(Formula molecular: C3H8O)
Se denominan isómeros constitucionales a aquellos isómeros que difieren en el orden de conectividad de sus átomos, es decir, tienen diferente estructura. Por ejemplo:
Los estereoisómeros son isómeros que difieren sólo en el arreglo espacial de sus átomos. No son constitucionales porque sus átomos están conectados en el mismo orden; sólo difieren en la orientación de éstos en el espacio.
Se dividen en dos categorías generales:
Enantiómeros, que son estereoisómeros cuyas moléculas son imágenes de espejo entre sí, pero éstas no pueden ser sobrepuestas una en la otra por lo que no coinciden en todas sus partes.
Diasterómeros, que son estereoisómeros que no son imágenes de espejo entre sí.
Un ejemplo claro de de lo que son enantiómeros son las manos: la mano derecha es la imágen de espejo de la mano izquierda:
Al tratar de sobreponer una en la otra (en el mismo plano) observamos que no es posible lograr que ambas coincidan en todas sus partes. Por eso son dos manos y no la misma repetida
dos veces:
Un objeto que no se puede sobreponer a su imágen
de espejo se denomina quiral. Si el objeto y su imágen
de espejo pueden hacerse coincidir e todas sus partes,
entonces ese objeto es aquiral (no quiral).
La quiralidad en los objetos se debe a que éstos
carecen de un plano o un punto de simetría (son
asimétricos). Esta característica es
la responsable de que las imágenes de espejo
no sean idénticas ni puedan sobreponerse una
en la otra.
Los enantiómeros ocurren en aquellas moléculas
que son quirales.
Un distintivo estructural que podrían poseer
las moléculas quirales es el siguiente: un carbono
tetrahedal que enlaza cuatro átomos o grupos
diferentes entre sí. Este carbono recibe el
nombre de carbono asimétrico o carbono quiral
o carbono estereogénico. Una molécula
que posea un sólo carbono quiral existe como
un par de enantiómeros; si posee más
de un carbono quiral, entonces podría existir
en varios pares de enantiómeros, que serían
disterómeros entre sí.
La configuración es el arreglo u orientación
espacial de los átomos enlazados al carbono
quiral. Esta configuración se determina aplicando
las reglas de secuencia de Cahn, Ingold y Prelog y
se denomina con las letras R o S. De esa forma se puede
distinguir entre los dos enantiómeros.Por ejemplo:
La mezcla en partes iguales de dos enantiómeros
se conoce como mezcla racémica o racemato.
Los enantiómeros tienen las mismas propiedades
físicas, excepto por la dirección de
rotación de luz polarizada en un plano (rotación
específica): uno gira ese plano hacia la derecha,
se denomina dextrorotatorio, y se designa (+), el
otro, levorotatorio, gira el plano hacia la izquierda
y se designa (-). La rotación específica
y la configuración son propiedades independientes
entre sí.
En cuanto a propiedades químicas, los enantiómeros
sólo difieren en la rapidez con que reaccionan
con un compuesto quiral.
Muchos de los medicamentos son quirales y se expenden
como mezclas racémicas o como un sólo
enantiómero. En la actualidad, hay una gran
tendencia en la industria de los medicamentos de producir
lo que se conoce como "canjes racémicos"
(racemic switches): drogas quirales ya aprobadas como
racematos, pero que se están re-desarrollando
como un sólo enantiómero. La idea detrás
de estos "canjes racémicos" se basa
en lo siguiente: los enantiómeros exhiben comportamientos
distintos cuando se someten a un ambiente quiral.
Por ejemplo, el cuerpo humano es un ambiente quiral, por lo que
debe producirse una diferenciación entre los enantiómeros.
Esta discriminación entre enantiómeros
- o reconocimiento quiral- depende del grado de interacción
que exhibe cada enantiómero con el lugar de
enlace quiral del cuerpo. Por ejemplo, en la siguiente
figura el reconocimiento quiral descansa en la ausencia
de la conección D-D conjuntamente con las otras
dos interacciones.
También, el reconocimiento quiral puede incluir
interacciones con ciertas estructuras aquirales que
poseen lados o ligandos estereoquimicamente no equivalentes
(heterotópicos). Por ejemplo, etanol es aquiral,
pero los hidrógenos denominados HR
y HS son heterotópicos.
Estos se denominan enantiotópicos si el remplazo
de uno u otro con un ligando diferente da el uno o
el otro de un par de enantiómeros (el R o el
S). El carbono se denomina proquiral porque el remplazo
de uno de esos dos hidrógenos lo convierte en
un carbono quiral o estereogénico. El hidrógeno
HR es, entonces, pro-R , y
el HS es pro-S:
En la catálisis enzimática oxidativa de
etanol para formar acetaldehído, sólo
se elimina el HR. En este caso,
el reconocimiento quiral depende de la enzima que discrimina
entre los dos hidrógenos:
Por otro lado, las moléculas planas pueden poseer
lados o caras estereoquimicamente no equivalentes (caras
heterotópicas). Por ejemplo, el ataque de HCN
al acetaldehído puede ocurrir por cualquiera
de sus dos caras heterotópicas. Esto produce
la mezcla racémica de la cianohidrina de acetaldehído.
Si se usa un catalítico quiral especial que favorezca
el ataque a una cara sobre la otra, la discriminación
conduciría a la formación de uno de los
dos enantiómeros.
Se conoce que los medicamentos se unen en lugares específicos
por medio de unos enlaces tridimensionales caraterísticos,
de la misma manera que una llave se ajusta en lugares
específicos en una cerradura para abrirla. El
medicamento adecuado es la "llave" que puede
ajustarse a "cerradura" receptora para generar
la respuesta biológica deseada. En algunas instancias,
dos "llaves" con pocas diferencias entre
ellas pueden encajar en la misma cerradura, pero sólo
una de ellas puede "abrir la puerta".
Frecuentemente los medicamentos racémicos contienen
la actividad terapéutica en uno de los dos enantiómeros.
Este es el que se pega al receptor y desencadena la
respuesta adecuada; este es el agonista. El antagonista,
se ajusta al mismo receptor pero no provoca la respuesta
deseada, aunque podría tener otra actividad
terapéutica, o efectos indeseables o simplemente
ser farmacologicamente inerte.Así, por ejemplo:
Propanolol es un agente antirítmico: reduce el ritmo cardiaco
así como las fuerzas contractiles del corazón. Se ha demostrado
que sólo el S-(-)-propanolol es efectivo para el tratamiento de angina.
De hecho, es 100 veces más potente que el isómero R-(+):
Ibuprofen: es una droga antiinflamatoria no-esteroidal (NSAID, por sus siglas en inglés) que presenta actividad terapéutica sólo en el isómero S-(+). Los estudios sugieren que este isómero alcanza los niveles terapéuticos en la sangre en unos 12 minutos, comparado con los 30 minutos que tarda el racemato. El
isómero R-(-) se convierte ezimaticamente en el S-(+).
Metadona: el isómero R(+), conocido como levadona, usualmente se prescribe para tratar casos de daño severo en el hígado.
La mezcla racémica se usa para el tratamiento de pacientes en el programa de
desintoxicación de drogas adictivas.
Anfetamina: tanto la mezcla racémica como el isómero S(+), conocido como dexedrina, se prescriben como supresores del apetito. La dexedrina es de 3 a 4 veces más potente que el isómero R-(-).
L-Dopa: se prescribe para tratar le mal de Parkinson. Originalmente se administraba la mezcla racémica, la cual adolecía de serios efectos secundarios, como la granulocitopenia (reducción de glóbulos blancos).Actualmente se mercadea como el isómero S-(-), que no presenta los problemas del racemato. De aquí que los efectos negativos se pueden atribuir al isómero R-(+).
L-Metildopa: sólo el isómero S-(-) es efectivo para tratar la hipertensión. El isómero R-(+) contribuye a serios efectos secundarios.
Naproxen: sólo el isómero S-(-) es seguro para el consumo humano como antiinflamatorio (NSAID) ya que el R es una toxina del hígado. Como dato interesante, el medicamento es la sal de sodio (Naproxen sodio) que es levorotatoria. El ácido libre, su precursor, es dextrorotatorio. Sin embargo, tanto la sal como el ácido tiene la misma cofiguración: S.
Algunos medicamentos quirales poseen actividad terapéutica diferentes en cada enantiómero, es decir, se prescriben para tratar diferentes condiciones. Por ejemplo:
Tiroxina: S-(-) tiroxina es una hormona natural de la tiroide que se usa para el tratamiento de esa glándula. La R-(+) tiroxina se prescribe para reducir los niveles de colesterol seroso.
Propoxifeno: los enantiómeros se venden con diferente propósito: dextropropoxifeno como analgésico y levopropoxifeno como antitusivo.
Medicamentos Quirales:
Unicidad de los enantiómeros:
