que pueden cortar y reformar el ADN circular y así cambiar su topología.

Química medicinal [ editar ]

Son comunes los isómeros que tienen distintas propiedades biológicas; por ejemplo, la ubicación de grupos metilo . En las xantinas sustituidas , la teobromina , que se encuentra en el chocolate, es un vasodilatador con algunos efectos en común con la cafeína ; pero, si uno de los dos grupos metilo se mueve a una posición diferente en el núcleo de dos anillos, el isómero es teofilina , que tiene una variedad de efectos, que incluyen broncodilatación y acción antiinflamatoria . Otro ejemplo de esto ocurre en los fármacos estimulantes basados en fenetilamina . La fentermina no es quiralcompuesto con un efecto más débil que el de la anfetamina . Se utiliza como medicamento para reducir el apetito y tiene propiedades estimulantes leves o nulas. Sin embargo, una disposición atómica alternativa da dextrometanfetamina , que es un estimulante más fuerte que la anfetamina.

En química médica y bioquímica, los enantiómeros son una preocupación especial porque pueden poseer una actividad biológica distinta . Muchos procedimientos preparativos proporcionan una mezcla de cantidades iguales de ambas formas enantioméricas. En algunos casos, los enantiómeros se separan mediante cromatografía utilizando fases estacionarias quirales. También pueden separarse mediante la formación de sales diastereoméricas . En otros casos, se ha desarrollado síntesis enantioselectiva .

Como ejemplo inorgánico, el cisplatino (ver la estructura anterior) es un fármaco importante utilizado en la quimioterapia del cáncer, mientras que el isómero trans (transplatino) no tiene actividad farmacológica útil.

Historia [ editar ]

La isomería se observó por primera vez en 1827, cuando Friedrich Wöhler preparó cianato de plata y descubrió que, aunque su composición elemental de AgCNO era idéntica a la del fulminato de plata (preparado por Justus von Liebig el año anterior), [26] sus propiedades eran distintas. Este hallazgo desafió la comprensión química predominante de la época, que sostenía que los compuestos químicos podían ser distintos solo cuando sus composiciones elementales difieren. (Ahora sabemos que las estructuras de enlace de fulminato y cianato se pueden describir aproximadamente como O - N + ≡C - y O = C = N- , respectivamente.)

En los años siguientes se encontraron ejemplos adicionales, como el descubrimiento de Wöhler en 1828 de que la urea tiene la misma composición atómica (CH 4 N 2 O) que el cianato de amonio químicamente distinto . (Ahora se sabe que sus estructuras son (H 2 N–) 2 C = O y [ NH+
4] [O = C = N - ], respectivamente.) En 1830, Jöns Jacob Berzelius introdujo el término isomería para describir el fenómeno. [4] [27] [28] [29]

En 1848, Louis Pasteur observó que los cristales de ácido tartárico adquirían dos tipos de formas que eran imágenes especulares entre sí. Separando los cristales a mano, obtuvo dos versiones de ácido tartárico, cada una de las cuales cristalizaría en solo una de las dos formas, y rotó el plano de luz polarizada en el mismo grado pero en direcciones opuestas. [30] [31]

Ver también [ editar ]

  • Quiralidad (química)
  • Isomería cis-trans
  • Conformación de ciclohexano
  • Electromería
  • Isomery (botánica)
  • Isomería de ligando
  • Isómero nuclear
  • Estereocentro
  • Isomería estructural
  • Tautomer
  • Vitamer

Referencias [ editar ]

  1. ^ Petrucci, Ralph H .; Harwood, William S .; Arenque, F. Geoffrey (2002). Química general: principios y aplicaciones modernas (8ª ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall. pag. 91]. ISBN 978-0-13-014329-7. LCCN  2001032331 . OCLC  46872308 .
  2. ^ Merriam-Webster:entrada de diccionario en línea "isómero" . Accedido el 2020-08-26
  3. ^ Merriam-Webster:entrada de diccionario en línea "isomérico" . Accedido el 2020-08-26
  4. ^ a b Jac. Berzelius (1830): " Om sammansättningen af ​​vinsyra och drufsyra (la säure aus den Voghesen de John), om blyoxidens atomvigt, samt allmänna anmärkningar om sådana kroppar som hafva lika sammansättning, men skiljakt " egenskaper de ácido " (Ácido de John de los Vosgos), sobre el peso molecular del óxido de plomo, junto con observaciones generales sobre aquellos cuerpos que tienen la misma composición pero distintas propiedades "). Kongliga Svenska Vetenskaps Academiens Handling ( Transacciones de la Real Academia de Ciencias de Suecia ), volumen 49, páginas 49–80
  5. ^ Smith, Janice Gorzynski (2010). Química General, Orgánica y Biológica (1ª ed.). McGraw-Hill. pag. 450. ISBN 978-0-07-302657-2.
  6. ^ "tautomería" . Libro de oro de la IUPAC . IUPAC . Consultado el 21 de abril de 2019 .
  7. ^ a b Anatoly M Belostotskii (2015): " Conformer y conformación ", capítulo 2 del concepto conformacional para el uso del químico sintético: principios y explotación en el laboratorio . 580 páginas. ISBN 9789814730235 . 
  8. ^ Rowena Ball y John Brindley (2016): "La historia de vida del peróxido de hidrógeno III: quiralidad y efectos físicos en los albores de la vida". Orígenes de la vida y evolución de las biosferas , volumen 46, páginas 81–93
  9. ^ Vallurupalli SR Rao (1998): " Métodos de análisis conformacional ". Capítulo 2 en Conformación de carbohidratos . 409 páginas. ISBN 9789057023156 
  10. ^ Petrucci, Harwood y Herring 2002 , págs. 996-997.
  11. ^ Whitten KW, Gailey KD y Davis RE "Química general" (4ª ed., Saunders College Publishing 1992), p. 976-7 ISBN 978-0-03-072373-5 
  12. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " isómeros ópticos ". doi : 10.1351 / goldbook.O04308
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