4.9 : Estereoisomería de compuestos cíclicos

En esta lección profundizamos en el papel de la conformación de los anillos y su estabilidad, que determina la disposición espacial y, en consecuencia, la simetría molecular y la estereoisomería de los compuestos cíclicos. El 1,2-dimetilciclohexano se utiliza como estudio de caso para evaluar el posible número de estereoisómeros. Aquí, dados los múltiples (n = 2) centros quirales, hay 2ⁿ = 4 configuraciones posibles que carecen de un plano de simetría, ya que el esqueleto del anillo existe en una conformación de silla no plana. Además, la posibilidad de que se produzca un cambio de anillo en un anillo de ciclohexano implica que cada una de estas cuatro configuraciones posibles podría existir además como una mezcla de dos o más conformaciones.

El efecto de la flexibilidad conformacional en un sistema de anillos sobre el número de estereoisómeros posibles se muestra mediante un estudio de caso de configuraciones cis y trans de 1,2-dimetilciclohexano. Si bien las configuraciones cis son moléculas quirales (imágenes especulares no superponibles) con los enantiómeros como estereoisómeros potenciales distintos, el rápido cambio de anillo a temperatura ambiente hace que estas configuraciones sean interconvertibles e inseparables. En consecuencia, representan conformaciones de la misma molécula. Por otro lado, los isómeros trans son moléculas quirales que no pueden superponerse mediante rotación de la molécula o cambio de anillo y existen como compuestos únicos. Esto prueba la presencia de tres estereoisómeros para el ejemplo elegido: el isómero cis y el par de enantiómeros trans.

Esto se aclara mejor utilizando otra estructura de anillo con una diferencia de posición de sustitución: 1,3-dimetilciclohexano. La configuración cis es aquiral debido a un plano de simetría molecular. En consecuencia, el sistema con dos centros quirales exhibe tres estereoisómeros: los dos enantiómeros trans no interconvertibles y una configuración cis aquiral. En esencia, cuando se evalúa la estructura de un anillo, los dos aspectos que deben estudiarse son el cambio de anillo y el plano de simetría para determinar el número posible de estereoisómeros.