H - Web del Profesor

Universidad de Los Andes
Facultad de Ciencias
Departamento de Química
Laboratorio de Organometálicos
TOPISMO
TOPISMO
I. Romero

TOPISMO
• Concepto de proquiralidad.
• Topismo: homotopía, enantiotopía y diasterotopía.
• Reacciones de centros quirales y proquirales
• Topismo y actividad biológica.
• Topismo y síntesis asimétrica.
• Topismo y RMN
• Estereoisomería
• Enantiómeros
• Diasterómeros
fluoxetina

Estereoisomería
Estereoisomer
Isómeros
Estructurales
Espaciales –
Configuracionales
Estereoisomería
Glucosa - Fructosa
Diasterómeros
Plano Especular
Enantiómeros

Diasterómero
Diaster mero
HO
HO
Acido Tartárico
COOH
H
H
COOH
H
HO
COOH
OH
H
COOH
D-Eritrosa
Isómeros espaciales que no son imágenes especulares entre si
D-Treosa

Azúcares C 6 H 12 O 6
Glucosa - Galactosa
H OH
H OH
HO H
H OH
H
HO
CH 2 OH
HO
O
Glucosa
O OH
OH
OH
H
OH
H OH
HO H
HO H
H
P.F. 146°
CH 2 OH
O
HO
Alosa – Altrosa - Glucosa
Manosa – Gulosa - Idosa
Galactosa - Talosa
Galactosa
HO
O OH
OH
OH
P.F. 167°

Enantiómero
Enanti mero
L-Valina
D-Eritrosa
D-Valina
L-Eritrosa
Isómeros espaciales que son imágenes especulares no superponibles entre si

Enantiómero
Enanti mero
(S)-(+)-Alanina
Propiedades físicas
Propiedades ópticas
(R)-(-)-Alanina
Propiedades espectroscópicas
Propiedades cromatográficas
Alanina

Configuración Absoluta
Isómero S
Ordenamiento de grupos pioritarios
Isómero R

(+)-Alanina (-)-Alanina
Interacción con la luz
Plano de luz
polarizada
polarizada
Plano desviado de luz
polarizada

Luz polarizada
+
Producto único
Dextro
Levo
Exceso enantiomérico vs racemización
Luz polarizada
+
Mezcla
Con un producto
mayoritario
Dextro
Levo
Exceso
Enantiomérico
Rotación del plano
de luz depende del
producto en exceso

Luz polarizada
+
Mezcla 1:1
Dextro
Levo
Racemato
No se observa
rotación aparente
del plano de luz
polarizada

Separación
enantiomérica

Enantiómero R Racemato R + S

Ácido R Ácido S
Sal o par iónico
ácido R y amina S
Amina S
ópticamente activa
Sal o par iónico
ácido S y amina S
acidificar acidificar
Ácido R Ácido S

Fluoxetine
Mezcla enantiomérica
Columna: ULTRON ES-O 4.6 x 150mm
F. móvil: 25/75 EtOH / 20mM KH 2 PO 4
pH 5.5 (NaOH)
Vel. flujo: 0.8 mL/min
Temp: ambiente
Detector UV: λ máx 225 nm
Tiempo de retención (min)

Ciclodextrina

Proquiralidad
Proquiral
Quiral
Moléculas proquirales Moléculas quirales

Proquiralidad
*
Proquiral
*
H → OH
Proquiral Proquiral
Molécula Quiral
Obtención de diasterómeros
vs
Obtención de enantiómeros
+ H 2
*

Topismo
Relación estereoquímica entre los átomos o grupos
sustituyentes en una molécula
Homotópico
Diasterotópico
Enantiotópico

Homotópico
Homot pico
Metano
Aquiral Aquiral
Cloroformo
Metilbenceno
H
H
H
H
H
H
H
H

Diasterotópico
Diasterot pico
Su sustitución produce pares diasteroméricos

1,3-dicloro-2-propanol (S)-1-cloro-2-propanol
Diasterómero (S,S) Diasterómero (S,R)

Enantiotópico
Enantiot pico
Producto A
Transformación
asimétrica
Grupos enantiotópicos
Transformación
asimétrica
Imagen especular
Producto A
Su sustitución produce pares enantoméricos

Isómero S
Isómero R

Reacciones de centros
quirales y proquirales
Generación de mezclas racémicas

Se generan ambos enantiómeros en igual proporción

Reacción de sustitución SN1 – Via carbocatión

*
*
*
*
*
*
*

Reacción de sustitución SN2
Reacción de sustitución SN1
– Via carbocatión

Reacción de sustitución SN2

Inversión de
Walden
Retención
Inversión

Quiralidad a partir de “centros planares”

Cara Re Cara Si
Isómero S
Vista lateral
Cara Re
Ataque cara Re
Ataque cara Si
Isómero R
Cara Si

Proyección
Newman

Estereoselectividad y esteroespecificidad
enantioselectiva
vs
enantioespecífica
Dieno
Diasteroespecífica
Y
Eantioselectiva
Dienofilo
Síntesis
Aducto
diasteroselectiva
vs
diasteroespecífica
Diels-Alder

Topismo -
Actividad Biológica Biol gica
Actividad enzimática - estereoespecífica

Glicina
Alanina
Valina
Todo los
aminoácidos
naturales
Ocurren en
su forma
LEVO
Cisteína
Metionina
Lisina
Actividad Biológica – estereoquímicamente específica
Timina
Adenina
Guanina
Citosina

Mezcla racémica
Monoamina
oxidasa
hidrolasa
E. Coli
Buffer de fosfato a pH 7
99% ee luego de 24 horas a 37 °
Biocatálisis – estereoquímicamente específica

Talidomida
R-talidomida
Induce el sueño
Disminuye efectos
tempranos del embarazo
S-talidomida
Teratogénica
Talidomida
Actividad Biológica – estereoquímicamente específica

Isómero (-) : beta bloqueador – Tratamiento enfermedades cardíacas
Isómero (+) : Anticonceptivo

Quinina

Estricnina
Estimulación de todo el
sistema nervioso central,
agitación, dificultad para
respirar, orina oscura y
convulsiones, fallo
respiratorio, muerte cerebral.
La estricnina es un
alcaloide de la nuez vómica
y de otras especies del
género Strychnos.

Topismo
Síntesis ntesis Asimétrica
Asim trica
William
Knowles
Barry
Sharpless
Ryoji
Noyori
2001

AcO
MeO
H CO 2H
Ph
H 2
NHAc
P P
Ar Rh
H 2
ClRh(PPh 3) 3
Ar
Ph
AcO
97.5 % (S)
+
2.5 % (R)
MeO
H 3 O +
H
HO
CO 2 H
NHAc
HO
+
AcO
H
CO 2 H
NHAc
AcHN
(S) 50:50
MeO
(R)
DOPA
CO 2 H
H

97% ee
(S)-naproxeno
(+)-(S)-2-(6-methoxynaphthalen-2-yl)
propanoic acid

Epoxidación enantioselectiva del propeno

Topismo - RMN
Hidrógenos homotópicos
Magnéticamente equivalentes
Metanol
Hidrógenos enantiotópicos
Magnéticamente equivalentes

2-metilpropanol

Hidrógenos diasterotópicos
( c) 1.46ppm
2-butanol
Hidrógenos diasterotópicos
Magnéticamente NO equivalentes
Producen acoplamientos geminales

(a) 3.39 ppm
(d) 0.92 ppm
2-metil-1-propanol

H
H
H Me
H
OH
OH
H H
H
Me
OH
OH
H a H b
HO Me
HO
H
H
Me
OH
OH
H H

Excesos enantioméricos
O 2N
NO 2
O
N
H
(R)-(-)-3
O 2N
NO 2
O
N
H
(S)-(+)-3
Exceso R Racemato
Exceso S

Determinación de la
estereoespecificidad de una RX
NH 2
Condensación Grieco – Bahsas de tres componentes
+
CHO
+
CH 3 CN
TFA
Mecanismo concertado via Diels – Alder
Vs
Mecanismo en etapas via Mannich
H N
* *
*

HN
HN
*
*
H
*
*
H
H
H
O
O
HN
HN
H
H
H
H
O
EXU
END
ZXU
ZND
DA DA DA DA
*
*
EXD
*
*
*
*
*
*
ENU
O
HN
HN
*
*
H
*
*
H
H
*
*
H
ZXD
Tres centros quirales = 2 n = 2 3 posibles isómeros
O
O
HN
HN
*
*
H
*
*
H
H
H
O
*
*
ZNU
O

[A] [B]
[C]
[E 1 ]
[D]
[D 1 ]
[E]
[F]
[G]
[F 1 ]
[D]
H N
[G 1 ]
[B]
[E]
[A]
[C]
[J]
[H] [K] [I]
O
[H] [I]
[F] [G]
[J] [K]

[H 1 ]
[H]
[E 1 ]
[I]
[D]
[J] [K]
[D 1 ]
[E]
[F]
[G]
H N
[D]
[B]
[F 1 ] [G1 ]
[A]
[C]
[J]
[H] [K]
[I]
[E]
O
[F] [G]

[E]
[G]
[D]
[K]
[J]
[F]
[I]
[H]
[D]
[E]
[F]
[G]
[H] [J] [K]
H N
[D]
[B]
[A]
[C]
[J]
[H] [K]
[I]
[E]
O
[F] [G]

O
N
H
H
H
H
120,5
54,7
38,8
24,0
21,9
68,5
74,4
142,2
144,7
4,6
2,0
1,40-1,57
1,75-1,21
4,0-3,6
4,31
N
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
119,8
59,8 25,3
38,8
72,7 60,5
17,9
141 145,1
4,5 2,0
5,25
3,5-3,4
O
N
H
H
H
H
N
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H