Los isotopómeros o isómeros isotópicos son isómeros que se diferencian por la sustitución isotópica y que tienen el mismo número de átomos de cada isótopo pero en una disposición diferente. Por ejemplo, CH 3 OD y CH 2 DOH son dos isotopómeros del metanol monodeuterado .
Las moléculas pueden ser isómeros estructurales (isómeros constitucionales) o estereoisómeros , dependiendo de la ubicación de los isótopos. Los isotopómeros tienen aplicaciones en áreas como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear , la cinética de reacciones y la bioquímica .
Los isotopómeros o isómeros isotópicos son isómeros con átomos isotópicos , que tienen el mismo número de cada isótopo de cada elemento pero difieren en sus posiciones en la molécula. El resultado es que las moléculas son isómeros constitucionales o estereoisómeros únicamente en función de la ubicación isotópica. El término isotopómero fue propuesto por primera vez por Seeman y Paine en 1992 para distinguir los isómeros isotópicos de los isotopólogos (homólogos isotópicos). [1] [2]
En la espectroscopia de resonancia magnética nuclear , el isótopo 12 C, sumamente abundante , no produce ninguna señal, mientras que el isótopo 13 C, comparativamente raro, se detecta fácilmente. Como resultado, los isotopómeros de carbono de un compuesto se pueden estudiar mediante RMN de carbono-13 para conocer los diferentes átomos de carbono en la estructura. Cada estructura individual que contiene un solo isótopo 13 C proporciona datos sobre la estructura en su vecindad inmediata. Una muestra grande de una sustancia química contiene una mezcla de todos esos isotopómeros, por lo que un solo espectro de la muestra contiene datos sobre todos los carbonos que contiene. Casi todo el carbono en muestras normales de sustancias químicas basadas en carbono es 12 C, con solo un 1% de abundancia de 13 C, por lo que solo hay alrededor de un 1% de abundancia del total de los isotopólogos sustituidos individualmente y cantidades exponencialmente más pequeñas de estructuras que tienen dos o más 13 C en ellas. El caso poco frecuente en el que dos átomos de carbono adyacentes en una misma estructura son ambos de 13 C provoca un efecto de acoplamiento detectable entre ellos, así como señales para cada uno de ellos. El experimento de correlación INADEQUATE utiliza este efecto para proporcionar evidencia de qué átomos de carbono en una estructura están unidos entre sí, lo que puede ser útil para determinar la estructura real de una sustancia química desconocida.
En la cinética de reacciones , a veces se observa un efecto de velocidad entre diferentes isotopómeros de la misma sustancia química. Este efecto isotópico cinético se puede utilizar para estudiar los mecanismos de reacción analizando cómo el átomo de diferente masa participa en el proceso. [4]
En bioquímica , las diferencias entre los isotopómeros de sustancias bioquímicas como los almidones son de importancia práctica en arqueología. Ofrecen pistas sobre la dieta de los humanos prehistóricos que vivieron hace tanto tiempo como en tiempos paleolíticos. [ cita requerida ] Esto se debe a que el dióxido de carbono natural contiene tanto 12 C como 13 C. Las monocotiledóneas , como el arroz y la avena , se diferencian de las dicotiledóneas , como las patatas y los frutos de los árboles , en las cantidades relativas de 12 CO 2 y 13 CO 2 que incorporan a sus tejidos como productos de la fotosíntesis . Cuando se recuperan tejidos de dichos sujetos, generalmente dientes o huesos, el contenido isotópico relativo puede dar indicaciones útiles de la fuente principal de los alimentos básicos de los sujetos de las investigaciones.
Un cumómero es un conjunto de isotopómeros que comparten propiedades similares y es un concepto relacionado con el análisis del flujo metabólico . El concepto se desarrolló en 1999. [5] [6] En una cascada metabólica, muchas moléculas contendrán el mismo patrón de etiquetado de isótopos. Para simplificar el análisis de dichas cascadas, las moléculas con átomos etiquetados de manera idéntica se agregan en una molécula virtual llamada cumómero (una combinación de acumulativo e isotopómero ). [5]