sábado, 1 de septiembre de 2007

ISOMERÍA


FECHA LIMITE DE ENTRGADE TALLERES Y EJERCICIOS: PROXIMO JUEVES 06 DE SEPTIEMBRE
3.1.
UNIVERSIADA DE LA SALLE
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS
QUIMICA ORGANICA
JAC
Comparar las propiedades fisicas y quimicas de los siguienets isomeros: acohol bitilico, y eter etilico.




UNINIDAD No 3 ISOMERIA
DISEÑO: M.Sc. JORGEA. CORTES RUIZ pagina Web de la universidad www.lasalle.edu.com E-mail:
jcortes@.lasalle.edu.co 6138239-312-4270327
CONOCIMIENTOS PREVIOS: Comprensión de lectura competencia interpretativa
1- BIBLIOGRAFIA: Texto búsqueda de información
2 IDENTIFICACION
FACULTAD: ________ ____ GRUPO: ______ FECHA: ________
ALUMNOS: _____________________________ código: ____________

1-TAREA
DIFERENCIAR LOS ISOMEROS ESTRUCTURALES
1-SITUACIONES PROBLEMATICAS ISOMERÍA ESTRUCTURAL
1.1 origen de la isomería
1.2 formulas estructurales –puntuales -moleculares –abreviadas
1.3 por medio de ejemplos diferencie c/u de las isomerías estructurales
1.4 compare las propiedades de los isomeros de una misma serie
1.5- Por medio de un kit construir estructuras moleculares teniendo en cuenta las formas angulares (transportador).
1.6 resolver Ejercicios
1.7 Comparar las propiedades físicas y químicas de los siguientes isomeros: alcohol butílico, y éter etilico.

2-TAREA
CLASIFICAR Y DIFERENCIAR LOS ESTEROISOMEROS
2-SITUACIONES PROBLEMATICAS ISOMERÍA ESPACIAL esteró isomería
2.1origen de este tipo de isomería
2.2 luz polarizada
2.3 actividad óptica –por medio de un dibujo Muestre la teoría, partes, función, manejo y aplicación de un polarímetro.
2.4 numero de isomeros ópticos que puede presentar una sustancia óptimamente activa 2.5 resolver Ejercicios
2.5.1 Mezcla Racemica
2.6- Demuestre aplicación de la quiralidad por medio de artículos científicos similar al de la Pág. 105 del texto guía.
2.7 Aplicación: fármacos quirales: Ibuprofeno y Talidomida.
2.8 glucidos di-función



.
3- TAREA
CLASIFICAR Y DIFERENCIAR LOS ISOMERS ASIMETRICOS
3-SITUACIONES PROBLEMATICAS ISOMERÍA GEOMETRICA
3.1 Mostrar las conformaciones Cis-Trans
3.2 tipo de moleculas en las que se presenta este tipo de isomería
3.3 resolver Ejercicios
3.1- Demuestre aplicación CIS-TRANS nivel farmacéutico viral




4-TAREA
CLASIFICAR Y DIFERENCIAR LOS ISOMEROS CONFORMACIONALES EN ANILLO
4-SITUACIONES PROBLEMATICAS ISOMERÍA SILLA Y BOTE.
4.1 Tipo de hidrocarburos en que se presenta esta isomería- formas
4.2 Demuestre la aplicación.
4.3 por medio de un mapa conceptual relacione los tipos de isomería





ACTIVIDAD. VIRTUAL

(Para cada situación problemática) puede utilizar:
1-Contexto resumen de clases diario párrafos en columnas tipo periódico, gráficos e ilustraciones.
2- Ideas principales resaltar COLOR
3- Aclaración de palabras glosario Banner y pie de página con números
4- Resumen en forma (mapa conceptual)
5- Taller de nivelación -EJERCICIOS generales (cinco problemas diarios
6-EJERCICIOS de profundización
7- Aplicación en un ejemplo de su disciplina profesional
8- Artículos científicos
9—buscar - PROGRAMAS Y/O JUEGO VIRTUAL de- interacción



M.SC Jorge Arturo Cortés Ruiz..JAC









ARGUMENTATIVA
-análisis-cuali-cuantitativo
Relacionar conceptos
Dar explicaciones
-Con argumentaciones
-Con razones
-Demostraciones matemáticas
INTERPRETATIVA ACCIONES CON LA MANERA QUE COMPRENDE UN TEMA
CONSTRUIR
Mapas- cuadros
Esquemas-graficas
Identifica y relaciona variables
Demostraciones prácticas
Estructura un portafolio

PROPOSITIVA acciones proponer
Habilidad para formular hipótesis
Producción y formulación de un nuevo sentido.
Es capaz de dar una síntesis temática
Así
-define
-clasifica
-interpreta
Argumenta
Identifica
Propósito
Resume
Desarrollo del portafolio con una estructura sistemática
Usar: informática
Búsqueda de la información
Artículos escritos en otro idioma resolución de problemas generales y de aplicación
Pasar de lo teórico a lo practico
Optimización el desempeño humano montajes prácticos





















ISOMEROS

3.1 Relación Isomeros Estructurales con Isomeros Espaciales

Las moléculas orgánicas existen en un espacio tridimensional, y el mismo juego de átomos puede ser colocado en formas diferentes, dando como resultado a las moléculas llamadas isómeros.

Aunque muchos isómeros existen teóricamente, las células discriminan cuales de ellos pueden ser sintetizados y reconocidos. Por ejemplo, el azúcar glucosa (C6H12O6) es abundante y puede ser utilizada por casi todos los organismo como fuente rápida de energía. En contraste, un isómero de la glucosa llamada tagatosa (también C6H12O6) es rara y no es útil para la mayoría de las formas de vida. Mismos átomos-diferentes formas.

Tres situaciones rigen la existencia de los isómeros:

Isómeros estructurales: Variaciones en la posición en la cual los diferentes átomos se unen.

Enantiómeros: Variaciones izquierda y derecha resultantes de la geometría de tetraedro del carbono.

Isómeros geométricos: Variaciones en la colocación de los átomos alrededor de los átomos de carbono unidos por doble enlace covalente. Los átomos encontrados en un azúcar simple, con la fórmula estructural C6H12O6, pueden ser acomodados en más de una docena de formas.




ISOMERIA
ESTEREOISOMERIA
ISOMERIA GEOMETRICA
ISOMERIA OPTICA
ISOMERIA CIS -TRANS
ESTRUCTURAL
DE FUNCIÓN
DE POSICIÓN
DE CADENA





3.3 Dar un ejemplo en cada uno de los casos en Isomería Estructural
La isomería estructural o plana se debe a diferencias de estructura y puede explicarse mediante fórmulas planas.
a) Isomería de cadena
Es la que presentan las sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la disposición de los átomos de carbono en el esqueleto carbonado. Ejemplo:


Isómeros con fórmula molecular C4H10
n-butano
2-metil-propano (isobutano)
b) Isomería de posición
Es la que presentan sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la situación de su grupo funcional sobre el esqueleto carbonado. Ejemplo:
Isómeros con fórmula molecular C3H8
1-propanol
2-propanol
c) Isomería de función
Es la que presentan sustancias que con la misma fórmula molecular presentan distinto grupo funcional.
Ejemplo:
Isómeros con fórmula molecular C2H6O
etanol
metano-oxi-metano


propanal
propanona





3.4 Dar los someros de los primeras 5 compuestos de la serie de los hidrocarburos saturados y de uno de ellos de la forma de la Newman escalonada-eclipsada y explique

ISOMEROS:

Etano:

CH CH

Propano:

CH CH CH

Butano:

CH (CH ) CH n-butano

(CH ) CH CH iso-butano

Pentano:

CH (CH ) CH n-pentano
(CH ) CH CH CH iso-pentano
(CH ) C neo-pentano

Hexano

CH (CH ) CH n-hexano
(CH ) CH (CH ) CH iso-hexano
CH CH CH (CH ) CH CH 3-Metil pentano
(CH ) C CH CH 2, 2 Dimetilbutano
(CH ) CH CH (CH ) 2, 3 Dimetilbutano

Formula Escalonada-Eclipsada- Newman


La conformación significa los diferentes arreglos de los átomos en la molécula, que se puede intercambiar por simple rotación libre alrededor de un enlace sencillo. Por ejemplo el etano esta formado por dos grupos metilo unidos entre sí por un enlace sencillo y un grupo metilo puede girar alrededor del enlace c-c, si se mantiene fijo el otro grupo metilo. Este es el concepto de rotación libre de dos grupos unidos por enlace sencillo, y es importante para el estudio de la estereoquímica de compuestos más complejos.


En la conformación eclipsada la molécula tiene máxima energía debido a la repulsión entre los átomos de hidrogeno. Representa estados transitorios por donde pasan las moléculas cuando realizan giros desde una conformación escalonada estable a otra.

La conformación escalonada es mas estable (tiene menos energía que la eclipsada) por que los átomos de hidrogeno están los mas separados posible
Los ordenamientos atómicos diferentes que pueden intercambiarse por rotación en torno a enlaces simples se denominan conformaciones. La I es la conformación eclipsada, y la II, la conformación escalonada. (La infinidad de conformaciones intermediarias se llaman sesgadas.)


- Fórmula del caballete, para el etano en las conformaciones escalonada y eclipsada

Y las denominadas proyecciones de Newman, por M. S. Newman (Universidad del Estado de Ohio), quien propuso por primera vez su uso


Etano:


La naturaleza de la barrera rotacional se desconoce o lo que no exactamente lo mismo no permite una explicación simple: Es demasiado alta para que obedezca únicamente a las fuerzas de Van der. Waals; a pesar de que los hidrógenos de carbonos opuestos son forzados a juntarse más en la conformación eclipsada que en la escalonada, no son suficientemente voluminosos como para que se produzca aglomeración apreciable. Se considera que la barrera surge en alguna forma de la interacción entre las nubes electrónicas de los enlaces carbono-hidrógeno.

3.5 Comparar las propiedades físicas y químicas de los siguientes isomeros:

n-propanol e iso-propanol

El Propanol, se utiliza como un antiséptico aún más eficaz que el alcohol etílico; es usado como un disolvente importante, su uso más común es en forma de quitaesmalte. Además se utiliza como desnaturalizante, generalmente mezclado con otros compuestos



EJERCICIOS:

· Los diferentes arreglos de los átomos en una molécula que se pueden intercambiar por simple rotación libre alrededor de un enlace sencillo, se conoce con el nombre de :

a. Isomeros Geométricos d. Isomeros cis-trans
b. Isomeros ópticos e. Serie homóloga
c. Conformaciones
· Los isomeros del etano que se forman por la rotación libre de los grupos metilo, alrededor de un enlace sencillo, son isómeros:

a. Conformacionales c. Ópticos e. Enatiómetros
b. Geométricos d. Cis-Trans

· Indique cual de los siguientes compuestos presentan isomería estructural:

a. 1-Yodo, 2-penteno
b. 2-Cloro, 1-propeno
c. 1-bromo, 1-buteno


· Definir brevemente los siguientes términos:

a. quiral: Propiedad de una molécula según la cual puede existir variedades de radicales en el enlace con un átomo.

b. aquiral: El inverso de la quiralidad

c. cis-trans: Son arreglos a una molécula, donde cis significa radicales al mismo lado y trans radicales cruzados.

d. isómeros: Que tiene la misma composición química, la misma masa molecular, pero con diferentes propiedades y estructura atómica.

d. Isómeros estructurales isomeros con diferente estructura y se dividen en: de cadena, de posición, y de función.

e. estereoisómeros: Isomería que consiste en la distinta posición en el espacio de los átomos de una misma sustancia.

f. enantiometros: Que está formado por partes iguales dispuestas en orden inverso

g. Racemización: Mezcla de dos isómeros ópticos que no desvía el plano de polarización de la luz.

h. Isómeros ópticos: Distinta posición en el espacio para carbonos quiérales.

· Identifique cada una de las estructuras siguientes


a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)




Trazar una representación tridimensional correspondiente a cada una de las moléculas siguientes.
(a) (S)-2-clorobutano (b) (R)- 1, 1,2-trimetilciclohexano
(c) (2R ,3S)-2,3-dibromohexano (d) dibromociclohexano
(e) meso-3, 4-hexanodiol, CH3CH2CH (OH) CH (OH) CH 2CH3
(f) (±)-3,4-hexanodiol





· Convertir las fórmulas siguientes en perspectiva en las correspondientes proyecciones de Fischer .
a)
b)
c)
d)
· Convertir las proyecciones de Fischer en sus correspondientes fórmulas en perspectiva.
a)
b)
c)
d)
· Dar las relaciones estereoquímicas entre los pares de is6meros siguientes. Ejemplos de ellas son: mismo compuesto, isómeros estructurales, enantiómeros, diasterómeros.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
· Representar el enantiómero, si es que lo hay, de cada una de las estructuras siguientes.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)

6) Los nombres dados a continuación son incorrectos, decir en cada caso por qué y dar el nombre correcto:

a) 2-metil-3-etilbutano.

b) 4-metilpentano.

c) 3-5-5-trimetilhexano.




·

C
a) 2,3-propadial
b) 2,3-propadiol
c) 1,2-propadiol

·

B
a) 3-butanol
b) 2-butanol
c) 3-butanal


·

a) 1,2,3-butanotriol
A
b) 2,3,4-butanotriol
c) 1,2,3-butanotirol

·

B
a) 2,4-hexanol
b) 2,4-hexanodiol
c) 3,5-hexanodiol

·

C

a) 2-metil-1,3-pentanodiol
b) 2-metil-3,5-pentanodiol
c) 4-metil-1,3-pentanodiol

·

A
a) 4-penten-2-ol
b) 1-penten-4-ol
c) 2-pentenol
·

a) 4-propil-2-penten-5-ol
B
b) 2-propil-3-penten-1-ol
c) 4-propil-3-penten-1-ol

·

C
a) 1,4-bencenodiol
b) 1,4-ciclohexanol
c) 1,4-ciclohexanodiol

·

A
a) 2,6-ciclooctadien-1,5-diol
b) 1,5-ciclooctadien-3,7-diol
c) 1,5-ciclooctadien-4,8-diol

·

C
a) 1,3-ciclohexadien-5-ol
b) 2,4-ciclohexadien-1-ol
c) 3,5-ciclohexadien-1-ol






















UNIDAD No 3
ISOMERIA Y ESTEREOQUIMICA

3.2.Comparar las propiedades fisicas y quimicas de los siguienets isomeros: acohol bitilico, y eter etilico.
Butanol o Alcohol butílico, producto orgánico, de fórmula C4H9OH. Se presenta en cuatro formas diferentes dependiendo de la distribución de los átomos de carbono y de la situación del grupo OH. Dichas formas tienen importantes aplicaciones industriales y se utilizan en la elaboración de disolventes, plásticos, detergentes, y como base para perfumes y fijadores. Una de ellas, el alcohol butílico terciario (metil-2-propanol), se utiliza para desnaturalizar alcohol etílico (etanol).
[1]
más específicamente éter etílico o etoxietano, compuesto líquido incoloro, de fórmula (C2H5)2O, y con un punto de ebullición de 34,6 °C. Es extremamente volátil e inflamable, tiene un olor fuerte y característico, y un sabor dulce y a quemado. El éter es casi insoluble en agua, pero se disuelve en todas las proporciones en la mayoría de los disolventes líquidos orgánicos, como el alcohol y el disulfuro de carbono. El éter es uno de los disolventes orgánicos más importantes y se usa con frecuencia en el laboratorio como disolvente de grasas, aceites, resinas y alcaloides, entre otros compuestos. La mezcla de vapor de éter y aire es muy explosiva; además, con el tiempo el éter puede oxidarse parcialmente formando un peróxido explosivo. Por lo tanto, el éter debe almacenarse y manejarse con mucho cuidado. Se usa principalmente como disolvente, como materia prima para fabricar productos químicos y como anestésico.
Descubierto probablemente en el siglo XIII, el éter sigue preparándose mediante una de las reacciones orgánicas más antiguas calentando etanol con ácido sulfúrico concentrado. Hay que controlar cuidadosamente la temperatura para que oscile entre 130 y 150 °C, porque a temperaturas mayores el éter reacciona produciendo gas eteno. El éter en bruto se purifica agitándolo con agua de cal (para eliminar los contaminantes ácidos), después con cloruro de calcio anhidro (para extraer el alcohol sin reaccionar y la mayoría del agua) y volviendo a destilar. Aunque contiene pequeñas cantidades de agua, este éter es útil para la mayoría de las aplicaciones, incluso para el uso quirúrgico. Si se vuelve a destilar en presencia de pentóxido de fósforo o sodio metálico, el producto final, éter absoluto, no contiene ni agua ni alcohol.
[2]
3.8

Polarímetro, aparato que sirve para medir el giro del plano de polarización de la luz provocado por una sustancia ópticamente activa (véase Actividad óptica).
Un polarímetro sencillo consta de una fuente de luz, un polarizador, un analizador y las lentes y diafragmas necesarios para regular el haz de luz. La sustancia que se quiere estudiar se coloca entre el polarizador y el analizador, y si se trata de un líquido se introduce en un tubo de longitud conocida.
Su uso práctico permite estudiar los materiales sólidos utilizando las birrefringencias locales creadas por las deformaciones de los materiales, fenómeno que se conoce con el nombre de fotoelasticidad.
El polarímetro se utiliza en la industria azucarera para determinar la concentración en azúcar de los jugos azucarados. El polarímetro recibe, en este caso, el nombre de sacarímetro, y la escala de lectura en el analizador, graduado a menudo en grados sacarimétricos, permite seguir por medidas directas las variaciones de la concentración. Un grado sacarimétrico corresponde a una concentración de 1 gramo de sacarosa por cada 100 gramos de disolución.
[3]



3.9. Aplicación: fármacos quirales: Ibuprofeno y Talidomida.
A. Texto
Ibuprofeno, fármaco analgésico, o calmante suave del dolor. Fue patentado en Inglaterra en 1964. El ibuprofeno actúa inhibiendo la síntesis de prostaglandinas. Aunque la irritación que produce sobre la mucosa gástrica es menor que la de la aspirina, sigue siendo necesaria prescripción médica para su uso en niños pequeños, y puede ser origen de lesión renal en ancianos.
[4]
Talidomida, fármaco que produce malformaciones fetales graves si es administrada durante el embarazo. Introducida en 1957, la talidomida es un hipnótico o sedante no barbitúrico que, se pensaba, era muy seguro, incluso en sobredosis. Fue comercializado como fármaco que podía ser empleado durante el embarazo y cuyo uso era recomendado en este periodo. En 1961, se produjeron varios registros simultáneos en Sydney (Australia) y Hamburgo (Alemania) de bebés recién nacidos que presentaban focomelia, una malformación muy rara. La palabra deriva del griego para describir las extremidades de las focas y consiste en una deformidad en la que los brazos y las piernas no presentan huesos largos. Se comprobó que la causa de estas deformidades era la talidomida y que las madres de estos niños la habían tomado durante los tres primeros meses de embarazo. Más tarde, los experimentos en animales confirmaron que la talidomida era la causa de estas deformidades. Sin embargo, no se realizaron experimentos en hembras durante el periodo de gestación antes de autorizar el uso del fármaco, porque en la década de 1950 se pensaba que estos experimentos no eran necesarios.
La talidomida fue retirada del mercado en 1962 y se produjo un descenso a los niveles normales previos en el número de niños con focomelia. El desastre de la talidomida ha tenido un profundo efecto sobre las pruebas con medicamentos nuevos en todo el mundo. En la actualidad se prueban todos los fármacos nuevos para descartar la existencia de efectos secundarios graves durante el embarazo. También se recomienda que durante el embarazo sólo se utilicen los fármacos que lleven mucho tiempo en el mercado y que, en la medida de lo posible, las mujeres embarazadas intenten evitar cualquier tipo de medicamento durante el primer trimestre.
La talidomida es un teratógeno. La teratogénesis es el nombre que se le da a la formación de anomalías estructurales graves durante el desarrollo fetal. Los factores teratogénicos (otros ejemplos son la rubéola y los rayos X) actúan durante el periodo de la gestación denominado organogénesis, que va desde el día 17 hasta el 60 de embarazo y es el periodo en el que el embrión experimenta la organización estructural. El esqueleto y todos los órganos se forman durante la organogénesis. El tipo de malformaciones causadas por la talidomida depende del momento exacto y del número de días que se administra. Entre los días 21 y 22 de gestación la talidomida produce malformaciones en los oídos y en los nervios craneales; entre los días 24 y 27 focomelia en los brazos; entre los días 28 y 29 focomelia en los brazos y piernas; y entre los días 30 y 36 produce malformaciones de las manos y estenosis (estrechamiento) rectal.
[5]

B. Mapa conceptual
C. Actividad Reflexiva
D. Interpretacion de situaciones
E. Establecer condiciones
F. Planear hipotesis
G. Ejercicios generales.


MEZCLAS RACEMICAS

Los enantiómeros son esteroisómeros que son imágenes especulares y tienen las mismas propiedades químicas pero distintas propiedades farmacocinéticas y farmacodinámicas2. Debido a las propiedades que poseen los enantiómeros para desviar la luz polarizada en un plano, también se les denomina isómeros ópticos. Basándose en la dirección de esta rotación se les nombra D, "+", o dextrógiro si es en sentido horario y L, "-", o levógiro cuando es en sentido antihorario2.
Una mezcla racémica es aquella que contiene la misma cantidad de ambos enantiómeros. Casi todos los compuestos sintéticos quirales son mezclas racémicas, ya que las reacciones químicas tienen igual probabilidad de producir ambos enantiómeros. La importancia de las mezclas racémicas es debido a las distintas propiedades farmacocinéticas y farmacodinámicas de los enantiómeros que componen la mezcla. Hasta hace unos años, salvo la lidocaína, que carece de centro quiral, los anestésicos locales del tipo amida se presentaban como mezclas racémicas5. Actualmente, la industria farmaceútica ha logrado la síntesis de S-enantiómeros, que poseen una menor toxicidad sistémica. La ropivacaína es el S-enantiómero del 1-propil- 2',6'pipecolixilidido. Es el primer anestésico local comercializado en España como enantiómero puro en un intento de disminuir los efectos tóxicos de la mezcla racémica de bupivacaína. Muchos estudios han puesto de manifiesto que el isómero L de la bupivacaína es menos cardiotóxico que el isómero D6. De aquí deriva el concepto de la enantioselectividad farmacológica que puede ocurrir en cualquier lugar del organismo donde un fármaco quiral interaccione con un centro quiral endógeno2. Por esto la levobupivacaína y la ropivacaína presentan unas propiedades farmacológicas hasta ahora desconocidas en la práctica clínica diaria de la anestesia.
















[1]"Butanol", Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

[2]"Éter (química)", Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

[3]"Polarímetro", Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

[4]"Ibuprofeno", Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

[5]"Talidomida", Enciclopedia Microsoft® Encarta® 99. © 1993-1998 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.