Saltar al contenido principal
LibreTexts Español

6.11: Otros Anillos

  1. Última actualización
  2. Guardar como PDF
  • Page ID
    80695

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Hemos analizado algunos anillos diferentes de seis miembros, ciclohexanos, y hemos visto cómo los sustituyentes unidos a estos anillos podrían influir en la forma de la molécula general. Los ciclohexanos son particularmente importantes debido a que son bastante comunes en la naturaleza. Hay otras variaciones de sistemas cíclicos que vale la pena mirar, incluyendo diferentes derivados de ciclohexano y otros anillos.

    Bicíclicos y Otros Policíclicos

    Las decalinas son ejemplos de sistemas de anillos fusionados. En los sistemas de anillos fusionados, dos anillos comparten un borde. Las decalinas contienen diez carbonos en total, pero los diez carbonos se dividen en dos anillos, cada uno de los cuales tiene seis carbonos alrededor.

    Estructura esquelética de la decalina.

    Existen dos posibles isómeros de la decalina: cis y trans. La manera más fácil de distinguir los dos isómeros es buscar los dos hidrógenos en el borde compartido entre los dos anillos. Esos dos hidrógenos se encuentran en la misma cara de la decalina cis.

    Estructura esquelética de cis-decalina.

    Ir a Animación CA11.1. Un modelo tridimensional de cis-decalina.

    Los dos hidrógenos a lo largo de la unión se ven en las caras opuestas en la decalina trans.

    clipboard_e1e4a38bb6d003033e693d3ed52991dae.png

    Ir a Animación CA11.2. Un modelo tridimensional de trans-decalina.

    Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    Dibuja cis-decalina y trans-decalina usando una imagen de cuña/guión.

    Contestar

    Respuesta al Ejercicio 6.11.1, con cis- y trans-decalina.

    Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

    Calcular cepas estéricas en cis-decalina y trans-decalina.

    Contestar

    Respuesta al Ejercicio 6.11.2, con cis- y trans-decalina. cis-decalina tiene dos hidrógenos resaltados con la leyenda “2 x 6 átomos ~ 2 kcal/mol”. trans-decalina tiene dos hidrógenos resaltados con la leyenda “5 átomos ~ 0 kcal/mol.

    Los sistemas de anillos fusionados como la decalina son muy comunes. De hecho, sistemas de anillos similares se encuentran en los esteroides, que son una clase importante de lípidos. Los esteroides generalmente tienen estructuras similares que incluyen una serie de anillos fusionados como se ve en el compuesto parental, el colesterol.

    Estructura esquelética del colesterol, una molécula orgánica de cuatro anillos.

    La similitud es sorprendente entre estradiol, una hormona sexual femenina, y la testosterona, una hormona sexual masculina.

    Estructuras esqueléticas de estradiol y testosterona, ambas compuestas por cuatro anillos.

    Ir a Animación CA11.3. Un modelo tridimensional de estradiol.

    Ir a Animación CA11.4. Un modelo tridimensional de testosterona.

    Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

    Considera una estructura esteroidea como el colesterol.

    1. Con base en las relaciones a lo largo de los bordes fusionados entre el anillo, ¿la estructura se parece más a la de la cis-decalina o la de la trans-decalina?
    2. La forma general de la estructura probablemente podría describirse mejor como (elija uno: ancho y ondulado/compacto y acurrucado/cuadrado como una jaula).
    Respuesta a:

    Los sustituyentes son siempre trans a lo largo de las uniones entre cada par de anillos. Los esteroides se asemejan a una serie de estructuras de trans-decalina.

    Respuesta b:

    La estructura general sería más ancha y ondulada como una trans-decalina, en lugar de rizada o encajada como una cis-decalina.

    Los sistemas policíclicos no tienen que fusionarse a lo largo de un borde como la decalina. Se pueden conectar de diversas maneras. Norbornane es un ejemplo de un sistema bicíclico en el que los dos anillos comparten realmente más de dos carbonos.

    Estructura esquelética del norbornano, nombre sistemático de biciclo [2,2,1] heptano. El norbornano está compuesto por dos anillos fusionados entre sí, formando una molécula con un total de siete carbonos.

    El norbornano se puede utilizar para ilustrar la manera sistemática de describir sistemas de anillos fusionados. El sufijo describe el número total de carbonos en el sistema de anillos. El prefijo describe cuántos anillos se fusionan entre sí. La parte media, entre paréntesis, indica cuántos átomos forman los “puentes” entre los átomos de “cabeza de puente”, donde el sistema se divide en dos anillos diferentes. Se da un número para describir cada puente. En norbornane, hay dos puentes de 2 carbonos y un solo puente de 1 carbono.

    Ejercicio\(\PageIndex{4}\)

    Escriba un nombre sistemático para decalina.

    Contestar

    Biciclo [2.2.0] decano

    Ejercicio\(\PageIndex{5}\)

    Proporcionar nombres sistemáticos para las siguientes estructuras.

    Ejercicio 6.11.5, de a a h.

    Respuesta a:

    Biciclo [2.1.1] hexano

    Respuesta b:

    Biciclo [3.2.1] octano

    Respuesta c:

    Biciclo [2.1.0] pentano (más comúnmente llamado “housane”)

    Respuesta d:

    Biciclo [2.2.2] octano

    Respuesta e:

    cis -biciclo [3.3.0] octano

    Respuesta f:

    cis -Biciclo [1.1.0] butano

    Respuesta g:

    Biciclo [1.1.1] pentano

    Respuesta h:

    Biciclo [4.3.3] dodecano

    Ejercicio\(\PageIndex{6}\)

    ¿Cuántos anillos diferentes puedes trazar en la estructura del adamantano?

    Ejercicio 6.11.6, con estructura esquelética de adamantano.

    Contestar

    Respuesta al Ejercicio 6.11.6, mostrando tres anillos separados de adamantano resaltados en azul, verde y rojo.

    Aunque podríamos esbozar muchos anillos usando adamantano, solo se necesitan tres anillos para incluir todos los átomos de carbono en la estructura. Así, el adamantano se considera un sistema tricíclico. La nomenclatura sistemática de los sistemas tricíclicos se complica un poco más, así que no nos preocuparemos por eso.

    Los sistemas bicíclicos son comunes en la naturaleza. Por ejemplo, todos los alcaloides tropano contienen un sistema de anillos biciclo [3.2.1]. Los alcaloides son un grupo de productos naturales que contienen átomos básicos de nitrógeno. Los alcaloides tropano contienen este átomo de nitrógeno en el puente de 1 átomo. Tropinone es un ejemplo sencillo.

    Estructura esquelética de la tropinona. Un puente de un solo miembro en el medio está formado por un solo átomo de nitrógeno, el cual tiene un grupo N-metilo unido.

    Ejemplos comunes de productos naturales que contienen la estructura de tropinona incluyen atropina y cocaína. La atropina, derivada de la belladona mortal o belladona, es un medicamento para el corazón; se usa para aumentar la frecuencia cardíaca si la frecuencia baja demasiado. La atropina también puede ser fatal si se usa incorrectamente, provocando una amplia gama de efectos fisiológicos; en algunas dosis, incluso puede disminuir la frecuencia cardíaca. La cocaína, por supuesto, es un narcótico y una sustancia controlada.

    Estructuras esqueléticas de atropina y cocaína. Ambas son estructuras de anillo bicíclicas con grupos benzoato.

    Estos compuestos tienen un lugar especial en la historia de la química orgánica y medicinal. Durante la Primera Guerra Mundial hubo escasez de atropina, lo que llevó a Sir Robert Robinson a desarrollar una síntesis eficiente de la tropinona como fuente económica de atropina sintética.

    Anillos más grandes

    Son posibles anillos más grandes de átomos de carbono, aunque no son tan comunes como los anillos de cinco y seis miembros. Se cree que la formación de anillos es más fácil a partir de una cadena de seis carbonos, porque los dos extremos de la cadena pueden envolverse fácilmente para conectarse entre sí, pero no están tan distantes que tal encuentro se vuelve poco probable.

    Los anillos de tamaño intermedio, como el ciclodecano, se distorsionan para evitar interacciones estéricas. Las interacciones estéricas internas son una complicación añadida en la formación de algunos anillos.

    Estructura esquelética del ciclodecano, un anillo de diez carbonos.

    Ejercicio\(\PageIndex{7}\)

    Mostrar las interacciones estéricas dentro del ciclodecano.

    Contestar

    Si el ciclodecano adoptara una conformación regular de celosía de diamante, habría una enorme interacción de 8 átomos en el medio del anillo. Esa interacción ni siquiera está incluida en nuestro conjunto de bases. Costaría al menos 6-7 kcal/mol. Como resultado, el ciclodecano adopta una estructura retorcida para evitar esta interacción.

    En algún momento, en anillos muy grandes, los problemas estéricos no son tan severos. Los hidrógenos en el interior del anillo pueden estar lo suficientemente alejados entre sí para evitar interacciones. El ciclooctadecano es un ejemplo de tal anillo. Aunque son posibles interacciones interiores de 6 átomos, el anillo es lo suficientemente flexible como para retorcerse de tal manera que se eviten estos problemas.

    Estructura esquelética del ciclooctadecano, un anillo de dieciocho carbonos.

    Ejercicio\(\PageIndex{8}\)

    Mira el modelo de progesterona y haz un dibujo lineal del mismo.

    Ir a Animación CA11.5. Un modelo tridimensional de progesterona.

    Contestar

    Respuesta al Ejercicio 6.11.8, que muestra la estructura esquelética de la progesterona.

    Ejercicio\(\PageIndex{9}\)

    Mira el modelo para androstanediol y haz un dibujo lineal del mismo.

    Ir a Animación CA11.6. Un modelo tridimensional de androstanediol.

    Contestar

    Respuesta al Ejercicio 6.11.9, que muestra la estructura esquelética del androstanediol.

    Fotos fijas de modelos obtenidos usando Spartan 14 de Wavefunction, Inc., Irvine, California.

    This page titled 6.11: Otros Anillos is shared under a CC BY-NC 3.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Chris Schaller via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.