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consejos para estudiar quimica organica

Consejos para estudiar química orgánica (I): cómo no “comerse” carbonos

Estás en el examen de química orgánica y te encuentras con una reacción donde debes unir dos moléculas que tienen carbonos, por ejemplo reactivo de Grignard con cualquier otra. Como sabes que dominas el tema, vas directamente a “pintar” el producto, fiándote de tu vista y ¡ay amigo!, acabas de comerte un carbono que te dará al traste con el ejercicio!

Y es que los enlaces cuando las moléculas no están desarrolladas es muy fácil olvidarlos. Por eso inauguro hoy la siguiente sección:

 Consejos para estudiar química orgánica

Veremos en primer lugar “cómo no comerse carbonos” siguiendo una reacción de adición.

Para evitar que esto ocurra puedes hacer dos cosas muy sencillas:

Opción 1: Utiliza la forma semidesarrollada

Al dibujar los carbonos te será más fácil visualizar su enlace. Pero esta opción también tiene sus inconvenientes:

  • puede no ser muy adecuada si la molécula es grande. Aunque sólo desarrolles la parte que te interesa te llevará un poco más de tiempo concentrarte con esto.
  • además, aún así puede que consideres que es el mismo carbono el último de una molécula y el primero de la siguiente (suena un poco “absurdo”, pero es mucho más común de lo que te piensas).

Opción 2: “Copia y pega” los reactivos

Dibuja el producto con los reactivos idénticos a cómo estaban antes de reaccionar, y simplemente pon un enlace entre ellos. Márcalo para distinguir dónde va y ahora coloca el producto final de la forma correcta.

Opción 3: Cuenta. No hay más.

Simplemente numera los carbonos que tienes antes de que reaccionen y debes tener los mismos en el producto que se forme.De esta forma tendrás siempre el número de carbonos correctos.

consejos estudiar química orgánica número correcto carbonos

 

¿Qué técnica sigues tú? ¿Vas directamente, utilizas forma semidesarrollada o cuentas?

Si necesitas consejos personalizados para estudiar química orgánica, atendiendo a tu forma de estudio y tus preferencias puedes solicitar una asesoría de técnicas de estudio en este enlace

 

 

sintesis de cetonas

Síntesis de cetonas: 4 vías para obtenerlas

sintesis de cetonas

Las cetonas pueden ser tanto productos finales como intermedios para la síntesis de otros compuestos. Su obtención puede darse a través de varias vías más o menos directas. Vamos a ver aquellas más rápidas y donde tenemos que dar menos pasos.

Síntesis de cetonas a partir de alcoholes secundarios

La obtención de cetonas a partir de la oxidación de alcoholes secundarios es la forma más rápida y sencilla de sintetizarlas (los alcoholes primarios no valen porque darán aldehídos).

 

sintesis de cetonas a partir de alcoholes secundarios

Se pueden emplear varios reactivos para esta oxidación como dicromato sódico/potásico, permanganato potásico o PCC.

 

Síntesis de cetonas a partir de alquenos: ozonolisis

Los alquenos también pueden dar cetonas a través de la reacción de ozonolisis. En ella se obtiene un intermedio cíclico entre el alqueno y el ozono, que tras reducirse genera dos compuestos con grupo carbonilo. Al menos uno de los carbonos que forman el doble enlace no debe contener hidrógenos, porque si no sólo se formarán aldehídos.

síntesis de cetonas a partir de alquenos en ozonolisis
Obtención de una cetona y un aldehído en reacción de ozonolisis

(Si quieres saber más sobre las reacciones de alquenos puedes obtener aquí la “tabla de reacciones de alquenos” donde encontrarás todas resumidas)

 

Síntesis de cetonas a partir de alquinos terminales: hidratación catalizada en medio ácido

La hidratación catalizada en medio ácido de alquinos terminales es muy similar a la oximercuración/desmercuración de alquenos. Con alquinos, se obtiene un alqueno hidratado por adición Markovnikov. Para ello se hace reaccionar el alquino con un derivado de mercurio (sulfato mercúrico -HgSO4-), formando el ión mercurinio que es mucho más reactivo ante el ataque de moléculas de agua para posteriormente ser hidratado.

Este alqueno hidratado tiene la forma de enol, el cual va a intercambiarse por tautomería con su cetona correspondiente.

síntesis de cetonas a partir de alquinos terminales
Obtención del enol que tautomeriza a cetona

Síntesis de cetonas a partir de benceno

Los anillos aromáticos como el benceno pueden reaccionar con haluros de ácido (RCO-X) en presencia de un ácido de Lewis para dar lugar a cetonas. Este ácido es necesario para que el haluro de ácido sea más reactivo ante el benceno, y vaya sí lo es, porque se convierte en carbocatión, ideal para la reacción de adición electrófila que se lleva a cabo.

Síntesis de cetonas por acilación Friedel-Krafts

 

Otros métodos para la síntesis de cetonas

Los ejemplos que te he comentado son la obtención directa de las cetonas a partir de los correspondientes compuestos. Ahora depende del sustrato del que partas para poder llegar al alcohol, alqueno o alquino que hemos utilizado como ejemplo. Esto es lo que hará que la reacción tenga más o menos pasos.

Si partimos de un alcano, este sólo puede dar reacciones de halogenación radicalaria (y de combustión que no nos interesa en este aspecto), por lo que podemos obtener un haluro de alquilo. Este haluro puede dar una reacción de sustitución SN2 formándose un alcohol. También puede formar un alqueno vía eliminación E2. Ahora ya puedes oxidar el alcohol o hacer ozonolisis con el alqueno para obtener la cetona.

 

síntesis de cetonas a través de varios compuestos
Vías para la obtención de cetonas. Todas pueden darse en ambos sentidos, pero solo indico la de alcohol-alqueno porque es la única que nos interesa como reversible para añadir una vía más como síntesis de cetonas.Imagen: Garpepharma

Puedes seguir rizando el rizo y dar todavía una reacción de eliminación sobre el alqueno para generar el alquino y hacer una mercuración, pero como ves, ¡es añadir muchas etapas que te supondrán mucho tiempo y dinero para tanto reactivo! Por lo que debes definir muy bien el compuesto del que partes. Lo mejor es que cojas los compuestos que hemos explicado, que son los que darán reacciones directas para la obtención de cetonas (son las reacciones marcadas con flecha roja en la imagen).

 

imagen portada: modificada de Pixabay

reacciones de alquenos y su estereoquímica

Reacciones de alquenos

reacciones de alquenos y su estereoquímica

Hoy vamos a ver de una forma muy resumida todas las reacciones de alquenos. Las he agrupado desde el punto de vista del mecanismo  que siguen, orientándome hacia la estereoquímica y regioquímica a las que dan lugar.

Si quieres al final del post podrás descargarte una tabla donde tendrás la regioquímica y estereoquímica de cada una de las reacciones, para tenerlo todo junto de un vistazo y a la hora de hacer ejercicios te será mucho más fácil. Tenla al lado siempre cuando estudies, y verás cómo en muy poco tiempo tienes toda la info en tu cabeza.

 

Vía carbocatión = estereoquímica syn +anti

Hay reacciones de alquenos donde se da una estereoquímica syn +anti, y esto se debe a que ocurren vía carbocatión. Recuerda que un carbocatión es plano, por lo que tiene la misma probabilidad de ser atacado por encima como por debajo del plano. Así se pueden generar compuestos donde todos los grupos se formen en un solo lado (adición syn) o bien que sea atacado por ambos lados a la vez (adición anti). Este es el caso de la hidrohalogenación y de la hidratación catalizada en medio ácido.

 

 

carbocation plano
Carbocation plano puede ser atacado por la parte de arriba o la de abajo. Imagen: Propharma Academy

 

Vía anillo de tres miembros = estereoquímica anti 

En el caso de las reacciones de alquenos, todas las reacciones que tienen estereoquímica anti se deben a un intermedio de la reacción donde se ha formado un ciclo: el ión mercurinio, ión halonio, o un epóxido, todos ellos están formados por un ciclo de tres eslabones.

 

iones onio reacciones alquenos
Ióm mercurinio, ión halonio y epóxido, los tres son ciclos de tres eslabones. Imagen: Propharma Academy

 

Al tener esta estructura, el grupo atacante debe hacerlo por el lado opuesto a donde se encuentra ya el primer grupo, quedando así una estructura anti.

 

Mecanismo apertura halonio formación halohidrina
Ataque del nucleófilo por el lado opuesto a donde se encuentra el halógeno, formándose en este caso una halohidrina. Imagen: Propharma Academy

Esta vía la siguen las reacciones de oximercuración, halogenación, formación de halohidrinas y dihidroxilación anti.

 

La regioquímica es irrelevante

En algunas reacciones de alquenos su regioquímica es irrelevante, no se tiene en cuenta ya que en ambas posiciones se va a unir el mismo tipo de átomo. Es el caso de la hidrogenación catalítica (incorpora dos hidrógenos), la halogenación (dos átomos del mismo halógeno) o la dihidroxilación (dos grupos OH).

 

Es el mismo tipo de átomo el que se une a cada carbono del doble enlace, por lo que la regioquímica no es importante. Imagen: Propharma Academy

 

 Vía Intermedio concertado = estereoquímica syn

En las reacciones que transcurren formándose un intermedio concertado, los nuevos enlaces que se forman sólo pueden hacerlo por el mismo lado de la molécula debido precisamente a este intermedio, de ahí que sea una adición syn.

 

Intermedio concertado del hidroborano con un alqueno
Intermedio concertado del hidroborano con un alqueno. Imagen: Propharma Academy

En este apartado tenemos la hidroboración y de la hidrogenación catalítica.

 

Ozonolisis

La ozonolisis es una reacción de alquenos donde se rompe la molécula de la que partimos, formándose dos grupos carbonilos. Esta reacción no da lugar a contemplar qué carbono será atacado ni qué enantiómero va a dar, por lo que la regioquímica y la estereoquímica de esta reacción son irrelevantes.

 

Ahora sí, si quieres tener resumidas cada una de las reacciones de alquenos indicando su regioquímica, estereoquímica y la vía que siguen, clica en el botón de aquí abajo y podrás descargártela.

 

Descargar tabla

 

¡Espero que me cuentes si te ha sido útil!

juegos interactivos química orgánica

Juego interactivo de química orgánica: quién es quién

juegos interactivos química orgánica

 

¿Cuántos nombres de reacciones tienes en la cabeza y no sabes cual es cual?

Son muchos los químicos que a lo largo de la historia han dado su nombre a diferentes reacciones o principios de química, y para nosotros que nos toca estudiarlos todos de golpe al final no sabemos quién es quién.

Por eso te invito a que participes en este juego interactivo de química orgánica  donde podrás relacionar el nombre de diferentes químicos con la reacción o principio que lleva su nombre. Te ayudará tanto a repasar como a estudiar desde el principio en el caso de que no conozcas alguna de las posibilidades.

Puedes acceder al juego a traves del link que está aquí abajo o de la página “juegos de química orgánica” que he creado.

Cuéntame en los comentarios qué puntuación has obtenido y si te ha parecido fácil o difícil.

¡Te espero!

Jugar a quién es quién

 

Imagen portada: modificada de Freepik

Reacciones de sustitución nucleofílica SN2

Reacciones de sustitución nucleofílica SN2

Reacciones de sustitución nucleofílica SN2

Las reacciones de sustitución nucleofílica bimolecular SN2 son muy comunes en química orgánica. Aparentemente muy sencillas, y realmente lo son, pero con las prisas de querer saber “qué producto va a dar” no tenemos en cuenta detalles que son importantes para entenderla bien y hacerlo correctamente. Vamos a verlo con alguno de esos detalles.

¿Qué es una Sustitución nucleofílica bimolecular “SN2”?

Del largo nombre sustitución nucleofílica bimolecular podemos sacar dos datos:

  1. Se da el intercambio de un grupo nucleófilo que entra por un haluro que sale.
  2. Es bimolecular, o lo que es lo mismo: en un paso de la reacción “conviven” dos compuestos a la vez: el haluro de alquilo y el nucleófilo que entra.

¿Qué compuestos dan una sustitución nucleofílica bimolecular – SN2?

Lo más común es que el sustrato sea un haluro de alquilo primario o secundario, y que este sea atacado por un nucleófilo. Un haluro de alquilo terciario nunca podrá dar este tipo de reacción, ya que el nucleófilo debe atacar directamente al carbono donde se encuentra el haluro y la llegada hasta él se verá dificultada por el resto de la molécula.

SN2 impedimento haluros sustituidos
Interacción del nucleófilo con haluros según su grado de sustitución.

 

¿Cómo es el mecanismo de una sustitución nucleofílica bimolecular – SN2?

Lo primero a tener en cuenta es que se trata de un mecanismo concertado, donde los dos pasos que ocurren en dicha reacción se dan a la vez. Así que tenemos a la vez el ataque del nucleófilo que entra y la pérdida del grupo saliente.

mecanismo SN2 reacción sustitución nucleofílica bimolecular
Mecanismo concertado de una reacción SN2

 

El nucléofilo, que tendrá pares de electrones libres,atacará al carbono parcialmente positivo por el efecto de inducción del halógeno, compartiendo sus electrones con él.  Así la flecha con el movimiento electrónico irá del nucleófilo al carbono parcialmente positivo. Puedes verlo más claro en la imagen de abajo.

Pero ojo, el grupo saliente (el haluro) saldrá a la vez, llevándose consigo también un par de electrones. Aquí la flecha saldrá del centro del enlace que se rompe, apuntando al haluro que se los lleva.

Como ya hemos dicho, las dos etapas son simultáneas, generándose un estado de transición donde por un lado se está rompiendo un enlace con el grupo saliente y se está formando uno nuevo con el nucléofilo. Estos enlaces que se rompen y crean a la vez se representan con líneas de puntos, dentro de un gran corchete que cubre toda la molécula. Por fuera de este corchete, en la esquina superior derecha, se añade una doble cruz.

 

mecanismo SN2 con estado transición
Mecanismo de SN2 con estado de transición

 

Vale, ya tienes el producto que se genera en la SN2, y ahora empiezas a pensar, ¿esto se queda así, tengo que añadirle si es el mayoritario o no, si es R o S o qué hago? Pues sí, te queda un paso más, vamos a verlo a continuación.

 

¿Cuál  es la estereoquímica de una sustitución nucleofílica bimolecular – SN2?

Una SN2 es estereoespecífica porque el producto que se genera depende del sustrato de partida.

Por eso no te quedes mirando el producto final solamente, mira también el sustrato que te indicará lo que tienes que hacer.

Con una SN2 recuerda siempre que cuando partes de una molécula quiral, se produce una inversión de la configuración.  Así que si al principio tenías un sustrato R, pues tendrás un producto S, y viceversa.

Esto se debe a que el nucleófilo debe entrar por el lado opuesto del que se encuentra el grupo saliente, provocándose un efecto como un paraguas invertido por mucho viento un día de lluvia.

SN2 inversión configuración estereoespecificidad
Inversión de configuración en SN2

 

¿Qué disolvente se emplea en una sustitución nucleofílica bimolecular – SN2?

Los disolventes más apropiado son los polares apróticos. Como su nombre indica son polares, pero carecen de protones que puedan crear puentes de hidrógeno con cargas negativas o zonas de alta densidad electrónica como son los nucleófilos. Así las cargas positivas quedarán estabilizadas por los pares de electrones libres del  oxígeno que contiene disolventes como la acetona, acetonitrilo, dimetilsulfóxido (DMSO) o dimetilformamida (DMF), y el nucleófilo quedará siempre listo para atacar al haluro.

efecto disolvente aprótico en SN2
Efecto de disolvente aprótico en SN2. Imagen: Propharma Academy

 

¿Te ha quedado alguna duda con las SN2? Pues ya estás tardando en preguntarme! 🙂

 

Imágenes: Todas las imágenes de este post han sido creadas por Propharma Academy

 

hibridación orbitales atómicos sp3, sp2, sp

Hibridación de orbitales atómicos sp3, sp2 y sp

hibridación orbitales atómicos sp3, sp2, sp

La hibridación de orbitales atómicos es necesaria para un mejor acoplamiento de los átomos y poder así unirse más fácilmente. Esto se debe tanto a la forma que toman en el espacio las moléculas resultantes de dicha unión como por el alejamiento entre sí de los electrones para situarse lo más alejados posibles y ser más estables. Esto se consigue con hibridaciones sp3, sp2 y sp de los orbitales atómicos según el tipo de enlaces que tengan los átomos en una molécula.

Pero para que entiendas mejor cómo se hibridan, empezaremos por recordar qué son dichos orbitales, cómo son y cómo se llenan de electrones. Después de repasar esto, la hibridación será pan comido. ¡Vamos a ello!

 

¿Qué son los orbitales atómicos?

Los orbitales son una región del espacio alrededor del núcleo del átomo donde es más probable encontrar sus electrones. Existen varios tipos de orbitales:

-los orbitales s: son de forma esférica y son los de menor energía

-los orbitales p: tienen forma de doble lóbulo que se encuentra por encima y por debajo del plano. Hay tres orbitales de este tipo, los cuales se diferencian en su orientación espacial. En función de esta, se les llama px, py y pz.

tipos de orbitales atómicos p
Imagen: Propharma Academy

También tenemos los orbitales d y f, pero estos apenas se usan en los elementos que estudia la química orgánica, por lo que no vamos a hablar de ellos.

Ahora, ¿cómo se colocan los electrones en estos orbitales?

¿Cómo se llenan los orbitales atómicos?: la configuración electrónica de los electrones

La configuración electrónica de los electrones  nos dice los orbitales que están ocupados y con cuántos electrones en cada uno. Recuerda que la tabla periódica te puede ayudar mucho en este aspecto, ya que todos los elementos del primer grupo tienen configuración electrónica s1, o lo que es lo mismo, un electrón en su capa más externa (también llamada capa de valencia), dispuesto a formar enlaces con otros átomos.

Así sucesivamente, los elementos del grupo 2 tienen configuración s2 y por tanto 2 electrones en el orbital s. Lo mismo ocurre llegando al grupo 13 (saltamos la parte de metales que son configuración d-f), que es s2p1 teniendo dos electrones en un orbital s y uno en el p, y así sucesivamente.

 

Imagen: Pixabay

Recuerda también que en el caso de orbitales degenerados, es decir, de igual energía (como es el caso de los tres orbitales p), los electrones tienden a colocarse de uno en uno hasta que estén todos los orbitales ocupados, y luego se siguen rellenando (Regla de Hund) hasta tener como máximo dos electrones de spin opuesto en cada orbital (Principio de exclusión de Pauli).

¿Por qué es necesaria la hibridación de orbitales atómicos?

La hibridación no es más que la combinación de diferentes orbitales. Como te decía al principio, gracias a esto se minimiza la repulsión entre electrones y se mejora el acoplamieno entre diferentes átomos. Vamos a ver los ejemplos más sencillos de los tres tipos de hibridaciones que existen:

Hibridación de orbitales atómicos sp3

La hibridación sp3 es la combinación de un orbital s con 3 orbitales p.

Veamos el ejemplo más sencillo,  el metano.

Te aconsejo que al principio siempre hagas la estructura desarrollada para visualizar mejor los enlaces.

metano estructura desarrollada

Vemos que el carbono está enlazado a cuatro átomos, por lo que tiene 4 electrones desapareados formando enlaces sencillos (también llamado enlace sigma). Normalmente solo hay dos electrones desapareados (como vemos en la tabla periódica pertenece  al grupo s2p2), pero uno de los electrones apareados del orbital s2 promociona, es decir, pasa de estar en el orbital s al p, un orbital de mayor energía. Así ya tenemos 4 electrones listos para enlazar.

Pero hay algo más. Los electrones tienden a colocarse lo más separados posible los unos de los otros, y para ello, tiene que modificarse el ángulo de los orbitales, ya que normalmente estarían formando 90 grados y en el metano, forman 104.5º. Esto se consigue mediante la hibridación, solapando en este caso como decíamos el orbital s con los 3 p que contienen electrones para tener 4 electrones desapareados y en consecuencia 4 orbitales híbridos sp3.

Ahora es cuando ha adquirido su forma tetraédrica, teniendo los electrones lo más separados posibles, y así cumple con la teoría de la repulsión de los electrones de valencia.

Hibridación de orbitales atómicos sp3
Orbitales hibridados sp3. Imagen: Propharma Academy

Al hibridar, la forma del orbital cambia, representándose con un lóbulo de tamaño normal y otro más pequeño, en vez de dos iguales.

Ojo: al hibridar el número de orbitales no cambia, si partíamos de 4 orbitales normales seguiremos teniendo 4 orbitales híbridos.

 

Hibridación de orbitales atómicos sp2

En este caso se trata de la combinación de un orbital s con dos p que están alojados en un mismo plano y con una estructura triangular. Así se generan 3 orbitales híbridos sp2 y queda libre un orbital p. Veamos esto en la molécula de etileno.

Empieza siempre representando la estructura desarrollada para ver más claros los enlaces.

etileno estructura desarrollada

Aquí tenemos enlaces sencillos de los hidrógenos con los carbonos y entre los carbonos hay un enlace doble. Vamos a ver cómo es esto.

La configuración electrónica de cada átomo es igual que en el caso del metano. Sólo varía el número de átomos con los que enlaza. Cada carbono enlaza con tres átomos, por lo que solo emplea 3 electrones desapareados y deja libre uno en un orbital p. Así los electrones que se usan son uno del orbital s y dos de orbitales p, quedando hibridación sp2. El electrón que ha quedado desapareado se unirá al otro carbono pero a través de un orbital sin hibridar, formándose un enlace pi o enlace doble. Este orbital se encuentra por encima y por debajo del plano, y aunque se representa uniéndose por ambos lados, en realidad, solo se forma un enlace, ya que sólo tiene un electrón.

Hibridación de orbitales atómicos sp2
Hibridación sp2. Imagen: Propharma Academy

Hibridación de orbitales atómicos sp

Este tipo de hibridación se da entre un orbital s y un orbital p, como ocurre en el acetileno, adquiriendo una estructura lineal.

acetileno hibridación orbitales atómicos

Esta molécula presenta enlaces sencillos entre los átomos de carbono y los de hidrogeno e  incluso otro enlace de este tipo entre los dos carbonos. Los otros dos enlaces que se forman entre los carbonos son enlaces pi que provienen del enlace entre electrones de orbitales p sin hibridar.

Así de los cuatro electrones despareados que tiene el carbono una vez ha promocionado, dos se encontrarán en  orbitales híbridos sp y dos en orbitales p sin hibridar.

Hibridación de orbitales atómicos sp
Hibridación sp. Imagen: Propharma Academy

 

 

¿Te ha quedado claro ahora cómo se produce la hibridación de orbitales atómicos? Cualquier duda que tengas puedes dejármela en los comentarios.

 

imagen modificada: Pixabay

Configuración R /S de carbonos asimétricos o quirales

Configuración R/S de carbonos asimétricos con la rivastigmina

Hola Propharma.He decidido empezar por uno de los puntos de la química orgánica que más traen de cabeza a la hora de estudiar esta asignatura: la configuración R/S de carbonos asimétricos. Para ello voy a basarme en un medicamento empleado en el tratamiento del alzheimer, la rivastigmina. Como ya irás viendo, no me gusta soltar sólo la parte más química estrictamente hablando, sino que también conozcas un poco en qué consiste este medicamento. Asi que te cuento algo más sobre él, pero si quieres ir rápidamente a saber cómo conocer la configuración R/S de carbonos asimétricos puedes ir directamente un poco más abajo.

Configuración R /S de carbonos asimétricos o quirales

¿Qué es la rivastigmina y cómo funciona?

Como te decía, la rivastigmina es uno de los medicamentos empleados en el tratamiento del alzheimer. Exelon, Nimvastid o Prometax son algunos de sus nombres comerciales.

En esta enfermedad, una de las alteraciones que se produce es la falta del neurotransmisor acetilcolina, el cual se encarga de regular una gran cantidad de tareas en nuestro cuerpo.

Para subsanar esta falta, se administran medicamentos que permiten mantener unos niveles de acetilcolina más normalizados y así ralentizar los síntomas de la enfermedad. Este es el caso de la rivastigmina, perteneciente al grupo de los inhibidores de acetilcolinesterasas, unas enzimas que van degradando la acetilcolina. Con la rivastigmina se ralentiza esta degradación, permitiendo unos niveles más altos del neurotransmisor.

Una vez hechas las presentaciones, vamos a la parte en la que vas a tener que trabajar.

Configuración R/S de carbonos asimétricos con la rivastigmina

El nombre sistemático de la rivastigmina es el  (S)-3-[1-(dimetilamino)etil]fenil N-etil-N-metilcarbamato.

rivastigmina nomenclatura química orgánicaconfiguración estreoisómeros
Molécula de rivastigmina. Fuente: wikipedia

Desde luego que a simple vista este peazo’ nombre asusta, pero tranquilo, mírala con detenimiento y verás como todo toma su sitio. Aunque podríamos sacarle “mucha chicha” a esta molécula para repasar varios conceptos, vamos al querealmente nos importa en este momento: la notación R/S de centros quirales.

¿Qué es la configuración R/S de carbonos asimétricos?

La configuración, notación o nomenclatura R/S corresponde a la misma idea. Se trata de identificar cómo se desvía  un plano de luz polarizada que pasa a través de una molécula con al menos un carbono asimétrico. Si es de configuración R, el plano de luz se desviará hacia la derecha, y si es S, hacia la izquierda. Ya te contaré en otra ocasión cuál es la utilidad de todo esto. Ahora voy a descifrarte qué es un carbono asimétrico, y explicarte según las reglas de Cahn-Ingold-Prelog cómo saber si su configuración es R o S, y para ello, vamos a seguirnos basando en la rivastigmina.

Primer paso: encontrar los carbonos asimétricos/quirales presentes en la molécula.

La S que aparece en el nombre sistemático de la rivastigmina nos indica que sólo hay un carbono asimétrico o quiral (es lo mismo) existente en la molécula. Si hubiera más de un carbono asimétrico se tendría que indicar el número de cada carbono al que pertenece esa configuración, por ejemplo 2R 4S. En este caso, vamos a ver cómo buscar el único que hay en esta molécula.

Para ello, debemos buscar el carbono que está enlazado a cuatro sustituyentes diferentes, por lo que un carbono CH3 o CH2 (que contiene 3 y 2 hidrógenos respectivamente) no puede ser asimétrico, y un carbono con algún doble enlace tampoco, porque en ese caso estaría enlazado a 3 átomos y no cuatro, por lo que tampoco valdría.

Así que si te fijas, sólo hay un carbono en toda la molécula que tenga cuatro sustituyentes diferentes, y es aquel que está enlazado a:

  1. un grupo dimetilamino
  2. un hidrógeno
  3. un metilo
  4. la parte del [fenil N-etil-N-metilcarbamato].
configuración carbono asimétrico rivastigmina
Grupos unidos al carbono asimétrico de la rivastigmina. Imagen modificada de wikipedia.

 

 

Segundo paso: Identificar los átomos unidos directamente al carbono asimétrico

Necesitamos fijarnos en cuáles son esos átomos para ordenar esos grupos,así que tenemos nitrógeno, hidrógeno y dos carbonos.

 

Tercer paso: Ordenar esos átomos (y en consecuencia los grupos asociados) por orden de prioridad según su número atómico

Así tenemos el nitrógeno con Z=14, por lo que tendrá el número de preferencia 1 y el hidrógeno (Z=1) el último.

Pero ahora, los dos átomos que quedan sin determinar son dos carbonos de evidentemente, igual valor de Z (12), ¿qué hacer ante la igualdad de número atómico? Pues seguir buscando en los átomos adyacentes de cada uno de ellos hasta que encuentres alguna diferencia, y ahí, volver a fijarte en el de mayor número atómico.

En la rivastigmina, está claro que el número dos será para el carbono perteneciente al anillo de fenilo, ya que ese carbono está a la vez unido a otro carbono, sin embargo, el que está unido directamente al carbono asimétrico sólo se une a hidrógeno, así que la cosa queda así:

Configuración carbono asimétrico rivastigmina
Orden de grupos del carbono asimétrico de rivastigmina.Imagen modificada de Wikipedia

 

 

Cuarto paso: Colocar la molécula para que el sustituyente de menor número atómico quede hacia detrás.

En este caso, ya vemos que el hidrógeno está puesto hacia la parte de atrás del plano, así que podemos pasar a la última etapa.

 

Quinto paso: Determinar el sentido de la secuencia 1-2-3 para otorgar finalmente la configuración R/S

Si la secuencia 1-2-3 sigue el sentido de las agujas del reloj, el carbono asimétrico tendrá configuración R.

Por el contrario, si la secuencia va en sentido contrario, será configuración S

En la rivastigmina, los grupos están colocados en sentido contrario a las agujas del reloj, por lo que tiene configuración S.

configuración carbono asimétrico rivastigmina
Configuración S de la rivastigmina. Imagen modificada de Wikipedia

 

Espero haberte resuelto las dudas de cómo asignar la configuración R/S de carbonos asimétricos o quirales. Más adelante te enseñaré ejercicios resueltos y la utilidad que tiene todo esto.

 

Cuéntame, ¿qué molécula intentabas analizar para saber su configuración R/S?