¿La siguiente reacción dará una mezcla racémica o no?
Según yo, debería dar una mezcla racémica. Pero mi profesor está en desacuerdo, pero no puedo entender las razones que dio. ¿No debería haber enfoques iguales desde arriba y desde abajo de las moléculas?
Estoy confundido cuando dice que el Carbono 3° adyacente puede cambiar su configuración también.
Actualización
Pregunta original:-
Solución proporcionada:-
IUPAC recomienda no usar el término mezcla racémica debido a su ambigüedad.
mezcla racémica (obsoleto) El término es confuso ya que se ha utilizado como sinónimo tanto de racemato como de conglomerado racémico. Se desaconseja su uso enérgicamente.
El término que se aplica en este caso es racemato.
racemato Una mezcla equimolar de un par de enantiómeros. No exhibe actividad óptica.
Hay tres condiciones iniciales cualitativamente diferentes a considerar.
1. Un racemato de (3S)-metilpentan-2-ona y (3R)-metilpentan-2-ona, el nucleófilo no es $\ce{OH-}$
Ambos enantiómeros se comportan de manera similar, cada uno produciendo un estereocentro en el carbono carboxílico.
Veredicto: no es ópticamente activo pero contiene dos pares de enantiómeros equimolares: $\mathrm{a), d)}$ y $\mathrm{b), c)}$. Incluso tres si se cuentan los reactivos. Es un racemato si se relaja el criterio de un solo par.
2. Un racemato de (3S)-metilpentan-2-ona y (3R)-metilpentan-2-ona, el nucleófilo es $\ce{OH-}$
Veredicto: no es ópticamente activo, la equimolaridad está asegurada, un par de enantiómeros. Es un racemato.
3. Ya sea (3S)-metilpentan-2-ona o (3R)-metilpentan-2-ona, el nucleófilo es / no es $\ce{OH-}$
Veredicto: ópticamente activo, no contiene enantiómeros. No es un racemato.
En 1, ¿no deberían ser dos pares de diastereómeros en su lugar? ¿Y qué tiene que ver eso con la actividad óptica? En 3, este es el paso donde mi profesor dice que dado que se forman un par de diastereómeros, no es ópticamente activo y no deberíamos hablar de racemización, y estoy confundido.
@ReeshabhRanjan 1. Los enantiómeros son un tipo de diastereómero. En este caso, si comparas $\mathrm{a), d)}$, verás que ambos centros estereogénicos son en realidad inversos el uno del otro. Lo mismo se aplica para $\mathrm{b), c)}.$ Por lo tanto, estos "cancelan" la polarización de la luz en efecto. 3. Si el nucleófilo es $\ce{OH-}$, entonces de hecho obtienes una mezcla de diastereómeros que no son enantiómeros. Aún así, es más probable que sea ópticamente activo que no. Pero dado que ya no son enantiómeros, la actividad óptica es superflua.
¿Cómo son los enantiómeros un tipo de diastereómeros? Decimos que los diastereómeros son compuestos que no son la imagen especular, ni superponibles entre sí, y los enantiómeros son los compuestos que SON imagen especular pero NO superponibles.
Cuando se adiciona al grupo carbonilo plano, el ataque desde ambos lados del plano es igualmente probable. Si no hay otros carbonos que lleven cuatro grupos diferentes en la molécula (centros quirales), se formará un par de enantiómeros en cantidades iguales (racemato). Ten en cuenta que los diastereómeros y enantiómeros se aplican a relaciones entre pares de moléculas. Si creas dos pares de enantiómeros, entonces las moléculas en cada par serán diastereómeros del otro par. Por lo tanto, también crearás dos pares de diastereómeros.
Ahora, ya hay un centro quiral en tu molécula, pero su configuración no se da. Sin saber eso, la pregunta no puede ser respondida adecuadamente. Las moléculas podrían ser todas R o todas S; asumiendo que la adición sea R del nucleófilo dará (R,S) y (R,R) en cantidades iguales. Estos son diastereómeros porque la imagen especular de (R,S) es (S,R) y la imagen especular de (R,R) es (S,S). Lo mismo se aplica si todas tus moléculas tuvieran un centro quiral S antes de la adición. Las moléculas que se forman no son imágenes especulares.
Si tu molécula estuviera presente como un 50% R y 50% S de antemano (racemato), la adición creará cantidades iguales de (R,R), (R,S), (S,R) y (S,S). Ahora, tienes dos pares de enantiómeros: (R,R)/(S,S) y (R,S)/(S,R). Cada estereoisómero en la mezcla tiene una imagen especular (juntos son enantiómeros) y otros 2 que son diastereómeros. También me gustaría agregar que los enantiómeros definitivamente no son diastereómeros. De hecho, así es como la IUPAC define diastereómeros: son estereoisómeros que no son enantiómeros. Esta mezcla no es un racemato porque hay cuatro estereoisómeros. Según la IUPAC, un racemato es un par de enantiómeros presentes en cantidades iguales.
Si el nucleófilo es hidróxido, entonces la adición no creará un centro quiral adicional. Por lo tanto, dependerá de si tenías un único estereoisómero para empezar o una mezcla, la estereoquímica con la que empezaste se mantendrá ya que no se forman o rompen enlaces con el centro quiral.
Tu respuesta parece mucho más práctica, pero ¿qué pasaría si nos hubieran dado una mezcla equimolar de las 4 posibilidades? ¿Seguirá sin ser una mezcla racémica?
Estás diciendo que debido a la interferencia estérica, no habrá una mezcla equimolar de cualquier par de enantiómeros. Estoy de acuerdo. Pero ¿qué pasaría si ya nos dieran una mezcla equimolar de los pares enantioméricos?
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La respuesta depende de si el material inicial es enantioméricamente puro o no. Tal como está dibujado, asumiría que es un racemato. ¿Puede confirmarlo?
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@jerepierre Supuse una mezcla racémica. La respuesta dada en el libro es 'No se formará una mezcla racémica'. No sé qué suponer ya que estoy confundido con mis suposiciones.
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¿El grupo metilo está en negrita (o en guiones)? Si no es así, entonces esta es una pregunta mal diseñada, dada la respuesta del libro.
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@jerepierre He añadido la pregunta original así como la solución proporcionada.