Diastereómeros

 A continuación, debemos aprender a reconocer cuántos estereoisómeros pueden existir para compuestos cuyas moléculas contienen no un centro quiral, sino más de uno.

Comencemos con el 2,3-dicloropentano. Este compuesto contiene dos centros quirales, C-2 y C-3. (¿Cuáles son los cuatro grupos unidos a cada uno de estos  átomos de carbono?) ¿Cuántos estereoisómeros son posibles?

    

 

 

  Empleando modelos, construyamos primero la estructura I y su imagen especular II, y veamos si son superponibles. Resulta que no lo son, por lo que deben ser enantiómeros. Como antes, podemos representar estas estructuras por fórmulas de cuña y tratar mentalmente de superponerlas, o usar las representaciones de cruces, teniendo cuidado de no sacarlas del plano del papel. A continuación, tratamos de interconvertir I y II por medio de rotaciones en torno a enlaces carbono-carbono. Descubriremos que no es posible interconvertirlas de esta manera,  por lo que cada una de ellas es capaz de retener su identidad y, si está separada de su imagen especular, de mostrar actividad óptica.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

  ¿Existen otros estereoisómeros del 2,3-dicloropentano? Podemos construir la estructura III, que resulta imposible de suponer a la I  y a la II; desde luego, no es la imagen especular de ninguna de las dos. ¿Cuál es la relación entre III y I? ¿Entre III y II? Son estereoisómeros, pero no enantiómeros. Los estereoisómeros que no son imágenes  especulares entre sí se denominan  diastereómeros. El compuesto III es un diastereoisómero de I y también de II.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

  ¿Cómo se comparan las propiedades de los diastereómeros?

 Los diastereómeros tienen  propiedades químicas similares, puesto que son miembros  de la misma familia; sin embargo, esas propiedades no son idénticas. En la reacción de dos diastereómeros con una sustancia determinada, ni los dos conjuntos de reactivos ni los dos estados de transición son imágenes especulares, por lo que  salvo por pura coincidencia no serán de energías iguales. Los valores de las Eact serán diferentes, lo mismo que las velocidades de reacción.

Los diastereómeros tiene propiedades  físicas diferentes: Distintos puntos de fusión y de ebullición, solubilidades en un disolvente determinado, índices de refracción, etc. También difieren en la rotación específica: pueden tener igual o diferente signo de rotación, y algunos ser inactivos.

Como consecuencia de sus diferencias en puntos de ebullición y solubilidad, al menos en principio, pueden separarse por destilación o cristalización fraccionadas; igualmente, debido a diferencias en forma molecular y polaridad, difieren  en adsorción, por lo que pueden separarse por cromatografía.

Dada una mezcla de los cuatro 2,3-dicloropentanos, podríamos separarla, por ejemplo, por destilación, en dos fracciones, pero no en más: una de ellas sería la modificación racémica de I y II, mientras que la otra sería la modificación racémica de III y IV.

De este modo, la presencia de dos centros quirales pueden conducir a la existencia de hasta cuatro estereoisómeros. Para compuestos que tienen tres centros  quirales podría haber hasta ocho, estereoisómeros; para los que contienen cuatro, hasta  dieciséis, y así sucesivamente. El número máximo de estereoisómeros que pueden existir es igual a 2n, donde n corresponde al número de centros quirales.

El azúcar (+)-glucosa es, con mucho, el carbohidrato más importante y abundante. Se trata de la sustancia que se oxida en nuestras células para proporcionar energía; es el principio que da origen al almidón, del cual procede, en última instancia, nuestro alimento, y de la celulosa, la armazón de las plantas que sintetizan el almidón. La glucosa contiene cinco centros quirales, lo que podría dar origen  y lo hace a 25 ó 32 estereoisómeros. Sólo uno de éstos, la a-D-glucosa, es la unidad del almidón, y solo uno, la ß-D-glucosa, es la unidad de la celulosa.