Diastereómeros: concepto, propiedades, nomenclatura, ejemplos
¿Qué son los diastereómeros?
Los diastereómeros, también llamados diastereoisómeros, se definen como estereoisómeros que no son imágenes especulares entre sí. Son un tipo particular de isómeros, lo que significa que son compuestos diferentes que comparten la misma fórmula molecular.
Existen diferentes tipos de isómeros, entre los que se encuentran los estereoisómeros. Estos son aquellos en los que todos los átomos están unidos en el mismo orden y con el mismo tipo de enlaces, pero tienen orientaciones diferentes en el espacio (estéreo significa espacio). Dentro de los estereoisómeros, encontramos a los diastereómeros, caracterizados por no ser imágenes especulares entre sí.
Dicho de otro modo, los diastereómeros son estereoisómeros que no son enantiómeros entre sí.
Existen distintos tipos de diastereómeros incluyendo los isómeros geométricos Cis-Trans, los E-Z, así como algunos compuestos con más de un centro quiral.
¿Cómo se reconocen los diastereómeros?
Para reconocer los diastereómeros, primero determinamos si son isómeros Cis-Trans o si son isómeros E-Z. Si esto sucede, entonces son diastereómeros. De lo contrario se siguen las siguientes reglas:
- Deben ser estereoisómeros, es decir, solo deben diferir en la orientación espacial de sus átomos.
- Deben tener dos o más centros quirales.
- Deben tener la misma configuración en por lo menos uno de sus centros quirales.
- Deben tener la configuración opuesta en por lo menos uno de sus centros quirales.
Cualquier par de isómeros que cumpla con estas características, será un par de diastereómeros.
Propiedades de los diastereómeros
Sus propiedades físicas y químicas son diferentes
A diferencia de los enantiómeros, que comparten el mismo punto de ebullición, fusión, etc., los diastereómeros son compuestos bastante diferentes y pueden tener propiedades físicas y químicas muy distintas.
Casi siempre presentan diferencias en su polaridad, en su presión de vapor, en sus puntos de ebullición y fusión, e incluso en su solubilidad en distintos solventes.
Las diferencias en sus propiedades físicas y químicas hacen que sea posible separar mezclas de diastereómeros fácilmente por medio de la cristalización fraccionada, destilación fraccionada, cromatografía convencional, etc.
Pueden o no ser quirales
Puede haber múltiples diastereómeros de un mismo compuesto, y algunos de ellos pueden ser quirales mientras que otros no, dependiendo de si la molécula tiene algún tipo de simetría o no.
El hecho de tener centros quirales no asegura que la molécula sea quiral. Algunos compuestos con centros quirales pueden ser simétricos, por lo que serán superponibles con su imagen especular y, por lo tanto, no serán quirales. En estos casos, se les denomina compuesto meso.
Ejemplo:
En la siguiente figura se muestran dos diastereómeros del ácido tartárico. El diastereómero A no es quiral, ya que es una molécula simétrica (la mitad de arriba es el reflejo de la de abajo). Sin embargo, el diastereómero B si es quiral.
En la figura anterior, el isómero A es un ejemplo de un compuesto meso.
Pueden ser isómeros Cis-Trans y E-Z
Los isómeros Cis y Trans, así como los isómeros E-Z de un alqueno o de un ciclo sustituido, son estereoisómeros que no son imágenes especulares entre sí, por lo que también son diastereómeros.
Actividad óptica
Aquellos diastereómeros que poseen centros quirales pero que no son compuestos meso serán compuestos quirales y, por lo tanto, serán ópticamente activos. Esto significa que son capaces de hacer rotar el plano de la luz polarizada.
Nomenclatura de los diastereómeros
La nomenclatura de los diastereómeros que poseen centros quirales (los que no son Cis-Trans o E-Z), se basa en el nombre sistemático IUPAC del compuesto precedido por la configuración absoluta de cada centro quiral en el orden en que aparecen en la cadena principal.
Existen varios métodos para identificar a uno u otro diastereómero, pero el más utilizado es el sistema Cahn-Ingold-Prelog (CIP). Este consiste en los siguientes pasos:
- Se asigna un nivel de jerarquía a los cuatro grupos unidos a cada centro quiral. La prioridad de los grupos se asigna de acuerdo al número atómico del átomo directamente enlazado al centro quiral. Si hay dos átomos iguales, se procede a sumar los números atómicos de los átomos que estén enlazados a los primeros.
- Se determina la dirección en la que se recorren los tres grupos prioritarios cuando el de menor prioridad apunta hacia atrás.
- Si la dirección del recorrido es en el sentido de las manecillas del reloj, se le asigna la configuración R, de lo contrario se le asigna la configuración S.
Ejemplo
Ejemplos de diastereómeros comunes
Ejemplos de carbohidratos diastereómeros
Los diastereómeros son muy comunes en la naturaleza, en especial en compuestos de importancia biológica. A continuación, se presentan como ejemplos los distintos diastereómeros de tres grupos importantes de azúcares:
Los diastereómeros de la ribosa
La ribosa es uno de los carbohidratos más importantes en la naturaleza, ya que forma parte tanto del ADN como del ARN que forman nuestro material genético. Este carbohidrato posee tres centros quirales que dan origen a ocho isómeros diferentes. A continuación, se presentan los 4 diastereómeros más importantes de este azúcar:
Diastereómeros de la fructosa
Como su nombre lo indica, la fructosa es el azúcar que se encuentra en las frutas, y posee tres centros quirales que dan origen a los siguientes diastereómeros:
Diastereómeros de la Glucosa
La glucosa es el carbohidrato más común que existe y es una de las moléculas biológicas más abundantes en toda la tierra. Existen 16 isómeros en total, de los cuales solo 8 están presentes en la mayoría de los seres vivos. Los otros 8 solo se encuentran presentes en algunas células. A continuación se presentan los 8 diastereómeros más comunes:
Podemos notar que al comparar cualquier par de diastereómeros, estos difieren en la configuración de por lo menos un carbono quiral, y comparten la configuración de por lo menos un carbono quiral.
Ejemplo de diastereómeros Cis-Trans
Ejemplo de diastereómeros E-Z
En este ejemplo, los números mostrados corresponden a la prioridad de los sustituyentes siguiendo las reglas del sistema CIP.
Referencias
- Carey F. (2008). Organic Chemistry. (6ta ed.). Mc Graw Hill.
- Diastereomer. (2021). Merriam-Webster.com Dictionary, Merriam-Webster, merriam-webster.com
- Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. (10ma ed.). Wiley Plus.
- Monosaccharide. (16 de Febrero de 2021). en Wikipedia.org.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Lehninger principles of biochemistry (7ma ed.). W.H. Freeman.