En química, un iminoácido es cualquier molécula que contenga tanto un grupo funcional imino (>C=NH) como un carboxilo (-C(=O)-OH).
Los iminoácidos están relacionados con los aminoácidos, lo cuales contienen un grupo amino (-NH2) y un carboxilo (-COOH). Los aminoácidos que contienen un grupo amino secundario (el único de estos compuestos que se da en la naturaleza es la prolina a veces son llamados iminoácidos de forma incorrecta.
El término iminoácido también se ha usado para denominar a imidoácidos, que contienen el grupo amida (-C(=NH)-OH), aunque este actualmente está obsoleto y es incorrecto.
Las enzimas del tipo aminoácido oxidasa son capaces de convertir aminoácidos en iminoácidos. Además, el precursor biosintético del aminoácido prolina es el iminoácido (S)-Δ1-pyrrolina-5-carboxylato (P5C).
Estereoquímica
Un centro quiral es un átomo de carbono con cuatro sustituyentes distintos.La estereoquímica es la parte de la química que toma como base el estudio de la disposición espacial de los átomos que componen las moléculas y el cómo afecta esto a las propiedades y reactividad de dichas moléculas. También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales. Resulta de interés el estudio del benceno. Una parte importante de la estereoquímica se dedica al estudio de moléculas quirales.
La esteroquímica proporciona conocimientos importantes para la química en general ya sea inorgánica, orgánica, biológica, fisicoquímica o química de polímeros.
Quiral
Respecto a una molécula u otro objeto, la propiedad de no ser superponible a su imagen especular. Un átomo que hace a una molécula quiral, como un carbono con cuatro sustituyentes diferentes, se denomina átomo quiral o centro de quiralidad.
Moléculas quirales
Imagen especular de sí misma mas no superponible.La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.
Denomino quiral y digo que tiene quiralidad toda figura geométrica, o todo grupo de puntos, si su imagen en su espejo plano, idealmente realizada, no puede hacerse coincidir consigo misma.
En general, un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si no los posee, sus imágenes especulares no son superponibles. Una de las imágenes especulares se llama dextrógira y la otra levógira.
Es una propiedad de gran interés en química orgánica, en química inorgánica y en bioquímica, donde da lugar a la estereoquímica, a las reacciones estereoespecíficas y a los estereoisómeros.
Actividad óptica
La luz ordinaria tiende a oscilar en todos los planos. Al pasar por un filtro polarizador, la luz así polarizada oscila en solo un plano. Las moléculas quirales tienen la propiedad de desviar (rotar) el plano de luz polarizada un cierto ángulo. Si rota la luz hacia la derecha se le denomina dextrógiro o (+). Si desvía el plano de luz hacia la izquierda se le llama levógiro o (-).
La desviación del ángulo (rotación) específica fue estudiada por primera vez por el físico francés Jean Baptiste Biot (1774-1867). La ley descubierta por él lleva su nombre y se describe, para un compuesto ópticamente activo como:
siendo,
α, el ángulo rotado
α0, una constante característica de la sustancia (denominada "poder rotatorio específico")
c, la concentración en g/l
l, la longitud de paso, en cm
La constante α0 es característica para cada sustancia y es función de la longitud de onda.
Habitualmente en la bibliografía se halla referida la línea D del sodio (amarillo) como referencia a una temperatura de 25°. El valor numérico es el mismo para cada par de enantiómeros, el dextrógiro toma el valor positivo mientras que el levógiro toma un valor negativo. Juntos, en una solución con concentraciones iguales de cada enantiómero, (llamado mezcla racémica), se cancelan los signos uno al otro dando un valor rotatorio de cero.
Dicroísmo circular
Puesto que los materiales quirales presentan propiedades ópticas diferentes, según la polarización de la onda incidente en los mismos, también presentarán coeficientes de absorción diferentes. Debido a esta propiedad, pueden actuar como un "polarizador por absorción selectiva", modificando el tipo de polarización de la señal que atraviesa el material; en concreto, una onda que entra en el mismo con polarización lineal puede salir con polarización elíptica o circular: a ese fenómeno se le conoce como "dicroísmo circular".
Actividad óptica
Cristales de cuarzo. La rotación óptica o actividad óptica es la rotación de la polarización lineal de la luz cuando viaja a través de ciertos materiales. Suele ser un fenómeno que ocurre en soluciones que presentan moléculas quirales tales como la sacarosa (azúcar), sólidos con planos cristalinos rotados, tales como el cuarzo, y la polarización circular de gases atómicos o moleculares. Se emplea en la industria de elaboración de azúcar para medir en los siropes la concentración de azúcares, en óptica para manipular la polarización, en química para caracterizar sustancias en solución acuosa, y en medicina está siendo evaluado en la actualidad como un método de determinación de la concentración de azúcar en sangre en casos de personas que sufren la diabetes.
Aquiralidad
La aquiralidad es la ausencia de quiralidad. Un objeto es aquiral cuando es superponible con su imagen especular. Ejemplos serían un cubo o una esfera. Contraejemplos serían la mano humana, o el cuerpo humano (el corazón de la imagen especular estaría a la derecha, en vez de a la izquierda).
Quiralidad significa que la imagen especular de un objeto es no superponible con este, como por ejemplo la mano izquierda y derecha, una es la imagen especular de la otra pero no se pueden superponer.
Enantiómero
En la ciencia de la química se dice que dos estereoisómeros son enantiómeros si la imagen especular de uno no puede ser superpuesta con la del otro. Dicho de otra forma: un enantiómero es una imagen especular no superponible de sí mismo. Tienen las mismas propiedades físicas y químicas, excepto por la interacción con el plano de la luz polarizada o con otras moléculas quirales. Son moléculas quirales. La mezcla de enantiómeros en una solución se denomina mezcla racémica.
Características
Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre quirales. Aunque esto no es cierto necesariamente para moléculas con más de un esterocentro. Este es el caso de las formas meso. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos.
Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es levorrotatorio o levógiro.
Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas.
La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición.
Separación de enantiómeros
La separación de enantiómeros presentes en una mezcla racémica se realiza mediante la técnica denominada resolución. Los métodos de resolución más utilizados son
La resolución química, la cual consiste en la separación de los enantioméros mediante la conversión de la mezcla racémica en una mezcla dediastereoisómeros. Para ello, la mezcla de enantiómeros se hace reaccionar con el compuesto quiral que recibe el nombre de agente de resolución; con la cual se transforman los enantiómeros en diasteroisómeros, los cuales se pueden separar mediante destilación, cristalización o cromatografía. Una vez separados, se procede a la eliminación del agente de resolución para obtener cada uno de los enantiómeros puros.
La resolución cromatográfica, la cual se basa en la utilización de técnicas cromatográficas que emplean como fase estacionaria un compuesto quiral. La separación se basa en las débiles interacciones que forman los enantiómeros con la fase estacionaria quiral. Estas interacciones tienen diferentes propiedades físicas y por tanto diferentes energías de enlace. Así, el enantiómero que forma complejos más estables con la fase estacionaria quiral se mueve más lentamente que los enantiómeros que forman complejos menos estables; y debido a ello eluyen a diferentes velocidades y separándose a lo largo de la columna.
Punto isoeléctrico
El punto isoeléctrico es el pH al que una sustancia anfótera tiene carga neta cero. El concepto es particularmente interesante en los aminoácidos y también en las proteínas. A este valor de pH la solubilidad de la sustancia es casi nula. Para calcularlo se deben utilizar los pKa.
(Los pKa a considerar para esta ecuación,en una tabla de pH, son los que contienen a la especie quimica con carga igual a cero, cuando tienen mas de un pKa).
Los iminoácidos están relacionados con los aminoácidos, lo cuales contienen un grupo amino (-NH2) y un carboxilo (-COOH). Los aminoácidos que contienen un grupo amino secundario (el único de estos compuestos que se da en la naturaleza es la prolina a veces son llamados iminoácidos de forma incorrecta.
El término iminoácido también se ha usado para denominar a imidoácidos, que contienen el grupo amida (-C(=NH)-OH), aunque este actualmente está obsoleto y es incorrecto.
Las enzimas del tipo aminoácido oxidasa son capaces de convertir aminoácidos en iminoácidos. Además, el precursor biosintético del aminoácido prolina es el iminoácido (S)-Δ1-pyrrolina-5-carboxylato (P5C).
Estereoquímica
Un centro quiral es un átomo de carbono con cuatro sustituyentes distintos.La estereoquímica es la parte de la química que toma como base el estudio de la disposición espacial de los átomos que componen las moléculas y el cómo afecta esto a las propiedades y reactividad de dichas moléculas. También se puede definir como el estudio de los isómeros: compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero de diferentes fórmulas estructurales. Resulta de interés el estudio del benceno. Una parte importante de la estereoquímica se dedica al estudio de moléculas quirales.
La esteroquímica proporciona conocimientos importantes para la química en general ya sea inorgánica, orgánica, biológica, fisicoquímica o química de polímeros.
Quiral
Respecto a una molécula u otro objeto, la propiedad de no ser superponible a su imagen especular. Un átomo que hace a una molécula quiral, como un carbono con cuatro sustituyentes diferentes, se denomina átomo quiral o centro de quiralidad.
Moléculas quirales
Imagen especular de sí misma mas no superponible.La quiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares.
Denomino quiral y digo que tiene quiralidad toda figura geométrica, o todo grupo de puntos, si su imagen en su espejo plano, idealmente realizada, no puede hacerse coincidir consigo misma.
En general, un objeto quiral carece de ejes de rotación impropios. Si no los posee, sus imágenes especulares no son superponibles. Una de las imágenes especulares se llama dextrógira y la otra levógira.
Es una propiedad de gran interés en química orgánica, en química inorgánica y en bioquímica, donde da lugar a la estereoquímica, a las reacciones estereoespecíficas y a los estereoisómeros.
Actividad óptica
La luz ordinaria tiende a oscilar en todos los planos. Al pasar por un filtro polarizador, la luz así polarizada oscila en solo un plano. Las moléculas quirales tienen la propiedad de desviar (rotar) el plano de luz polarizada un cierto ángulo. Si rota la luz hacia la derecha se le denomina dextrógiro o (+). Si desvía el plano de luz hacia la izquierda se le llama levógiro o (-).
La desviación del ángulo (rotación) específica fue estudiada por primera vez por el físico francés Jean Baptiste Biot (1774-1867). La ley descubierta por él lleva su nombre y se describe, para un compuesto ópticamente activo como:
siendo,
α, el ángulo rotado
α0, una constante característica de la sustancia (denominada "poder rotatorio específico")
c, la concentración en g/l
l, la longitud de paso, en cm
La constante α0 es característica para cada sustancia y es función de la longitud de onda.
Habitualmente en la bibliografía se halla referida la línea D del sodio (amarillo) como referencia a una temperatura de 25°. El valor numérico es el mismo para cada par de enantiómeros, el dextrógiro toma el valor positivo mientras que el levógiro toma un valor negativo. Juntos, en una solución con concentraciones iguales de cada enantiómero, (llamado mezcla racémica), se cancelan los signos uno al otro dando un valor rotatorio de cero.
Dicroísmo circular
Puesto que los materiales quirales presentan propiedades ópticas diferentes, según la polarización de la onda incidente en los mismos, también presentarán coeficientes de absorción diferentes. Debido a esta propiedad, pueden actuar como un "polarizador por absorción selectiva", modificando el tipo de polarización de la señal que atraviesa el material; en concreto, una onda que entra en el mismo con polarización lineal puede salir con polarización elíptica o circular: a ese fenómeno se le conoce como "dicroísmo circular".
Actividad óptica
Cristales de cuarzo. La rotación óptica o actividad óptica es la rotación de la polarización lineal de la luz cuando viaja a través de ciertos materiales. Suele ser un fenómeno que ocurre en soluciones que presentan moléculas quirales tales como la sacarosa (azúcar), sólidos con planos cristalinos rotados, tales como el cuarzo, y la polarización circular de gases atómicos o moleculares. Se emplea en la industria de elaboración de azúcar para medir en los siropes la concentración de azúcares, en óptica para manipular la polarización, en química para caracterizar sustancias en solución acuosa, y en medicina está siendo evaluado en la actualidad como un método de determinación de la concentración de azúcar en sangre en casos de personas que sufren la diabetes.
Aquiralidad
La aquiralidad es la ausencia de quiralidad. Un objeto es aquiral cuando es superponible con su imagen especular. Ejemplos serían un cubo o una esfera. Contraejemplos serían la mano humana, o el cuerpo humano (el corazón de la imagen especular estaría a la derecha, en vez de a la izquierda).
Quiralidad significa que la imagen especular de un objeto es no superponible con este, como por ejemplo la mano izquierda y derecha, una es la imagen especular de la otra pero no se pueden superponer.
Enantiómero
En la ciencia de la química se dice que dos estereoisómeros son enantiómeros si la imagen especular de uno no puede ser superpuesta con la del otro. Dicho de otra forma: un enantiómero es una imagen especular no superponible de sí mismo. Tienen las mismas propiedades físicas y químicas, excepto por la interacción con el plano de la luz polarizada o con otras moléculas quirales. Son moléculas quirales. La mezcla de enantiómeros en una solución se denomina mezcla racémica.
Características
Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre quirales. Aunque esto no es cierto necesariamente para moléculas con más de un esterocentro. Este es el caso de las formas meso. Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos.
Un enantiómero que rota el plano de la luz polarizada, al pasar a su través, en el sentido de las agujas del reloj, se dice que es dextrorrotatorio o dextrógiro. Si lo hace al contrario, es levorrotatorio o levógiro.
Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas.
La rotación específica de la luz polarizada, que se mide por medio de un polarímetro, es una propiedad física característica de la estructura de cada enantiómero, de su concentración y del disolvente empleado en la medición.
Separación de enantiómeros
La separación de enantiómeros presentes en una mezcla racémica se realiza mediante la técnica denominada resolución. Los métodos de resolución más utilizados son
La resolución química, la cual consiste en la separación de los enantioméros mediante la conversión de la mezcla racémica en una mezcla dediastereoisómeros. Para ello, la mezcla de enantiómeros se hace reaccionar con el compuesto quiral que recibe el nombre de agente de resolución; con la cual se transforman los enantiómeros en diasteroisómeros, los cuales se pueden separar mediante destilación, cristalización o cromatografía. Una vez separados, se procede a la eliminación del agente de resolución para obtener cada uno de los enantiómeros puros.
La resolución cromatográfica, la cual se basa en la utilización de técnicas cromatográficas que emplean como fase estacionaria un compuesto quiral. La separación se basa en las débiles interacciones que forman los enantiómeros con la fase estacionaria quiral. Estas interacciones tienen diferentes propiedades físicas y por tanto diferentes energías de enlace. Así, el enantiómero que forma complejos más estables con la fase estacionaria quiral se mueve más lentamente que los enantiómeros que forman complejos menos estables; y debido a ello eluyen a diferentes velocidades y separándose a lo largo de la columna.
Punto isoeléctrico
El punto isoeléctrico es el pH al que una sustancia anfótera tiene carga neta cero. El concepto es particularmente interesante en los aminoácidos y también en las proteínas. A este valor de pH la solubilidad de la sustancia es casi nula. Para calcularlo se deben utilizar los pKa.
(Los pKa a considerar para esta ecuación,en una tabla de pH, son los que contienen a la especie quimica con carga igual a cero, cuando tienen mas de un pKa).
