Estereoquímica en 3D: R/S y cis/trans

Cómo se usa

Arrastra sobre la molécula para girarla y usa la rueda del ratón o pellizca con dos dedos para acercarte. Con la herramienta Átomo, toca un hidrógeno para sustituirlo por el elemento elegido: el programa añade los hidrógenos que faltan y recoloca la geometría. Con Enlace conviertes un enlace sencillo en doble o triple, o unes dos átomos para cerrar un anillo. Invertir intercambia dos sustituyentes de un centro quiral (pasa de R a S) o gira un extremo de un doble enlace (de E a Z) sin tocar el resto de la molécula.

Con Analizar, toca un centro quiral o un doble enlace: aparecen las prioridades 1 a 4 de sus sustituyentes y el botón para orientar la molécula con el grupo de menor prioridad hacia atrás, que es justo la vista que se necesita para asignar R o S. Si desmarcas «Mostrar la solución», las letras se ocultan y puedes practicar antes de mirar la respuesta.

Reglas de prioridad de Cahn-Ingold-Prelog

Para nombrar la configuración de un estereocentro hay que ordenar sus cuatro sustituyentes. Las reglas CIP lo hacen así:

• Número atómico. Tiene más prioridad el átomo unido directamente al centro con mayor número atómico: Br > Cl > O > N > C > H.
• Desempate por esferas. Si dos átomos son iguales, se comparan los conjuntos de átomos unidos a cada uno, ordenados de mayor a menor. Gana el primero que tenga un átomo mayor; si siguen empatados, se avanza una esfera más, siempre explorando primero la rama de más prioridad.
• Enlaces múltiples. Un doble enlace cuenta como dos enlaces sencillos: C=O equivale a un carbono unido a dos oxígenos. Por eso un –CHO tiene más prioridad que un –CH₂OH.

R o S

Con las prioridades asignadas, se mira la molécula con el sustituyente 4 (casi siempre el hidrógeno) apuntando hacia atrás, lejos del observador. Si el recorrido 1 → 2 → 3 va en el sentido de las agujas del reloj, el centro es R (rectus); si va al contrario, es S (sinister). La letra no dice hacia dónde gira la luz polarizada: eso es el signo (+) o (−), que solo se puede medir.

Una molécula con n centros quirales tiene como máximo 2ⁿ estereoisómeros. Pueden ser menos si alguno es meso, como el ácido meso-tartárico: tiene dos centros, R y S, pero un plano de simetría interno lo hace idéntico a su imagen especular. Compruébalo con el botón «Imagen especular»: las letras se intercambian y la molécula es la misma.

E/Z frente a cis/trans

Un doble enlace C=C no gira, así que sus sustituyentes quedan fijos a un lado u otro. La nomenclatura cis/trans compara dos grupos iguales o equivalentes: cis si están del mismo lado, trans si están en lados opuestos. Funciona bien en el but-2-eno, pero no cuando cada carbono tiene sustituyentes distintos. Para esos casos se usa E/Z: en cada carbono del doble enlace se elige el sustituyente de mayor prioridad CIP; si ambos quedan del mismo lado es Z (zusammen, juntos) y si quedan en lados opuestos es E (entgegen, opuestos).

Cis y Z no siempre coinciden. En el 1-bromo-2-cloropropeno no se puede hablar de cis o trans, porque el segundo carbono no tiene hidrógeno, pero sí de E y Z: el bromo y el cloro son los sustituyentes prioritarios de cada lado. En los anillos ocurre algo parecido: en el 1,2-dimetilciclohexano los dos metilos están en la misma cara del anillo (cis) o en caras opuestas (trans), y cada isómero corresponde a una combinación concreta de R y S.

El programa aplica las reglas CIP de número atómico y de átomos duplicados (enlaces múltiples y anillos), que bastan para las moléculas de un curso de química orgánica. No tiene en cuenta isótopos ni las reglas que distinguen ramas que solo se diferencian en su propia estereoquímica, como los centros pseudoasimétricos (r/s). La geometría se calcula con un modelo de muelles sencillo: es fiel en ángulos y configuraciones, pero no es una optimización cuántica.