Isomero

Oinarritzat karbono-hidrogenozko hezurdurak dituzten molekuletan agertzen da hau. Isomero organikoak bi multzo nagusitan bana ditzakegu: egiturazko isomeroak eta isomero optikoak, horien barnean azpiatal ugari bereiz daitekeelarik eta bakoitzak bere ezaugarri eta propietateak dituelarik.

 

Bi molekuletan atomo mota eta kopuru (formula enpiriko) bera izanda, horien arteko loturen kokapena eta distribuzioa desberdina dutenean, egiturazko isomero dereitze.

Isomeria hau karbono-atomoen disposizioaren araberakoa da, hau da, molekularen egitura kate modukoa edo adarkatua izan daiteke. Karbono eta hidrogeno atomo kopuru bera izanik, karbonoak lerrokatuta koka daitezke edo karbono bati (edo gehiagori) karbono bat baino gehiago lotu. Lotura horien konbinazio ezberdinek sortzen dituzte kate-isomero ezberdinak.

Isomeria mota honen adibide dira pentanoaren isomeroak, ondokoak izanik ezagunenak:

Isomeria mota hau karbonozko eskeleto bera duten baina talde funtzionala karbono ezberdinetan kokatzen den molekuletan agertzen da. Hau da, karbono atomoak eta haien arteko loturak leku berean mantenduz, talde funtzionala karbono bati edo besteari lotzen zaionaren arabera, kokapen isomero bat edo bestea lortuko da.

Honen adibide dugu propanola, non 1-propanola eta 2-propanola existitzen diren, alkohol taldea lotzen zaion karbonoaren arabera.

Metameria bezala ere ezagutzen den isomeria mota honen bereizgarri da kate hidrokarbonatua luzera ezberdineko kateetan banatzen duen talde funtzional bat duela. Hau da, talde funtzionala aurkitzen den puntutik molekula zatituz gero, luzera ezberdineko bi kate lortuko lirateke eta lorturiko kateen ezberdintasunak (beti ere karbono atomo kopuru totala mantenduz) ematen dizkigu konpentsazio isomero ezberdinak. Bestalde, isomeriaren izendapen mota hau gaur egun ez da oso erabilia nahiz eta lehen aldehido eta zetonei ere aplikatua izan.

Karbonozko hezurdura mantenduz talde funtzionala aldatzen den isomeria da hau, eta azken honen kokapena alda daiteke edo ez. Hemen ere karbono atomoen eta hauen arteko loturen kokapena ez da aldatzen, bai ordea hauei loturik dagoen talde funtzionala. Gainera, talde funtzionala aldatzeaz gain, honen kokapena ere alda daiteke eta konbinazio ezberdinekin lortzen dira isomero funtzional ezberdinak.

Atomo baten (gehienetan hidrogenoa) transposizioan oinarrituriko isomeria mota berezia da hau. Hau da, hidrogeno atomo bat molekulako puntu batetik bestera mugitzen denean, lotura ezberdinak osatzen dira eta honekin tautomero ezberdinak. Gainera, bi tautomeroen arteko oreka egonkor bat sortu ohi da.

 

Isomero konformazionalak molekula berdinak dira, baina era ezberdinean adierazita. Isomero horiei konformero deritze. Isomero batetik bestera pasatzeko lotura bakun baten biraketa egiten da (~60 kJ/mol-eko energia).

Isomero konformazionalak konformazio batetik bestera elkartrukatzeko daukaten erraztasunaren ondorioz, banaezinak izan ohi dira.

Konformeroak Newman proiekzioaz adierazten dira, era bisual batean ondo azaltzen dituelako molekula batek dauzkan konformero guztiak. Forma ezberdin horiek izen hauek jasotzen dituzte: sinklinal edo gauche, antiklinal, sinperiplanar eta antiperiplanar.

 

Isomero konfigurazionalak molekula ezberdinak dira, hau da, konposizio eta konstituzio berdina dute baina atomoen kokapen espaziala ezberdina da. Isomero batetik bestea lortzeko lotura bat apurtu behar da (energia handia behar delarik), isomeroak fisikoki banagarriak dira. Bi azpitalde dituzte: isomeria geometrikoa eta isomeria optikoa.

Molekulan lotura bikoitz bat edo eraztun bat dagoenean agertzen da, karbonoari lotuta dauden atomoen errotazio askea eragozten duelako. Horregatik, kokapen espazial desberdina eman daiteke, molekula ezberdinak sortuz. Karbono batek bi talde funtzional berdin baditu lotuta, isomeria hori ez da agertzen.

 

Alkenoetan: Lotura bikoitz estereogeniko bat dagoenean agertzen da. Erreferentzia plano batekiko (lotura bikoitzaren bi karbonoak hartzen dituena) bi ordezkatzaileak alde berean badaude cis isomeroa izango da. Kontrako aldeetan badaude, ordea, trans isomeroa izango da. Gehienetan, erreferentzia-ordezkatzaileak berdinak dira, hidrogeno atomoak adibidez.

Eraztunetan: Bi zentro estereogeniko dituen konposatuetan agertzen da. Kasu horretan, erreferentzia planoa eraztuna izango da eta erreferentziazko bi ordezkatzaileak alde berean badaude cis isomeroa izango da. Kontrako aldeetan badaude, ordea, trans isomeroa izango da.

 

Izendapen hori, alkenoaren lotura bikoitzean hiru edo lau ordezkatzaile ezberdin agertzen direnean erabiltzen da. Karbono bakoitzaren ordezkatzaileen lehentasuna kalkulatzen da Cahn-Ingold-Prelog-en arauak jarraituz. E/Z hizkiak alemanetik datoz, Z zusammen (elkarrekin) hitzetik dator eta E entgegen (kontrako) hitzetik.

Lehentasun handieneko bi ordezkatzaileak alde berean badaude Z izango da. Lehentasun handieneko bi ordezkatzaileak kontrako aldean badaude, ordea, E izango da.

Konposatu batek gutxienez karbono asimetriko bat duenean, estereoisomero optikoak, enantiomeroak, forma enantiomorfikoak edo forma kiralak deituriko isomeroak lor daitezke. Isomero optikoak ezin dira gainezarri. Propietate fisiko-kimiko berdinak izan arren, argi polarizatua norabide ezberdinetan desbideratzen dute; horren bitartez, bata bestetik desberdindu ditzakegu.

Molekulak n karbono asimetriko baditu, guztira 2ⁿ isomero optiko izango ditu.

Hiru nomenklatura-sistema daude isomeria mota hau izendatzeko:

• Desbideratu den argi polarizatuaren arabera: dextro (+) eta lebo (-)
• D-L nomenklatura (D eta L formak).
• Konfigurazio absolutuaren arabera (R eta S formak).

Diastereoisomeria, zentro estereogeniko anitzeko molekula kiraletan agertzen da. Molekula horietan enantiomeroak daude; ispilu irudi gainezartezinak (estereozentro guztien konfigurazioa kontrakoa), baina baita estereozentro guztien konfigurazioa kontrakoa ez dutenak, diastereoisomeroak, alegia.

”n” estereozentro (normalean, “n” karbono asimetriko) dituen egitura molekular bati 2n estereoisomero konfigurazional desberdin dagozkio eta 2n-1pare enantiomeriko. Horietatik “meso” formak kendu behar dira.

Epimeroak: Zentro bakar baten konfigurazioa kontrakoa duten diastereoisomeroak dira.

Adibidez, 3-bromo-2-butanola bi zentro estereogeniko ditu, beraz, 4 forma posible ditu. (2S,3S) 3-bromo-2-butanol eta (2R,3R) 3-bromo-2-butanol molekuletan, bi zentroen konfigurazioa kontrakoa da; enantiomeroak dira. (2S,3S) 3-bromo-2-butanol eta (2R,3S) 3-bromo-2-butanol molekulak begiratzen baditugu, ikusiko dugu bakarrik zentru baten konfigurazioa kontrakoa dutela. Beraz, bi molekulak haien artean diastereoisomeroak dira, epimeroak hain zuzen ere.

 

Nahaste errazemikoa: Dextro eta Lebo enantiomeroak proportzio berdinean aurkitzen direnean nahastea optikoki inaktiboa da. Bi molekulen aktibitate optikoaren balioa berdina da baina zeinuz kontrakoa, horregatik anulatu egiten da balio totala.

Meso forma: Karbono asimetrikoak egon arren konposatua akirala da, molekulan simetria plano bat dagoelako. Beraz, optikoki inaktiboa da.

Konposatu inorganikoetan hainbat isomeria mota daude, batez ere koordinazio konplexuetan, baina fenomeno hori ez da kimika organikoan bezain garrantzitsua.

Aipatzekoak diren isomeria motak hauek dira: egiturala, konformazionala, cis-trans isomeria, posizio-isomeria, optikoa, ionizazio-isomeria, koordinazio-isomeria, lotura-isomeria eta polimerizazio-isomeria.