i. DEFINICIÓNLa isomería es una propiedad de aquellos compuestos químicos que, con igual fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) de iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras químicas distintas, y por ende, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros, cuya fórmula molecular es C2H6O.

ii. CLASIFICACIÓNExisten dos tipos básicos de isomería: estructural y espacial.

1. ISOMERÍA CONSTITUCIONAL O ESTRUCTURAL Es una forma de isomería, donde las moléculas con la misma fórmula molecular tienen una diferente distribución de los enlaces entre sus átomos, al contrario de lo que ocurre en la estereoisomería.

Debido a esto se pueden presentar tres diferentes modos de isomería:

Isomería de cadena o esqueleto

Es la de aquellos compuestos en los que sus grupos funcionales están unidos en diferentes posiciones.

Un ejemplo es el pentano, del cual existen varios isómeros, pero los más conocidos son el isopentano y el neopentano.

Isomería de posición Los isómeros de este tipo tienen componentes de la cadena acomodados en diferentes lugares, es decir las cadenas carbonadas son diferentes, presentan distinto esqueleto o estructura.

Un ejemplo simple de este tipo de isomería es la del pentanol, donde existen tres isómeros de posición: 1-pentanol, 2-pentanol y 3-pentanol.

Isomería de grupo funcional

Aquí, la diferente conectividad de los átomos, puede generar diferentes grupos funcionales en la cadena. Un ejemplo es el ciclohexano y el 1-hexeno, que tienen la misma fórmula molecular (C6H12), pero el ciclohexano es un alcano cíclico o cicloalcano y el 1-hexeno es un alqueno.

Hay varios ejemplos de isomería como la de ionización, coordinación, enlace, geometría y óptica.

A. Isomería de cadena u ordenaciónVaría la disposición de los átomos de carbono en la cadena o esqueleto carbonado, es decir la estructura de éste, que puede llegar a ser lineal o bien tener distintas ramificaciones depende de su largo.

Por ejemplo el C4H10 corresponde tanto al butano como al metilpropano (isobutano ó terc-butano):

Butanon-butano

Metilpropanoiso-butano óterc-butano

Para la fórmula C5H12, tenemos tres posibles isómeros de cadena: pentano, metilbutano (isopentano) y dimetilpropano (neopentano). El número de isómeros de cadena crece rápidamente al aumentar el número de átomos de carbono.

B. Isomería de posiciónLa presentan aquellos compuestos que poseen el mismo esqueleto carbonado pero en los que el grupo funcional ocupa diferente posición.

Por ejemplo, la fórmula molecular C4H10O puede corresponder a dos sustancias isómeras que se diferencian en la posición del grupo OH: el 1-butanol y el 2-butanol.

CH3-CH2-CH2-CH2OH CH3-CH2-CHOH-CH3

1-butanol, Butan-1-ol o n-butanol 2-butanol, Butan-2-ol o sec-butanol

Este tipo de isomería resulta de la posibilidad de colocar grupos funcionales, cadenas laterales en posiciones estructuralmente no equivalentes. Supongamos que sustituimos uno de los átomos de hidrógeno del butano, CH3-CH2-CH2-CH3, por un grupo hidroxilo. Numerando los carbonos de la cadena del butano y realizando esta sustitución en el carbono extremo (C1), obtenemos un alcohol llamado butan-1-ol (1-butanol). Si sustituimos un hidrógeno del C2 por el grupo -OH, obtenemos el alcohol isómero butan-2-ol (2-butanol), que difiere en la posición del grupo hidroxilo. Obsérvese que, sin embargo, si realizamos la sustitución en el C3, no obtenemos un tercer isómero, sino de nuevo el 2-butanol. Las dos representaciones que se indican para el 2-butanol son estructuralmente idénticas, como se puede ver girando su estructura 180º alrededor de un eje.

C. Isomería de funciónVaría el grupo funcional, conservando el esqueleto carbonado.

Por ejemplo el C3H6O puede corresponder a la molécula de propanal (función aldehído) o a la propanona (función cetona).

CH3-CH2-CHO CH3-CO-CH3.

Propanal (función aldehído)

Propanona (función cetona)

Esta isomería la presentan ciertos grupos de compuestos relacionados como: los alcoholes y éteres, los ácidos y ésteres, y también los aldehídos y cetonas.

2. ISOMERÍA ESPACIAL O ESTEREOISOMERÍA Presentan estereoisomería aquellos compuestos que tienen fórmulas moleculares idénticas y sus átomos presentan la misma distribución (la misma forma de la cadena; los mismos grupos funcionales y sustituyentes; situados en la misma posición), pero su disposición en el espacio es distinta, o sea, difieren en la orientación espacial de sus átomos.

Los estereoisómeros tienen igual forma si se representan en un plano. Es necesario representarlos en el espacio para visualizar las diferencias. Pueden ser de dos tipos: Isomería conformacional e Isomería configuracional, según que los isómeros se puedan convertir uno en otro por simple rotación de enlaces simples o no.

La isoreria configuracional se divide en isomería geométrica y en isomería óptica,y esta última se divide en enantiómeros y diastereoisómeros.

A. Isomería conformacional

Este tipo de isómeros conformacionales o confórmeros, la conversión de una forma en otra es posible pues la rotación en torno al eje del enlace formado por los átomos de carbono es más o menos libre (ver animación a la derecha). Por eso también reciben el nombre de rotámeros.

Los isómeros conformacionales generalmente no son separables o aislables, debido a la facilidad de interconversión aún a temperaturas relativamente bajas. La rama de la estereoquímica que estudia los isómeros conformacionales que sí son aislables (la mayoría son derivados del bifenilo) se llama atropisomería.

Estas formas se reconocen bien si se utiliza la proyección de Newman, como se aprecia en los dibujos de la izquierda. Reciben nombres como sinclinal (a veces, gauche), anticlinal (anti o trans), sinperiplanar y antiperiplanar.

Otro tipo de isómeros conformacionales se da en compuestos con anillos hexagonales como el ciclohexano, donde son factibles la conformación en forma de silla yconformación en forma de bote.

B. Isomería configuracionalNo basta una simple rotación para convertir una forma en otra y aunque la disposición espacial sea la misma, los isómeros no son interconvertibles. Se divide en: isomería geométrica o cis-trans, e isomería óptica. Los isómeros configuracionales son aislables, ya que es necesaria una gran cantidad de energía para interconvertirlos (se requiere energía necesaria para la ruptura de enlaces),

1) Isomería geométrica o cis-trans

Formas cis y trans en compuestos con doble enlace C=C, o con doble enlace N=N

Se produce cuando hay dos carbonos unidos con doble enlace que tienen las otras valencias con los mismos sustituyentes (2 pares) o con dos iguales y uno distinto. No se presenta isomería geométrica ligada a los enlaces triples o sencillos.

A las dos posibilidades se las denomina:

Forma cis (o forma Z), con los dos sustituyentes más voluminosos del mismo lado, y

Forma trans (o forma E), con los dos sustituyentes más voluminosos en posiciones opuestas.

No se pueden interconvertir entre sí estas dos formas de un modo espontáneo, pues el doble enlace impide la rotación, aunque sí pueden convertirse, a veces, en reacciones catalizadas.

Isómeros del But-2-enoÁcido maleico (Cis) yácido fumárico (trans)

Formas trans (E) y cis (Z) del1,2-dibromoeteno.

La isomería geométrica también se presenta en compuestos con doble enlace N=N, o en compuestos cíclicos en los que también se impide la rotación en torno a un eje.

1,2-dimetilciclopentano(formas cis y trans)

cis-1,2-diclorociclohexano

trans-1,2-diclorociclohexano

Formas cis y transdel difluorodiazeno

2) Isomería Óptica

1. DiastereroisómerosSon moléculas que se diferencian por la disposición espacial de los grupos, pero que no son imágenes especulares. Para que dos moléculas sean diastereoisómeros es necesario que al menos tengan dos centros quirales. En uno de los centros los sustituyentes están dispuestos igual en ambas moléculas y en el otro deben cambiar.

2. EnantiómerosLos enantiómeros son imágenes especulares no superponibles. Se caracterizan por poseer un átomo unido a cuatro grupos distintos llamado asimétrico o quiral.

NOMENCLATURA

Nomenclatura D-L

Se parte de la proyección de Fischer: se proyecta la molécula sobre el

plano del papel con las siguientes condiciones:

1. La cadena carbonada se sitúa en vertical, con los grupos que la integran

en dirección a la parte posterior del plano.

2. La cadena se orienta con la parte más oxidada hacia arriba y la

más reducida hacia abajo.

3. Los sustituyentes que no integran la cadena carbonada quedan

horizontales y están dirigidos hacia la parte anterior del plano.

Cuando se aplica este convenio, llamamos isómero D al que presenta el

grupo funcional a la derecha desde el punto de vista del observador, y

llamamos isómero L al que lo tiene hacia la izquierda.

E las pentosas y hexosas, se considera grupo funcional al grupo OH del

penúltimo carbono (por ser el carbono asimétrico más alejado del grupo

aldehído o cetona)

E los aminoácidos se considera grupo funcional al grupo amino (NH2) del

segundo carbono (carbono a, también llamado carbono α).

Formas dextro y levo

Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada hacia la derecha (en

el sentido de las agujas del reloj), se dice que

es dextrorrotatorio, dextrógiro o una forma dextro, y suele colocársele

al nombre de éste una letra "de" minúscula (d), o un signo positivo (+). Si lo

hace hacia la izquierda, es levorrotatorio, levógiro o una forma levo, y

suele colocársele como prefijo al nombre una letra "ele" minúscula (l), o un

signo negativo (–).

Nomenclatura R-S

Una forma no experimental para nombrarlos es la que sigue las reglas de Prelog-Ingold-Cahn: Consiste en numerar a los grupos o átomos enlazados al carbono asimétrico, de acuerdo a su prioridad (el número 1 al más importante y el 4 al de menor importancia), si según el orden de las manecillas del reloj (sin contar al de menor importancia) este sigue su misma dirección se coloca una erre mayúscula (R), mientras que si es en sentido contrario a las agujas del reloj una ese minúscula (s). En el caso que el grupo o átomo con menor prioridad se encuentre adelante según la proyección de Fisher (en la horizontal), se considera que se está viendo desde atrás de la molécula, por lo que se considera al revés. En otras palabras si según Prelog-Ingold-Cahn, es R se debe considerar como S. En el caso en que exista más de un carbono asimétrico debe colocarse junto a la letra R o S, el número del carbono correspondiente. La Prioridad del átomo es definida en primera instancia por su número atómico o peso atómico en orden creciente (normalmente el de menor prioridad resulta ser

un hidrógeno), y en segunda instancia por el número atómico de los átomos a los que está enlazado, considerando dobles enlaces como si estuviera unido a dos de esos átomos y de manera análoga los triples enlaces como si estuviera unido a tres de esos átomos.

iii. MOLÉCULAS ISÓMERASLa existencia de moléculas orgánicas que tienen idénticas fórmulas moleculares, pero que poseen diferentes propiedades físicas y químicas, se conocen como isómeros. Los compuestos que manifiestan estas características reciben el nombre de isómeros. La diferencia en las propiedades de los isómeros se debe a la distinta distribución de los átomos en las moléculas. Por tanto, los isómeros tienen distinta fórmula estructural, pero igual fórmula molecular. Dos compuestos isómeros pueden presentar distintos tipos de isomería: plana, espacial y óptica o estructural y espacial o estructural o estereiosomería.

1. ÁCIDOS GRASOSLos ácidos grasos forman parte de otros lípidos (glicerofosfolípidos, esfingolípidos, formas liso, acilgliceroles, ceras) y son, por tanto, responsables de muchas de las propiedades físicas y químicas de esas moléculas. Por ejemplo, condicionan muchas de las propiedadas y funciones de los lípidos de membrana que los contienen. Sin embargo, los ácidos grasos también son importantes en su forma "libre" o no esterificada; así pueden ser fuente de energía y de agua metabólica a través de su oxidación en el catabolismo o precursores de otras biomoléculas: eicosanoides, feromonas de insectos, metabolitos secundarios de plantas. Por sí mismos, y también muchos derivados suyos, algunos ácidos grasos son ligandos de receptores tanto intracelulares como de membrana lo que les da un papel en las vías de transducción de señales celulares.

En otros casos, ciertos ácidos grasos actúan como anclaje lipídico para proteínas normalmente implicadas en procesos de señalización celular (subunidades α de proteínas G heterotriméricas, proteínas G pequeñas, tirosín quinasas citoplásmicas = NRTK). Hay dos posibilidades: N-miristoilación y S-acilación -con mayor frecuencia, palmitoilación- de proteínas; en el primer caso, la unión del ácido graso es permanente y se establece por un enlace amida y en el segundo es reversible y se da a través de un enlace tioéster

Entre los ácidos grasos los dos tipos de isomerismo son: Isomerismo Geométrico e Isomerismo Posicional 1. Isomerismo Geométrico Dependiendo de la configuración de los átomos de hidrógeno unidos a los átomos de carbono unidos por doble enlaces, los ácidos grasos pueden existir en forma CIS o TRANS. Si el átomo de hidrógeno está en el mismo lado de la cadena de carbono, el arreglo es

un arreglo CIS. Y si los átomos de hidrógeno están en lados opuestos en la cadena de carbono, el arreglo se llama TRANS. 2. Isomerismo Posicional En el isomerismo posicional el sitio de los enlaces dobles difiere entre los isómeros. Así, el ácido octadecenoico presenta los isómeros cis-6octadecenoico y cis-9-octadecnoico. La posición del doble enlace afecta también el punto de fusión de los ácidos grasos, hasta cierto límite. El proceso de hidrogenación causa cambios en la localización de los enlaces dobles en la cadena de ácidos grasos.

2. LA ADRENALINA

La Adrenalina o epinefrina es una hormona vasoactiva secretada por las glándulas suprarrenales bajo situaciones de alerta o emergencia. Además de encontrarse naturalmente en el organismo, puede inyectarse para tratar reacciones alérgicas potencialmente mortales causadas por las mordeduras de insectos, alimentos, medicamentos, látex y causas de otro tipo.

Tiene efectos fisiológicos como: aumentar la concentración de glucosa en la sangre; aumentar la tensión arterial; aumentar el ritmo cardíaco; dilatar la pupila para tener una mejor visión; aumentar la respiración.

Todas estas situaciones se pueden dar por momentos de máxima tensión como el estrés. Es metabolizado en el hígado y se elimina por la orina. La formación de la adrenalina se realiza a partir de la noradrenalina, utilizando la ruta común que usan todas las catecolaminas, como dopamina, L-dopa, noradrenalina y adrenalina. Su biosíntesis se encuentra exclusivamente controlada por el Sistema Nervioso Central.

3. LA GLUCOSA

La glucosa es una molécula no ionizada de 6 átomos de carbono, por tanto es una hexosa. Es el monosacárido más abundante en la naturaleza. Como en su metabolismo no libera iones de hidrógeno no provoca acidosis, aun con concentraciones en sangre muy elevadas. Es el principal combustible del cerebro que consume alrededor de 140 gramos de glucosa al día. Si este nivel desciende, como ocurre en casos de ayuno prolongado, utiliza como fuente de energía los cuerpos cetónicos procedentes de la oxidación de ácidos grasos en el hígado. 

4. LOS AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce; tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica; químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula, 20 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas.

Aparte de éstos, se conocen otros que son componentes de las paredes celulares. Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos, nuestro cuerpo solo sintetiza 16,

aminoácidos, éstos, que el cuerpo sintetiza reciclando las células muertas a partir del conducto intestinal y catabolizando las proteínas dentro del propio cuerpo.

Los aminoácidos son las unidades elementales constitutivas de las moléculas denominadas Proteínas. Son pues, y en un muy elemental símil, los ladrillos con los cuales el organismo reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola acción de vivir.

5. LAS ENZIMAS

Las enzimas presentan una amplia variedad de funciones en los organismos vivos. son indispensables en la transducción de señales y en procesos de regulación, normalmente por medio de quinasas y fosfatasas. También son capaces de producir movimientos de vesículas por medio del citoesqueleto. Otro tipo de ATPasa, en la membrana celular son las bombas de iones implicadas en procesos de transporte activo. Sin las enzimas, el metabolismo no se produciría a través de los mismos pasos, ni sería lo suficiente rápido para atender las necesidades de la célula.

La glucosa, por ejemplo, puede reaccionar directamente con el ATP de forma que quede fosforilada en uno o más carbonos. En ausencia de enzimas, esta reacción se produciría tan lentamente que sería insignificante. Sin embargo, si se añade hexoquinasa que fosforila el carbono 6 de la glucosa y se mide la concentración de la mezcla en un breve espacio de tiempo, luego se podrá encontrar únicamente glucosa-6-fosfato a niveles significativos. Por tanto, las redes de rutas metabólicas dentro de las células dependen del conjunto de enzimas funcionales que presenten.

6. THALIDOMIDAEs un fármaco que fue comercializado entre los años 1958 y 1963 como sedante y como calmante de las náuseas durante los tres primeros meses deembarazo (hiperémesis gravídica).

Como sedante tuvo un gran éxito popular ya que, en un principio, se creyó que no causaba casi ningún efecto secundario y, en caso de ingestión masiva, no resultaba letal. Este medicamento, producido por GrünenthalGmbH en Alemania, provocó miles de nacimientos de bebés afectados de focomelia, anomalía congénita que se caracterizaba por la carencia o excesiva cortedad de las extremidades.

La talidomida afectaba a los fetos de dos maneras: bien que la madre tomara el medicamento directamente como sedante o calmante de náuseas o bien que fuera el padre quien lo tomase, ya que la talidomida afectaba al esperma transmitiendo los efectos nocivos desde el momento de la concepción. Una vez comprobados los efectos teratogénicos nocivos del medicamento (que provocaban malformaciones congénitas) descubiertos inicialmente por el doctor Widukind Lenz y su compañero de la Clínica Universitaria de Hamburgo, el español Claus Knapp, este fue retirado con más o menos prisa en los países donde había sido

comercializado bajo diferentes nombres. España fue de los últimos, pues lo retiró en 1963.

Investigando se descubrió que había dos talidomidas distintas, aunque de igual fórmula molecular, en las cuales cambiaba la disposición de los grupos en un carbono, cosa que hasta entonces no se tenía en cuenta. Se trataba, por tanto, de una sola molécula con dos enantiómeros. Están pues (según la nomenclatura actual) la forma R (que producía el efecto sedante que se buscaba) y la S (que producía efectos teratogénicos). Este descubrimiento produjo que a partir de ese momento se tuviese en cuenta la estereoisomería en moléculas, utilizando el sistema R/S actual.

La talidomida fue comercializada bajo estos nombres (entre otros): Imidan, Varian, Contergan, GlutoNaftil, Softenon, Noctosediv, Entero-sediv, Entero-Sediv-Suspenso…

Los dos enantiómeros de la talidomida:

Izq.: (S)-talidomidaDer.: (R)-talidomida

iv. BILBIOGRAFIA1. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/

concurso1998/accesit8/ci.htm2. http://www.quimicaorganica.org/estereoquimica/87-isomeros-geometricos-o-cis-

trans.html3. http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/optica.htm 4. http://www.quimicaorganica.org/estereoquimica/116-nomenclatura-de-

enantiomeros.html5. http://www.quimicaorganica.net/nomenclatura-enantiomeros.html 6. http://campus.usal.es/~gqft/documents/tema7.pdf 7. http://www.mundoeducacao.com/quimica/diferenca-entre-diastereoisomeros-

enantiomeros.htm