Ejemplos Isomeros 5t6i4u

EJEMPLOS DE ISOMEROS ÁCIDO TARTÁRICO

El Ácido tartárico contiene dos centros asimétricos, pero dos de los "isómeros" son equivalentes y juntos se denominan compuesto mesó. Esta configuración no es ópticamente activa, mientras que los restantes dos isómeros son D - y L -imágenes especulares, es decir, enantiómero. La forma meso es un diastereoisómero de otras formas.

Acido tartico

Los carbohidratos son compuestos orgánicos compuestos por carbono, hidrogeno y oxigeno (CHO)

Ácido dextotartico

Las familias de 4, 5 y 6. carbonos carbohidratos contienen muchos diastereoisómeros debido a la gran cantidad de centros asimétricos en estas moléculas

CARBOHIDRATOS E ISOMERIA

CARBOHIDRATOS Son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, son los más abundantes en la biosfera se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. A demás sirven como fuente de energía para las actividades vitales.

Funciones Energéticamente: Los carbohidratos aportan 4 Kcal por gramo de peso seco. Se recomienda que diariamente se coman 100 gramos de carbohidratos para mantener los procesos metabólicos. Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos. Regulación del metabolismo de las grasas: Cuando no se comen los carbohidratos suficientes las grasas se metabolizan anormalmente ac. ISOMERIA OPTICA DE CARBOHIDRATOS Estos isómeros tienen la misma fórmula estructural e idénticas propiedades físicas y químicas, pero difieren sobre la acción de la luz polarizada. Cuando se hace incidir un plano de luz polarizada sobre una disolución de monosacáridos que poseen carbonos asimétricos el plano de luz se desvía. Si la desviación se produce hacia la derecha se dice que el isómero es dextrógiro y se representa con el signo (+).

CLASIFICACION DE LOS ISOMEROS

Si la desviación es hacia la izquierda se dice que el isómero es levógiro y se representa comer signo (-). Los monosacáridos representan isomería óptica; esto es que son óptimamente activos, ya que hacen rotar el plano de luz polarizada.

ALCANOS ISÓMEROS

El metano, etano y propano son los únicos alcanos con las fórmulas CH4, CH3CH3 y CH3CH2CH3.

Sin embargo, existen dos alcanos de fórmula C4H10; el butano y el 2-metilpropano. Estos alcanos de igual fórmula, pero con diferente estructura se llaman isómeros. Existen tres isómeros de fórmula C5H12. El isómero lineal se llama n-pentano. Los ramificados son el isopentano (2-metilbutano) y el neopentano (2,2dimetilpropano).

Existen cinco isómeros constitucionales de fórmula C6H14:

A medida que aumenta el número de carbonos crece de forma exponencial el número de isómeros. Existen más de 360 000 isómeros con la fórmula C20H42 y más de 62 millones con la fórmula C40H82.

Los isómeros (de ISO: igual y meros: unidad) son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura o posición espacial, por lo tanto, tienen diferentes propiedades físicas y/o químicas, esta característica es muy importante ya que es la que desprende los múltiples beneficios en el área de la salud. La importancia que tiene es grande, ya que la naturaleza reconoce las moléculas y dentro de ellas a un isómero concreto de la molécula y la inmensa mayoría de procesos químicos y sobre todo los bioquímicos funcionan estrictamente con isómeros específicos. De forma general podemos decir que regulan múltiples funciones ya sea completando o contrarrestando, pues ordenan enlaces coordinando sus complementos. De forma ambigua podemos describirlos como el “comodín” que ordena una cadena en la que puede sumar o restarle.

MÉTODOS ASIMÉTRICOS Síntesis Asimétrica El 10 de octubre del 2001 se anunciaron los premiados con el Nobel en Química. Una mitad de los 950 mil dólares será compartida por el estadounidense William S. Knowles, investigador veterano de la empresa Monsanto, y el profesor Ryoji Noyori, de la universidad japonesa de Nagoya, por sus descubrimientos en las reacciones de hidrogenación asimétrica catalítica. La otra mitad del premio la ganó el norteamericano K. Barry Sharpless, Procedimientos profesor para ladel Instituto de Investigación Scripps, por su síntesis asimétrica investigación en las reacciones catalíticas de oxidación asimétrica.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS ISÓMEROS ALCANOS

Estos descubrimientos han tenido un gran impacto en la obtención industrial de medicamentos que ahora pueden ser producidos en cantidades de cientos de toneladas en una sola de sus dos formas posibles, derecha (R) o izquierda (S), como explicaré adelante. La ventaja de esta producción de medicamentos puros es que disminuye al

50 % la cantidad de principio activo que se istra y con ello los posibles efectos colaterales, pues las segundas formas pueden ser inactiva y en algunos casos hasta contraproducentes y tóxicos. La separación, en un laboratorio o en una industria, de la mezcla de dos enantiómero es un proceso difícil y caro. Por esa razón es de la mayor importancia que al producir una substancia se obtenga Directamente en una sola forma quiral. La oficina de drogas y alimentos de los Estados Unidos exigió en 1992 que a partir de esa fecha los medicamentos se deberían istrar sólo en la forma enantiomérica activa para disminuir los efectos tóxicos y colaterales en los pacientes.

Ejemplo de Isómeros

Una reciente estimación sitúa el número de medicamentos recetados en el mundo en alrededor de 2,000. Aproximadamente la tercera parte de ellos son sustancias naturales en sí mismas o preparados por modificación química de productos naturales. La mayoría de fármacos procedentes de fuentes naturales son quirales y casi siempre se obtienen como un enantiómero y no como una mezcla racémicajl. Entre 1,300 medicamentos que se producen por síntesis orgánica no son más de 500 los que son quirales. Hasta hace poco, dichas sustancias eran, con pocas excepciones, preparadas, vendidas y istradas como mezclas racémicas incluso si la actividad terapécutica deseada residía en uno solo de los enantiómeros. Estimulado por numerosos factores que van desde la Un fármaco, de acuerdo con seguridad y la eficacia hasta la metodología sintética y la farmacología, es cualquier la economía, esta práctica está sufriendo un rápido sustancia que produce efectos cambio procesos biológicos es muy improbable que medibles o sensibles en los enantiómero de un medicamento quiral exhiban organismos vivos y que ambos se el mismo nivel, o incluso el mismo tipo de efecto. En absorbe, puede transformarse, almacenarsecaso o extremo, un enantiómero tiene el efecto deseado, mientras que el otro no muestra ninguna actividad eliminarse. biológica.

MEDICAMENTO S QUIRALES

INTRODUCCIÓN

A diferencia de los fármacos obtenidos de fuentes naturales, los que se preparan en el laboratorio pueden ser quirales, o si son quirales se suelen producir y vender como mezclas racémicas. Por ejemplo, el ibuprofeno contiene un centro de quiralidad y sólo el enantiómero S tiene actividad analgésica y antiinflamatoria. El enantiómero R es inactivo por lo que la forma racémica es simplemente un medicamento que es 50% puro y contiene un 50% de "ingredientes inhertes", aunque en el organismo se convierte despacio en la forma S, que es la activa. Sin embargo, la sustancia que se vende .

analgésica y antiinflamatoria. El enantiómero R es inactivo por lo que la forma racémica es simplemente un medicamento que es 50% puro y contiene un 50% de "ingredientes inhertes", aunque en el organismo se convierte despacio en la forma S, que es la activa. Sin embargo, la sustancia que se vende con marcas como Advil, Nuprin y Motrin es una mezcla racémica de R y S. El ibuprofeno contiene un centro de quiralidad y sólo el enantiómero S tiene actividad analgésica y antiinflamatoria

En este caso, que es relativamente raro, la forma racémica es simplemente un medicamento que es 50% puro y contiene un 50% de "ingredientes inhertes". Los casos reales son más complicados. Por ejemplo: el enantiómero S es el responsable de las propiedades analgésicas y antiinflamatorias del ibuprofeno, que se vende normalmente como mezcla racémica. El 50% del ibuprofeno racémica es el enantiómero R, que sin embargo no es totalmente desechado, ya que reacciones catalizadas por enzimas en nuestro cuerpo convierten a gran parte de él en (S)-ibuprofeno activo. Un inconveniente mucho más serio del uso de medicamentos como marcas como Advil, Nuprin y Motrin es una mezcla racémica de R y S y son más y más los medicamentos sintéticos quirales disponibles en A diferencia de los fármacos obtenidos de fuentes naturales, los que se preparan en el laboratorio pueden

Al ibuprofeno también se lo llama Advil, Nuprin y Motrin

Por ejemplo, el ibuprofeno contiene un centro de quiralidad y sólo el enantiómero S tiene actividad

ser quirales, o si son quirales se suelen producir y vender como en nuestro cuerpo convierten a gran parte de él en (S)-ibuprofeno activo. Un inconveniente mucho más serio del uso de medicamentos como mezclas racémicas lo vemos en el caso de la talidomida, que se empleó brevemente como sedante y contra las náuseas en Europa y Gran Bretaña durante el período de 1959-1962. Las propiedades embargo, la (S)-talidomida tiene un espectro de actividad biológica muy diferente y se vio que era la responsable de los aproximadamente 2,000 casos de graves defectos

configuración 2S, 5R, 6R. Su enantiómero, que no existe en la naturaleza, pero que se puede preparar en el laboratorio, carece de actividad biológica.

DROGAS QUIRALES

Las moléculas quirales tienen un sin fin de aplicaciones, principalmente dentro de la bioquímica. En la industria farmacéutica la mayoría de los medicamentos se basan en este tipo de moléculas, donde la mayoría de las medicinas se componen de mezclas racémica, es decir PENICILINA mezclas de enantiómero en igual proporción.

Ejemplos de Drogas Quirales

Por otro lado, esto puede llegar a ser un problema ya que mientras que un enantiómero puede tener un efecto benéfico en el organismo, la otra forma enantiomérica puede ser dañina o simplemente no causar efecto alguno. Debido a este problema la istración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) ha propuesto y exigido a todos los fabricantes de medicamentos realizar investigaciones sobre las propiedades de cada enantiómero a ser usados en las drogas que existen en el mercado. De esta forma solo se podrán comerciar medicamentos que contengan un solo enantiómero con lo que se desea reducir los efectos secundarios causados por los medicamentos. Un ejemplo se puede observar en el dexenfluramine (1), un medicamento anti-obesidad el cual fue aprobado en 1996 que presenta varias ventajas en comparación a la mezcla racémica de la cual proviene entre ellas la reducción de los efectos secundarios.

en niños nacidos de mujeres que la tomaron durante el embarazo. Otro ejemplo, la penicilina V, antibiótico aislado del moho Penicillium, tiene la

son por ejemplo la penicilina. Considerando que en la producción de medicamentos se busca la mayor efectividad posible es necesario aplicar procesos más complejos. Una prueba de esto sería el hecho de que actualmente se requieren más de doce pasos para la síntesis de un medicamento a base de compuestos orgánicos, mientras que años atrás seis eran suficiente. Los medicamentos, constituidos de un sólo isómero actúan de una manera mucho más específica en comparación a las mezclas racémica de la que provienen. Además, los avances tecnológicos contribuyen a que la separación de enantiómero sea una opción factible.

EL METILPROPANO O ISOBUTANO

Metilpropano

Es un compuesto orgánico perteneciente a los alcanos de fórmula (H3C)-CHCH3-CH3, isómero del butano. Nomenclatura

El isobutano es el nombre trivial recomendado por la IUPAC en su texto 1993 Recommendations for the Nomenclature of Organic Chemistry. El nombre sistemático de este hidrocarburo es Metilpropano. El número de sustituyentes (2-) no es necesario porque no hay isómero de esta molécula con Metilpropano como parte de su nombre.

Anteriormente la mayoría de las drogas sintéticas no eran quirales, sin embargo, las que se derivan de productos naturales los

La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, más conocida por sus siglas en inglés IUPAC, es un grupo de trabajo que tiene como a las sociedades nacionales de química

ción Metilprop ano

Aparienc gas incoloro ia

General

Otr os Isobu no tano mb res

Fór mul a (H3C se )mid CHC esa H3rrol CH3 lad a

Densida n/d d

Masa molar

58,08 g/mol

Punto de 113.6 K fusión 159,6 °C)

Punto de 261.5 K ebullició 11,7 °C) n

(-

(-

Propiedades químicas Fór mul a n/d mol ecu lar

Propied ades físicas

Est gase ado oso de agr ega

Solubilid ad en n/d agua

Compuestos relacionados

Alcanos Isopentano, relacion Neopentano ados

Compue Butano stos relacion

ado s

Formula química del Naproxen

PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS DE ISOBUTANO O METILPROPANO USO COMERCIAL DEL ISOBUTANO El isobutano ó R600a, es un hidrocarburo que se utiliza en algunos equipos de refrigeración, como neveras domésticas, o pequeños aparatos de frío comercial. El R600a tiene una capacidad volumétrica inferior en un 50% al R12 o al R134a, por lo que no se puede considerar un sustituto de éstos.

. El R600a tiene una capacidad volumétrica inferior en un 50% al R12 o al R134a nacionales de

química

Es muy importante cuando se trabaja con refrigerantes del tipo hidrocarburo que estos sean de alta pureza, ya que cualquier proporción con otras impurezas, como sulfuros, agua, etc, pueden contribuir a la degradación de los aceites lubricantes de la instalación, rotura de compresores, etc. También ocurre a veces, que si el hidrocarburo no es de alta pureza, pueden ir mezclados con él otros hidrocarburos, pudiendo variar drásticamente las propiedades físicas y termodinámicas del hidrocarburo original. El isobutano que se utiliza en aplicaciones de refrigeración, no está odorizado como los de uso doméstico (el hidrocarburo doméstico se odoriza para que sea rápidamente detectable en el caso de una fuga), no siendo fácilmente detectable en caso de fugas.

OTRO MÉTODO ES EL DE RESOLUCIÓN. Mezcla racémica y formas meso Las mezclas racémica son fáciles de hacer y existen muchas maneras de separarlas en enantiómero. La resolución clásica utiliza un ácido o base quiral que forma una sal con la mezcla racémica. Muchos medicamentos son hechos de ésta forma. El Naproxen, por ejemplo, se obtiene usando una alcaliglucamina como agente de resolución. Los dos métodos presentados anteriormente requieren cantidades estequiometrias de otro agente, pero el m método de resolución se puede realizar directamente por medio de métodos físicos. Otras separaciones físicas similares pueden ser realizadas por sistemas de extracción o de membranas, en las que una fase contiene la muestra racémica y la otra contiene un selector quiral, el cual extrae uno de los enantiómero. La resolución puede ser efectuada mediante la conversión de uno de los dos enantiómero en otro compuesto, este proceso se conoce como resolución cinética. En este tipo de resoluciones generalmente se utilizan reagentes quirales o catalizadores, aunque en el

Formula química Dexfenfluramina

del

caso de medicamentos esto no es muy funcional. OTROS EJEMPLOS Dexfenfluramina Es un medicamento anti-obesidad el cual fue aprobado en 1996 y removido del mercado de Estados Unidos el 15 de septiembre de 1997.

producen preocupación. La primera es que su empleo se ha asociado a hipertensión pulmonar primaria (un caso en un millón de pacientes tratados), que puede ser reversible. La segunda es una potencial neurotoxicidad de la dexfenfluramina, que se demostró en monos y ratas utilizando dosis elevadas (5 y 10 mg/kg), no habiéndose comunicado con dosis más bajas, las cuales aún eran mayores que su equivalente en humanos.

La fenfluramina y dexfenfluramina aumentan la descarga de la neurotransmisora serotonina desde las células del cerebro y también inhiben su re captación. Formula química del Actúan en el hipotálamo disminuyendo la ingesta EPINEFRINA alimentaria, por estimular la saciedad. La fenfluramina es una mezcla racémica y la forma dextro (dexfenfluramina) parece ser la forma activa en la supresión del apetito. Los efectos colaterales son diferentes a los de las drogas no adrenérgicas, observándose en algunos casos diarrea y aumento de movimientos intestinales. Existen complicaciones

PSEUDOEFEDRINA dos que

músculos en las vías respiratorias y tensando los vasos sanguíneos. EFEDRINA Y PSEUDOEFEDRINA La efedrina y la pseudoefedrina difieren únicamente en sus centros quirales, pero esto incide en un comportamiento fisiológico y químico diferente. EPINEFRINA La inyección de epinefrina se usa para tratar las reacciones alérgicas potencialmente mortales causadas por las picaduras de insectos, alimentos, medicamentos, látex y causas de otro tipo. Los síntomas de una reacción alérgica incluyen resoplo, disnea (problemas para respirar), presión arterial baja, urticarias, prurito, inflamación, retortijones, diarrea y pérdida del control de la vejiga. La epinefrina pertenece a una clase de medicamentos llamados agentes

La efedrina se usaba como una droga antiasma, en tanto que la pseudoefedrina como descongestionante. La evidencia científica a la que alude el secretaria de salud de EEUU es el estudio de 16,000 casos que en febrero de 2003, la Corporación Rand, reveló, en el que se registraron efectos secundarios por el consumo de efedrina. El estudio incluye dos muertes, cuatro ataques cardíacos, nueve derrames cerebrales y cinco casos psiquiátricos. Es llamativo que el secretario de salud de EEUU haya dicho: "No quiero que ninguna persona use efedrina creyendo que de esa manera perderá peso". La efedrina además de ser usada en los tratamientos de obesidad, es consumida por deportistas y personas que quieren mantener un estado de energía. La venta de efedrina por internet, en gimnasios, y en revistas de fitness, supera ampliamente a las prescripciones para obesidad. Hay alguna discrepancia con las publicaciones del secretario de salud de EEUU que no toma en cuenta los numerosos estudios científicos que demuestran que la

Formula Química de Saquinvir

simpaticomiméticos. Funciona al relajar los

Formula Química de Viracept

isómeros posibles. Los inhibidores de proteasa son una nueva clase de drogas que trabajan bloqueando la proteasa del HIV. Una vez que esta bloqueada la proteasa, el HIV hace copias de si mismo que no pueden infectar otras células. Los inhibidores de proteasa parecen ser menos tóxicos y tienen menos efectos secundarios que otras drogas. El Saquinavir un polvo blanco a blancuzco e insoluble en medio acuoso a 25°C. Formula Química de VIRACEPT Ketoprofeno El Nelfinavir (marca comercial Viracept) es otro de la nueva clase de drogas anti-HIV llamado inhibidor de proteasa.

asociación efedrinacafeína produce un notable descenso de peso sin mayores efectos adversos. Ciertamente, la efedrina aumenta la presión sanguínea y causa tensión excesiva en el organismo dependiendo de la dosis, razón por la que las dosis deben ser prescriptas y controladas por un médico.

Los inhibidores de proteasa son una parte clave en lo que se denomina tratamiento combinado, o sea, la combinación de una serie de fármacos que actúan conjuntamente para mantener su VIH bajo control. Los medicamentos para el VIH no curan ni previenen la propagación del virus KETOPROFENO El ketoprofeno es un inhibidor de la biosíntesis de prostaglandinas. Alivia el dolor, la sensibilidad, inflamación y contracciones, todos síntomas causados por la artritis. También se usa para aliviar otros tipos de dolor, incluyendo los dolores musculares y menstruales,

SAQUINAVIR El Saquinavir (marca comercial FORTOVASE) es un inhibidor de proteasa (las proteasas son básicamente proteínas que rompen otras proteínas) del HIV, tiene 6 carbonos quirales y por lo tanto, 64

Formula Fluoxetina

Química

de

síntomas del trastorno dispórico premenstrual, incluyendo los cambios en el estado de ánimo, irritabilidad, hinchazón abdominal y la sensibilidad de los senos. La fluoxetina pertenece a una clase de medicamentos llamados inhibidores selectivos de recaptación de serotonina. Funciona al aumentar la cantidad de serotonina, una sustancia natural en el Formula Química de Allegra cerebro que ayuda a mantener el equilibrio mental. ALLEGRA

y el dolor después de una operación quirúrgica, trabajo dental o parto. El isómero (S)- es un analgésico llamado "droga antiinflamatoria no esteroidal". El isómero (R)- se usa como aditivo en la pasta de dientes para evitar la enfermedad periodontal. FLUOXETINA La fluoxetina (Prozac) se usa para tratar la depresión, el desorden obsesivo-compulsivo, algunos trastornos relacionados con los hábitos alimenticios y los ataques de pánico. La fluoxetina (Sarafem) se usa para aliviar los

La combinación de fexofenadina (nombre comercial Allegra-D) y pseudoefedrina se usa para aliviar la fiebre del heno y los síntomas de las alergias, incluyendo rinorrea; estornudos; congestión nasal; picazón en la garganta; y enrojecimiento, picazón y lagrimeo de los ojos. La fexofenadina pertenece a una clase de medicamentosFormula llamados antihistamínicos. Química de AlbuterolFunciona al bloquear la histamina, una sustancia en el cuerpo que causa los síntomas relacionados con las alergias. La pseudoefedrina pertence a una clase de medicamentos llamados descongestionantes. Funciona al secar las vías nasales. ALBUTEROL El componente activo de esta formulación es el albuterol racémico. El albuterol es utilizado para prevenir cuando hay dificultades respiratorias debido al asma, bronquitis crónica, enfisema y otras enfermedades pulmonares. E

efectividad de uno de los isómeros llamado levalbuterol en comparación con la mezcla racémica. Esta publicación fue presentada en "The National Library of Medicine" en enero de 2003. El albuterol racémico es una mezcla 50:50 del isómero (S)- y (R)-albuterol. Sepracor Inc. ha descubierto un nuevo medicamento para la prevención del broncoespasmo llamado Xopenex, eliminando el (S)-isómero. MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS DROGAS Ejemplo de drogas quirales QUIRALES Es muy importante tomar en cuenta que desde el punto de vista del desarrollo de nuevas drogas y en cuanto a su mecanismo de accion, que la mayoría de ambientes biológicos consisten en moléculas enantioméricas (aminoácidos, nucleósidos, carbohidratos y fosfolípidos son moléculas quirales) esto hace que tenga sentido de que las drogas desarrolladas deban ser también quirales.

Este es un tipo de medicamento de los llamados "beta antagonistas". También se utiliza para prevenir broncoespasmo durante el ejercicio. Los nombres comerciales utilizados han sido Ventolin, Proventil, Salbutamol, o Volmax. aprobados por la FDA en 1982. Estudios hechos en el Halifax Regional Hospital, South Boston, VA, USA., han indicado claramente la mayor

Recientemente, la FDA estodounidense (U.S. Food and Drug istration) estableció nuevas guías para la prueba y comercialización de los fármacos quirales. Tras revisar estas guías, diversas comañías farmacológicas decidieron desarrollar únicamente los enantiómeros puros de los nuevos fármacos quirales. Además de la presión regulatoria, hay diversas consideraciones respecto a las patentes. Aunque una compañía tenga patentes para un fármaco racémico, a mendo es posible que se acepte el registro de una nueva patente para alguno de sus enantiómeros. Antes de istrar una droga ésta pasa por una serie de etapas antes de ejercer su actividad. La razón para el reconocimiento quiral por parte de los receptores de las drogas es una interacción de tres puntos

entre el sustrato y el sitio activo del receptor o sitio activo de una enzima, respectivamente. Ejemplo: Sólo elLa(-)quimotripsina, enantiómero de la epinefrina tiene enzima que un grupo -OH enseelencuentra sitio de unión, por lo que en el intestino de tiene una mayor actividad los biológica. animales y cataliza la digestión de las proteínas Quizá, los ejemplos más evidentes de quiralidad en las moléculas biológicas son las enzimas, y todas ellas poseen diversos centros estereoméricos. Como ejemplo mencionaremos la quimotripsina, enzima que se encuentra en el intestino de los animales y cataliza la digestión de las proteínas. La quimotripsina posee 251 centros estereoméricos. El número máximo de estereoisómeros posible es 2251, el cual es un número inusitadamente grande, y que se encuentra más allá de nuestra comprensión. Afortunadamente, la naturaleza no desperdicia su preciosa energía y sus recursos de manera innecesaria, y un organismo dado sólo produce uno de estos estereoisómeros. Como las enzimas son sustancias quirales, la mayoría de ellas producen o reaccionan con sustancias acordes con sus requerimientos estereoquímico.