6.9: Estereoquímica de moléculas con tres o más carbonos asimétricos
- Page ID
- 76418
Objetivo de aprendizaje
- interpretar el estereoisomería de compuestos con tres o más centros quirales
Posible número de estereoisómeros
En general, una estructura con n estereocentros tendrá 2 n estereoisómeros diferentes. (No estamos considerando, por el momento, la estereoquímica de los dobles enlaces —que vendrá después). Por ejemplo, consideremos la molécula de glucosa en su forma de cadena abierta (recordemos que muchas moléculas de azúcar pueden existir ya sea en una forma de cadena abierta o cíclica). Hay dos enantiómeros de glucosa, llamados D-glucosa y L-glucosa. El enantiómero D es el azúcar común que nuestros cuerpos utilizan para la energía. Tiene n = 4 estereocentros, por lo que hay 2 n = 2 4 = 16 posibles estereoisómeros (incluyendo la propia D-glucosa).
En L-glucosa, todos los estereocentros están invertidos con relación a D-glucosa. Eso deja 14 diastereómeros de D-glucosa: estas son moléculas en las que al menos uno, pero no todos, de los estereocentros están invertidos con respecto a la D-glucosa. Uno de estos 14 diastereómeros, un azúcar llamado D-galactosa, se muestra arriba: en D-galactosa, uno de los cuatro estereocentros se invierte con relación a la D-glucosa. Los diastereómeros que difieren en un solo estereocentro (de dos o más) se denominan epímeros. Por lo tanto, la D-glucosa y D-galactosa pueden denominarse epímeros así como diastereómeros.
El término epímero es útil porque en las vías bioquímicas, los compuestos con múltiples centros quirales son isomerizados en un centro específico por enzimas conocidas como epimerasas. A continuación se presentan dos ejemplos de reacciones catalizadas por epimera.
Ahora, extendamos nuestro análisis a una molécula de azúcar con tres centros quirales. Pasando por todas las combinaciones posibles, se nos ocurren ocho estereoisómeros totales, cuatro pares de enantiómeros.
Dibujemos el estereoisómero R R R. Teniendo cuidado de dibujar correctamente los enlaces de cuña para que coincidan con las configuraciones R R R, obtenemos:
Ahora, usando el dibujo anterior como nuestro modelo, dibujar cualquier otro estereoisómero es fácil. Si queremos dibujar el enantiómero de R R R, no necesitamos intentar visualizar la imagen especular, solo comenzamos con la estructura R R R e invertimos la configuración en cada centro quiral para obtener S S S.
Intente hacer modelos de R R R y S S S y confirme que de hecho son imágenes especulares no superponibles entre sí.
Hay seis diastereómeros de R R R. Para dibujar uno de ellos, solo invertimos la configuración de al menos uno, pero no los tres, de los centros quirales. Invirtamos la configuración en el centro quiral 1 y 2, pero dejemos el centro quiral 3 sin cambios. Esto nos da la configuración S S R.
Una definición más en este punto: los diastereómeros que difieren en un solo centro quiral se denominan epímeros. Por ejemplo, R R R y S R R son epímeros :
Los estereoisómeros R R y S S R mostrados anteriormente son diastereómeros pero no epímeros porque difieren en dos de los tres centros quirales.
Ejemplo\(\PageIndex{1}\)
- Dibujar la estructura del enantiómero del estereoisómero S R S del azúcar utilizado en el ejemplo anterior.
- Listar (usando el formato X X X, sin dibujar las estructuras) todos los epímeros de S R S.
- Enumere todos los estereoisómeros que son diastereómeros, pero no epímeros, de S R S.
Solución
Agrega texto aquí.
Ejemplo\(\PageIndex{2}\)
El azúcar a continuación es uno de los estereoisómeros que hemos estado discutiendo.
El único problema es que se dibuja con la columna vertebral de carbono en una orientación diferente a la que hemos visto. Determinar la configuración en cada centro quiral para determinar qué estereoisómero es.
Ejercicio\(\PageIndex{3}\)
Dibujar el enantiómero de la estructura xilulosa-5-fosfato en la figura anterior.
Ejercicio\(\PageIndex{4}\)
La estructura del aminoácido D-treonina, dibujado sin estereoquímica, se muestra a continuación. La D-treonina tiene la configuración (S) en ambos centros quirales. Dibuja D-treonina, es enantiómero, y sus dos diastereómeros.
- Contestar
Comparando el estereoisomería con el isomerismo estructural
La D-glucosa y la D-fructosa no son estereoisómeros, porque tienen diferente conectividad de enlace: la glucosa tiene un grupo aldehído, mientras que la fructosa tiene una cetona. Sin embargo, los dos azúcares tienen la misma fórmula molecular, por lo que por definición son isómeros constitucionales.
La D-glucosa y la D-ribosa no son isómeros de ningún tipo, porque tienen diferentes fórmulas moleculares.
Ejercicio 5: Identificar la relación entre cada par de estructuras. Sus opciones son: no isómeros, isómeros constitucionales, diastereómeros pero no epímeros, epímeros, enantiómeros o la misma molécula
Ejercicio 6: Identificar la relación entre cada par de estructuras. Pista - averiguar la configuración de cada centro quiral.
Video tutorial de la Academia Kahn sobre relaciones estereoisoméricas