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Configuración R/S de carbonos asimétricos con la rivastigmina

Configuración R /S de carbonos asimétricos o quirales

Hola Propharma.He decidido empezar por uno de los puntos de la química orgánica que más traen de cabeza a la hora de estudiar esta asignatura: la configuración R/S de carbonos asimétricos. Para ello voy a basarme en un medicamento empleado en el tratamiento del alzheimer, la rivastigmina. Como ya irás viendo, no me gusta soltar sólo la parte más química estrictamente hablando, sino que también conozcas un poco en qué consiste este medicamento. Asi que te cuento algo más sobre él, pero si quieres ir rápidamente a saber cómo conocer la configuración R/S de carbonos asimétricos puedes ir directamente un poco más abajo.

Configuración R /S de carbonos asimétricos o quirales

¿Qué es la rivastigmina y cómo funciona?

Como te decía, la rivastigmina es uno de los medicamentos empleados en el tratamiento del alzheimer. Exelon, Nimvastid o Prometax son algunos de sus nombres comerciales.

En esta enfermedad, una de las alteraciones que se produce es la falta del neurotransmisor acetilcolina, el cual se encarga de regular una gran cantidad de tareas en nuestro cuerpo.

Para subsanar esta falta, se administran medicamentos que permiten mantener unos niveles de acetilcolina más normalizados y así ralentizar los síntomas de la enfermedad. Este es el caso de la rivastigmina, perteneciente al grupo de los inhibidores de acetilcolinesterasas, unas enzimas que van degradando la acetilcolina. Con la rivastigmina se ralentiza esta degradación, permitiendo unos niveles más altos del neurotransmisor.

Una vez hechas las presentaciones, vamos a la parte en la que vas a tener que trabajar.

Configuración R/S de carbonos asimétricos con la rivastigmina

El nombre sistemático de la rivastigmina es el  (S)-3-[1-(dimetilamino)etil]fenil N-etil-N-metilcarbamato.

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Molécula de rivastigmina. Fuente: wikipedia

Desde luego que a simple vista este peazo’ nombre asusta, pero tranquilo, mírala con detenimiento y verás como todo toma su sitio. Aunque podríamos sacarle “mucha chicha” a esta molécula para repasar varios conceptos, vamos al querealmente nos importa en este momento: la notación R/S de centros quirales.

¿Qué es la configuración R/S de carbonos asimétricos?

La configuración, notación o nomenclatura R/S corresponde a la misma idea. Se trata de identificar cómo se desvía  un plano de luz polarizada que pasa a través de una molécula con al menos un carbono asimétrico. Si es de configuración R, el plano de luz se desviará hacia la derecha, y si es S, hacia la izquierda. Ya te contaré en otra ocasión cuál es la utilidad de todo esto. Ahora voy a descifrarte qué es un carbono asimétrico, y explicarte según las reglas de Cahn-Ingold-Prelog cómo saber si su configuración es R o S, y para ello, vamos a seguirnos basando en la rivastigmina.

Primer paso: encontrar los carbonos asimétricos/quirales presentes en la molécula.

La S que aparece en el nombre sistemático de la rivastigmina nos indica que sólo hay un carbono asimétrico o quiral (es lo mismo) existente en la molécula. Si hubiera más de un carbono asimétrico se tendría que indicar el número de cada carbono al que pertenece esa configuración, por ejemplo 2R 4S. En este caso, vamos a ver cómo buscar el único que hay en esta molécula.

Para ello, debemos buscar el carbono que está enlazado a cuatro sustituyentes diferentes, por lo que un carbono CH3 o CH2 (que contiene 3 y 2 hidrógenos respectivamente) no puede ser asimétrico, y un carbono con algún doble enlace tampoco, porque en ese caso estaría enlazado a 3 átomos y no cuatro, por lo que tampoco valdría.

Así que si te fijas, sólo hay un carbono en toda la molécula que tenga cuatro sustituyentes diferentes, y es aquel que está enlazado a:

  1. un grupo dimetilamino
  2. un hidrógeno
  3. un metilo
  4. la parte del [fenil N-etil-N-metilcarbamato].
configuración carbono asimétrico rivastigmina
Grupos unidos al carbono asimétrico de la rivastigmina. Imagen modificada de wikipedia.

 

 

Segundo paso: Identificar los átomos unidos directamente al carbono asimétrico

Necesitamos fijarnos en cuáles son esos átomos para ordenar esos grupos,así que tenemos nitrógeno, hidrógeno y dos carbonos.

 

Tercer paso: Ordenar esos átomos (y en consecuencia los grupos asociados) por orden de prioridad según su número atómico

Así tenemos el nitrógeno con Z=14, por lo que tendrá el número de preferencia 1 y el hidrógeno (Z=1) el último.

Pero ahora, los dos átomos que quedan sin determinar son dos carbonos de evidentemente, igual valor de Z (12), ¿qué hacer ante la igualdad de número atómico? Pues seguir buscando en los átomos adyacentes de cada uno de ellos hasta que encuentres alguna diferencia, y ahí, volver a fijarte en el de mayor número atómico.

En la rivastigmina, está claro que el número dos será para el carbono perteneciente al anillo de fenilo, ya que ese carbono está a la vez unido a otro carbono, sin embargo, el que está unido directamente al carbono asimétrico sólo se une a hidrógeno, así que la cosa queda así:

Configuración carbono asimétrico rivastigmina
Orden de grupos del carbono asimétrico de rivastigmina.Imagen modificada de Wikipedia

 

 

Cuarto paso: Colocar la molécula para que el sustituyente de menor número atómico quede hacia detrás.

En este caso, ya vemos que el hidrógeno está puesto hacia la parte de atrás del plano, así que podemos pasar a la última etapa.

 

Quinto paso: Determinar el sentido de la secuencia 1-2-3 para otorgar finalmente la configuración R/S

Si la secuencia 1-2-3 sigue el sentido de las agujas del reloj, el carbono asimétrico tendrá configuración R.

Por el contrario, si la secuencia va en sentido contrario, será configuración S

En la rivastigmina, los grupos están colocados en sentido contrario a las agujas del reloj, por lo que tiene configuración S.

configuración carbono asimétrico rivastigmina
Configuración S de la rivastigmina. Imagen modificada de Wikipedia

 

Espero haberte resuelto las dudas de cómo asignar la configuración R/S de carbonos asimétricos o quirales. Más adelante te enseñaré ejercicios resueltos y la utilidad que tiene todo esto.

 

Cuéntame, ¿qué molécula intentabas analizar para saber su configuración R/S?

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