En química , una mezcla racémica o racemato ( / r eɪ ˈ s iː m eɪ t , r ə -, ˈ r æ s ɪ m eɪ t / [1] ) es aquella que tiene cantidades iguales de enantiómeros levógiros y dextrógiros de una molécula o sal quiral . Las mezclas racémicas son raras en la naturaleza, pero muchos compuestos se producen industrialmente como racematos.
La primera mezcla racémica conocida fue el ácido racémico , que Louis Pasteur descubrió que era una mezcla de los dos isómeros enantioméricos del ácido tartárico . Separó manualmente los cristales de una mezcla, partiendo de una solución acuosa de la sal de amonio y sodio del ácido tartárico racemato. Pasteur se benefició del hecho de que la sal de tartrato de amonio da cristales enantioméricos con formas cristalinas distintas (a 77 °F). Razonando desde la escala macroscópica hasta la molecular, calculó que las moléculas tenían que tener imágenes especulares no superponibles. [2] Una muestra con un solo enantiómero es un compuesto enantioméricamente puro o enantiopuro . [3]
Del ácido racémico que se encuentra en las uvas; del latín racemus , que significa racimo de uvas. Este ácido, cuando se produce naturalmente en las uvas, es solo la versión diestra de la molécula, mejor conocida como ácido tartárico . En muchas lenguas germánicas, el ácido racémico se llama "ácido de uva", por ejemplo, en alemán traubensäure y en sueco druvsyra . Carl von Linné le dio al saúco rojo el nombre científico de Sambucus racemosa, ya que el nombre sueco, druvfläder , significa 'saúco de uva', llamado así porque sus bayas crecen en un racimo similar a la uva.
Una mezcla racémica se denota con el prefijo (±)- o dl- (para los azúcares se puede utilizar el prefijo dl-), lo que indica una mezcla igual (1:1) de isómeros dextro y levo. También se utiliza el prefijo rac- ( o racem- ) o los símbolos RS y SR (todos en letras cursivas ).
Si la relación no es 1:1 (o no se conoce), se utiliza en su lugar el prefijo (+)/(−) , d/l - o d/l- (con una barra).
La IUPAC desaconseja el uso de d y l . [4] [5]
Un racemato es ópticamente inactivo ( aquiral ), lo que significa que dichos materiales no rotan la polarización de la luz polarizada en el plano . Aunque los dos enantiómeros rotan la luz polarizada en el plano en direcciones opuestas, las rotaciones se cancelan entre sí porque están presentes en cantidades iguales de enantiómeros negativos (-) en sentido antihorario ( levógiros ) y positivos (+) en sentido horario ( dextrógiros ). [6]
A diferencia de los dos enantiómeros puros, que tienen propiedades físicas idénticas excepto por la dirección de rotación de la luz polarizada en el plano, un racemato a veces tiene propiedades diferentes a las de cualquiera de los enantiómeros puros. Los puntos de fusión más comunes son diferentes, pero también son posibles diferentes solubilidades y puntos de ebullición .
Los productos farmacéuticos pueden estar disponibles como racemato o como enantiómero puro, que pueden tener diferentes potencias. Debido a que los sistemas biológicos tienen muchas asimetrías quirales, los enantiómeros puros con frecuencia tienen efectos biológicos muy diferentes; algunos ejemplos incluyen la glucosa y la metanfetamina .
Hay cuatro formas de cristalizar un racemato; tres de las cuales HWB Roozeboom había distinguido en 1899:
La separación de un racemato en sus componentes, los enantiómeros individuales, se denomina resolución quiral . Existen varios métodos para esta separación, entre ellos la cristalización, la cromatografía y el uso de diversos reactivos.
Sin una influencia quiral (por ejemplo, un catalizador quiral , un disolvente o un material de partida), una reacción química que genere un producto quiral siempre producirá un racemato. Esto puede hacer que la síntesis de un racemato sea más barata y sencilla que la fabricación del enantiómero puro, porque no requiere condiciones especiales. Este hecho también lleva a la pregunta de cómo evolucionó la homoquiralidad biológica en lo que se presume que es una tierra primordial racémica.
Se dice que los reactivos de las mezclas racémicas y las reacciones que las producen son "no estereoespecíficos " o "no estereoselectivos ", por su indecisión en una estereoisomería particular . Un escenario frecuente es el de una especie plana (como un átomo de carbono sp2 o un carbocatión intermedio) que actúa como electrófilo. El nucleófilo tendrá una probabilidad del 50% de "golpear" cualquiera de los dos lados de la agrupación plana, produciendo así una mezcla racémica:
Algunas moléculas de fármacos son quirales y los enantiómeros tienen diferentes efectos sobre las entidades biológicas. Pueden venderse como un enantiómero o como una mezcla racémica. Algunos ejemplos son la talidomida , el ibuprofeno , la cetirizina y el salbutamol . Un fármaco muy conocido que tiene diferentes efectos según su proporción de enantiómeros es la anfetamina . El Adderall es una mezcla desigual de ambos enantiómeros de anfetamina . Una sola dosis de Adderall combina las sales de sulfato neutro de dextroanfetamina y anfetamina, con el isómero dextro del sacarato de anfetamina y el aspartato monohidrato de D/L-anfetamina. La Benzedrina original era una mezcla racémica y la dextroanfetamina aislada se introdujo posteriormente en el mercado como Dexedrina. El analgésico de prescripción tramadol también es un racemato.
En algunos casos (p. ej., ibuprofeno y talidomida ), los enantiómeros se interconvierten o racemizan in vivo . Esto significa que preparar un enantiómero puro para medicación es en gran medida inútil. Sin embargo, a veces se pueden fabricar muestras que contienen enantiómeros puros y venderlas a un coste mayor en los casos en los que el uso requiere específicamente un isómero (p. ej., para un reactivo estereoespecífico ); compárese omeprazol y esomeprazol . Se puede pasar de un fármaco racémico a un fármaco quiral específico para conseguir un mejor perfil de seguridad o un índice terapéutico mejorado. Este proceso se denomina conmutación quiral y el fármaco enantiopuro resultante se denomina conmutación quiral . [10] Como ejemplos, el esomeprazol es una conmutación quiral de (±)-omeprazol y la levocetirizina es una conmutación quiral de (±)-cetirizina.
Aunque a menudo sólo un enantiómero del fármaco puede ser activo, hay casos en los que el otro enantiómero es perjudicial, como el salbutamol [11] y la talidomida . El enantiómero (R) de la talidomida es eficaz contra las náuseas matutinas, mientras que el enantiómero (S) es teratogénico y provoca defectos de nacimiento. Dado que el fármaco se racemiza, no puede considerarse seguro para su uso en mujeres en edad fértil [12] y su uso está estrictamente controlado cuando se utiliza para tratar otras enfermedades [13] .
La metanfetamina se encuentra disponible con receta médica bajo la marca Desoxyn . El componente activo de Desoxyn es el clorhidrato de dextrometanfetamina . Este es el isómero derecho de la metanfetamina. El isómero levógiro de la metanfetamina, la levometanfetamina , es un fármaco de venta sin receta que actúa menos a nivel central y más a nivel periférico. La metedrina durante el siglo XX era una mezcla racémica 50:50 de ambos isómeros de metanfetamina (levo y dextro).
La regla de Wallach (propuesta por primera vez por Otto Wallach ) establece que los cristales racémicos tienden a ser más densos que sus contrapartes quirales . [14] Esta regla ha sido corroborada por el análisis de bases de datos cristalográficas. [15]