4.11 : Proquiralidad

El concepto de proquiralidad conduce a la nomenclatura de las caras individuales de una molécula y juega un papel crucial en la reacción enantioselectiva. Es un concepto en el que dos o más moléculas aquirales reaccionan para producir productos quirales. Un proceso típico es la reacción de una cetona aquiral para generar un alcohol quiral. Aquí, el reactivo aquiral reacciona con un agente reductor aquiral, borohidruro de sodio, para generar una mezcla equimolar de los enantiómeros quirales del producto. Por ejemplo, una 2-butanona aquiral produce los enantiómeros quirales de (R)-2-butanol y (S)-2-butanol. Aquí, el reactivo aquiral que se puede convertir en un producto quiral alterando solo un grupo sustituyente se conoce como proquiral.

Desde el punto de vista mecánico, la configuración quiral del producto depende de la orientación del grupo hidruro entrante que se suma al carbono con hibridación sp². Dado que cada cara de la molécula es única, se les pueden asignar nombres únicos. Esto sigue el sistema Cahn-Ingold-Prelog, donde se asignan prioridades a los sustituyentes en el centro del carbono trigonal en función de sus números atómicos en el primer punto de diferencia. Luego se etiqueta la cara de la molécula dependiendo de si la secuencia de grupos es en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Una secuencia en el sentido de las agujas del reloj en la cara se denomina "re", mientras que la secuencia en el sentido contrario a las agujas del reloj se denomina "si". Aquí el agente quiral juega un papel clave. En ausencia de reactivos quirales, el grupo entrante puede unirse a la molécula desde cualquier cara, dando como resultado una mezcla racémica del producto. Por el contrario, los catalizadores quirales o las enzimas pueden dictar la formación de uno de los enantiómeros sobre el otro. Por consiguiente, estas reacciones se denominan reacciones enantioselectivas.

Es importante y está probada una clasificación adicional de los sustituyentes del carbono proquiral como homotópicos, diastereotópicos y enantiotópicos. Por ejemplo, los diferentes sustituyentes de hidrógeno en la (+)-2,6-dimetilciclohexanona se clasifican individualmente. Como se muestra en la Figura 1 (a), los dos hidrógenos en azul son homotópicos, los dos hidrógenos coloreados en verde en la Figura 1 (b) son enantiotópicos y los hidrógenos rojos en la Figura 1 (c) son diastereotópicos.

Figura 1: Clasificación de sustituyentes en el carbono proquiral de (+)-2,6-dimetilciclohexanona: (a) homotópico, (b) enantiotópico y (c) diastereotópico