PREGUNTA (Módulo Común) Para asignar el nombre y la configuración correcta (R o S) al compuesto BrCH2CH2CHOHCH3, el orden de prioridad de los sustituyentes, presentes en el carbono quiral de este compuesto es A) CH3 > CH2CH2Br > –OH B) > –OH > CH2CH2Br > –OH > D) CH3 CH2CH2Br –OH > > E) –OH > CH3 CH2CH2Br CH3 CH2CH2Br > CH3 C) COMENTARIO Como debes recordar, dos compuestos son isómeros cuando tienen la misma fórmula molecular, pero distintas propiedades físicas y/o químicas. Estas diferencias se explican por la distinta distribución de los átomos en la molécula. Existen dos clasificaciones estereoisomería. de isomería: la isomería estructural y la Los isómeros estructurales o constitucionales, se definen como compuestos que tienen el mismo número y tipo de átomos, pero se diferencian en la forma en que estos están unidos. Los isómeros estructurales se pueden dividir en tres tipos: De función: Se refiere a isómeros que presentan funciones orgánicas distintas. Por ejemplo, propanona y propanal, respectivamente: O H3C O C CH3 y H C CH2 CH3 De posición: Se refiere a isómeros que presentan el grupo funcional en distintas posiciones en el compuesto. Por ejemplo, 3-pentanol y 2-pentanol, respectivamente: 1 2 3 4 5 CH3 CH2 CH CH2 CH3 OH 1 y 2 3 4 5 CH3 CH CH2 CH2 CH3 OH De cadena: Se refiere a hidrocarburos que presentan igual tipo de sustituyente, pero la forma de la cadena de átomos de carbono varía. Por ejemplo, n-pentano (lineal) y 2,2-dimetilpropano (ramificado), respectivamente: CH3 H3C CH2 CH2 CH2 CH3 y H3C C CH3 CH3 Los esteroisómeros, se definen como compuestos que tienen el mismo número y tipo de átomos, dispuestos en el mismo orden, pero se diferencian en la disposición espacial de estos. Se pueden clasificar en dos tipos: isómeros geométricos e isómeros con centros asimétricos, llamados isómeros ópticos. Isómeros geométricos, son aquellos que se diferencian en la ubicación de los sustituyentes, en torno a los átomos de carbono que forman parte de un doble enlace o de una estructura cíclica. Se denomina isomería cis y/o trans, y se fundamenta en la imposibilidad de rotación de los enlaces, entre átomos de carbono unidos a sustituyentes diferentes, tal como se muestra en el siguiente esquema: X X C C H H Isómero cis- X H C C H X Isómero trans- H3C CH3 H H H3C H H cis-1,2-dimetilciclopropano CH3 trans-1,2-dimetilciclopropano Isómeros con centros asimétricos o isómeros ópticos, este tipo de isomería se presenta en aquellas moléculas que son capaces de girar el plano de la luz polarizada. Para que este fenómeno se produzca, en la molécula debe existir al menos un átomo de carbono con hibridación sp3, es decir, que presente 4 enlaces simples, cada uno de los cuales debe estar unido a un átomo o grupo de átomos diferentes, tal como se muestra a continuación: H Cl HO Carbono Quiral C CH3 Cuando la imagen de una molécula con isomería óptica (con al menos un átomo de carbono quiral) en un espejo no es superponible con la imagen real, recibe el nombre de molécula quiral o estereoisómero (molécula sin plano de simetría), en cambio, cuando la molécula es superponible con su imagen, recibe el nombre de molécula aquiral, como por ejemplo: Imagen diferente al objeto, sin plano de simetría Imagen igual al objeto superponible Los compuestos con isomería óptica se pueden clasificar en dos tipos, R y S, según las reglas de secuencia de Cahn-Ingold-Prelog (reglas CIP), primero se asignan las prioridades a los cuatro sustituyentes en torno al átomo de carbono quiral, según el número atómico (Z), de tal manera que a mayor Z mayor prioridad. Luego, se orienta la molécula de modo que el grupo con la prioridad más baja apunte hacia atrás, como por ejemplo: La orientación del sustituyente de menor prioridad se debe ubicar detrás del plano Prioridad más alta Prioridad más baja Posteriormente, se debe observar la molécula desde la parte opuesta del sustituyente con menor prioridad. Se asigna la configuración R a aquella molécula en la cual los sustituyentes se ordenan en el sentido horario del reloj y S cuando lo hacen en contra de ese sentido. Si hay dos sustituyentes que tienen igual Z, se sigue con el Z de los átomos unidos a estos. Ejemplos de isómeros R y S: Z=6 prioridad 3 Z=1 prioridad 4 CH3 H HO Z=8 prioridad 2 S R C Cl Z = 17 prioridad 1 Z=1 prioridad 4 Z=6 prioridad 3 CH3 H Br Z = 35 prioridad 1 C Cl Z = 17 prioridad 2 Al escribir la estructura del compuesto del enunciado, BrCH2CH2CHOHCH3, queda: H Br 4 C H H 3 C H H 2 C* OH H 1 C H H Se observa que hay un único carbono quiral, el carbono 2 (*), puesto que solo este tiene cuatro sustituyentes diferentes. Al aplicar las reglas CIP, se obtiene el siguiente orden de prioridad: 4 H BrCH2CH2 2 * C CH3 3 OH 1 R-4-bromo-2-butanol Las prioridades de los sustituyentes encontrados en la molécula en estudio son las que aparecen en la opción E), siendo la respuesta correcta. FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR Eje Temático / Área Temática: Materia y sus transformaciones / Química orgánica Nivel: II Medio Objetivo Fundamental: Comprender que la formación de los compuestos orgánicos y de sus grupos funcionales se debe a las propiedades del átomo de carbono para unirse entre sí y con otros átomos, en organismos vivos, en la producción industrial y aplicaciones tecnológicas. Contenido Mínimo Obligatorio: Representación de diversas moléculas orgánicas con grupos funcionales considerando su estereoquímica e isomería, en los casos que corresponda. Habilidad Cognitiva: Aplicación Clave: E