ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

TQ66-Orgánica8

ISOMERIA ORGÁNICA 4. ESTEREOISOMERIAS.ISOMERÍA ÓPTICA

10.141. Pasteur, en 1860, publica un trabajo:”Investigaciones sobre la disimetría molecular de los productor orgánicos naturales”, en el que explica que la actividad óptica de ciertas moléculas orgánicas, t, que había sido descubierto por Biot en 1815, se debía a la asimetría molecular de dichas moléculas, y esta asimetría se caracterizaba por que en el espejo formaba imágenes no superponibles, y al carbono que producía esta asimetría se le llamó carbono asimétrico. Ya en 1848 Pasteur, para explicar las propiedades ópticas de los ácidos tartáricos, supuso una estructura espacial con base en  un tetraedro irregular, para justificar la asimetría a la que atribuía dichas propiedades, separándolos en dextrógiros (d o +) y levógiros (l o -) según desviaran la luz polarizada a derecha o a izquierda. Sin embargo podría ocurrir que con 2 o mas carbonos asimétricos, no tuviera isomería óptica por compensación interna de las desviaciones, al formarse planos de simetría. Como ocurre con el ácido tartárico o 2,3-dihidroxibutanodioico, que debería tener un número de carbonos asimétricos (unidos a 4 átomos o grupos diferentes de:

a) 1                 b) 2                 c) 3                  d) 4

Y dado que el número de isómeros  ópticos depende de ellos, (2ⁿ, siendo n el número de carbonos asimétricos), debería tener un número de isómeros ópticos de:

a)3                  b)4                  c)9                   d) 6

10.142.  El 22 de diciembre de 1874, Vant’Hoff, había publicado una breve reseña  de doce páginas en holandés, que le sirvió como tesis doctoral titulada “Propuesta para la proyección en el espacio de fórmulas ahora en uso en la química”, que pasó desapercibida en el mundo científico aunque fuera calificada con “suma cum laude” ; tenía 22 años. En el documento del año siguiente, en francés, dice: “Esta teoría está de acuerdo con los hechos (viendo el número de isómeros predichos), si se  consideran las afinidades del carbono dirigidas hacia los vértices de un tetraedro, en el que el carbono está en su centro… cuando las cuatro afinidades del carbono están satisfechas por cuatro grupos univalentes diferentes, se producen dos o mas tetraedros diferentes, uno de los cuales es imagen del otro, no siendo superponibles”. Aquí estaba la clave de la llamada isomería óptica, la existencia de carbonos asimétricos para justificar las imágenes especulares. Un carbono asimétrico debería tener sus afinidades (ahora  serían valencias), unidas a 4 elementos o grupos diferentes. El hidrocarburo saturado no cíclico de menor  masa molecular capaz de producir isómeros ópticos sería el:

a) 2-metilhexano                    b) 2-metilpentano                   c)  3-metilhexano        d) 3-metilpentano

mientras que si fuera no saturado sería el

a) 3-metil-1-penten-4-ino                               b) 3-metil-1,4-pentadieno                  

c)  3-metil-4-penten-1-ino                               d) 2-metil-1,4-pentadieno

10.143*. Al mes de la aparición del trabajo de van’t Hoff,  Joseph Le Bel, ayudante de Wurtz en París, expresó la misma argumentación para justificar la actividad óptica, agregando la posibilidad de la compensación interna (forma meso), para el caso de su carencia, por existir un plano de simetría. Por eso el ácido tartárico 2,3-dihidroxibutanodioico, puede que no tenga actividad óptica, pese a poseer 2 carbonos asimétricos porque:

a) Tiene un plano de simetría           

b) Un carbono asimétrico es dextrógiro y el otro levógiro, por igual

c) Existe una mezcla del dextrógiro y del levógiro

d) Tienen asimetría molecular

10.144.   Cuando se obtiene un 50% de isómero dextrógiro y otro 50% del levógiro, en la mayoría de los procesos la  mezcla no tendrá actividad óptica porque se compensan las desviaciones (compensación externa), y se denominó racémica,  ya que se descubrió en el tártaro del vino, cuando viajaba Pasteur por la región vinícola de Baviera. Por este motivo cuando se obtuvo el ácido 2-hidroxipropanoico se encontró que no tenía actividad óptica porque:

a) Se había obtenido una mezcla racémica

b) Había dos carbonos asimétricos que  compensaban sus desviaciones

c) Se había obtenido una forma meso

d) No había asimetría molecular

10.145. Cuando en una molécula hay dos carbonos asimétricos  puede ocurrir que en las diferentes configuraciones  desvíen de forma opuesta pero diferente la luz polarizada. Cuando esto ocurre se dice que son:

a) Enantiómetros        b)Diasterómeros         c)Mesómero    d) Isómeros conformacionales

10.146.   De las moléculas orgánicas dadas dirás que:

1) Puede que no tenga actividad óptica la:       a) A     b) B                 c)C      d) Ninguna

2) No tienen un carbono asimétrico, la :           a) A     b) B                 c) C     d) Todas

10.147. En 1891, Fischer, propuso unas formas de proyección del tetraedro del carbono sobre un plano, para explicar mejor la isomería óptica, partiendo del gliceraldehido dextrógiro (aplicándolo luego a los monosacáridos) escribió en el plano, el carbono asimétrico, con el grupo OH a la derecha, de esta forma todos los compuestos que en el primer carbono asimétrico el OH está a la derecha serán de la familia D, y lo contrario la familia L, letras que no tienen nada que ver con el carácter dextrógiro (d o +), o levógiro (l o -) de la sustancia. De esta forma, de las cuatro sustancias dadas será de la familia D

a) La C                       b) La A                       c) La D                       d) La B

10.148. El término de estereoisomería había sido propuesto por Victor Meyer ya en 1890, para sustituir el “química en el espacio” de van’t Hoff (estereo, sólido o cúbico en griego, en el sentido de espacial). El monoalcohol mas sencillo con isomería óptica será el:

a) 2-metil-1-butanol               b) 2-butanol               

c) 2-propanol                          d) 2-metilpropanol

10.150*. Las normas de formulación de isómeros ópticos de Fischer, partían de su estudio de los monosacáritos, y no tenían nada que ver con la desviación de la luz polarizada hacia derecha o izquierda, aunque posteriormente se descubriera que el D-gliceraldehido, era dextrógiro (d o +).

Las reglas secuenciales, fueron mas generales, aplicadas a todos los compuestos con isomería óptica, pero tampoco tenían relación con la actividad óptica, como se ve en la figura, aunque el R-gliceraldehido desvíe hacia la derecha la luz polarizada, según eso podrás decir que:

a)   Un isómero D, podría desviar hacia la izquierda la luz polarizada

b)   Un isómero L, podría desviar hacia la izquierda la luz polarizada

c)    Un isómero R, podría desviar hacia la derecha la luz polarizada

d)   Un isómero S, podría desviar hacia la derecha la luz polarizada

10.149*. La asimetría molecular responsable de las propiedades ópticas de determinadas sustancias, fue denominada quiralidad por lord Kelvin en 1884, término que fue retomado por Kahn, Ingold y Prelog, cuando se establecieron entre 1951 y 1956, las reglas secuenciales en la nomenclatura de los isómeros ópticos. Su origen está en el griego keir, mano, dado que los enantiómeros (enantio, opuesto en griego) son imágenes especulares, tal como una mano lo es de la otra. Las reglas, llamadas secuenciales, implican un tipo de nomenclatura de isómeros ópticos que difiere de la R/L de Fischer, conservando la estructura tetraédrica del carbono asimétrico en el centro del tetraedro, y visualizando los tres átomos de mayor número atómico en los 3 vértices del plano del papel (el cuarto estaría hacia atrás), se seguiría el orden de prelación de mayor a menor número atómico, si este orden de recorrido, implica un sentido horario el isómero será rectus (R), o sea hacia la derecha; si  antihorario , sinister (S) o sea hacia la izquierda, de esta forma  de   los compuestos dados serían S,  los : a) A                 b) B                 c) C                 d)D