Primera Parte

Introducción a la
aplicación de la regla
de Fieser-Kuhn

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Autores: Benjamín Velasco Bejarano, Anuar Gómez Tagle González, Víctor Manuel Díaz Sánchez, Lourdes Aguilera Arreola y José Félix Olivares Landín.

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Forma sugerida de citar: Velasco-Bejarano B., Gómez-Tagle A., Diaz Sánchez V. M., Aguilera Arreola L. y Olivares Landín J. F., Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán (2025). Introducción a la aplicación de la regla de Fieser-Kuhn. [Recuperado: fecha de consulta, URL del recurso en el RU-FES Cuautitlán].


Primera Parte

Espectroscopía UV-Vis y Regla de Fieser-Kuhn.

Establece el marco teórico necesario, detallando las Generalidades de los polienos y su importancia biológica (como el Licopeno y el \(\beta\)-Caroteno), y explicando los principios de la Espectroscopia UV-Vis. Esta sección cubre las bases sobre las transiciones electrónicas y el fenómeno de la conjugación, que son esenciales para entender por qué y cómo ocurre la absorción en estos compuestos al ser irradiados por energía en el intervalo del UV-Vis.

Objetivo

Identificar de manera general la estructura de un compuesto poliénico en el contexto de los productos naturales, así como mostrar de manera general el fundamento de la espectroscopia UV-Vis, y la utilidad de esta para la identificación de la longitud de onda máxima de este tipo de moléculas.


1.

Contexto e Importancia de los Polienos

¿Qué son los Polienos?

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Definición

En el contexto de los productos naturales, es un compuesto orgánico biosintetizado por organismos vivos que contiene dos o más dobles enlaces carbono–carbono, generalmente dispuestos en conjugación, lo que permite la deslocalización electrónica a lo largo de la molécula. Esta característica estructural determina sus propiedades espectroscópicas (especialmente en UV-Visible).5

Impacto Biológico

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Funciones

Los polienos presentan actividad antioxidante, captadores de radicales libres (ROS), actividad antimicrobiana, actúan como metabolitos secundarios defensivos, son relevantes dada su coloración que favorecen la polinización y dispersión.

Ejemplos Clave

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Pigmentos

  • Licopeno (Rojo/Tomate): Pigmento rojo del tomate, conocido por su potente actividad antioxidante. 4
  • \(\beta\)-Caroteno (Naranja/Zanahoria-Provitamina A): Carotenoide presente en zanahorias, vegetales verdes y flores de cempasúchil. Es esencial para la visión y funciona como antioxidante.4,5
  • Vitamina A (Retinol): Derivado del \(\beta\)-Caroteno, crucial para la visión, la salud inmunológica y la reproducción.6,7
2.

Espectroscopía UV-Vis

La espectrofotometría de absorción Ultravioleta-Visible (UV-Vis) es una técnica rápida, no destructiva y que no genera residuos al medio ambiente8. Esta técnica permite determinar la longitud de onda máxima de compuestos poliénicos.
El fundamento se sustenta en la transición de electrones π así como n, entre estados energéticos de baja energía a estados moleculares de más alta energía. 8, 9, 10
La absorción ocurre cuando un fotón incidente (en el intervalo de ~190-800 nm) promueve un electrón desde un orbital molecular ocupado (el HOMO) hacia un orbital molecular desocupado (el LUMO). En polienos, los orbitales involucrados son del tipo π → π*

Diagrama de Energía

HOMO LUMO
3.

Conjugación y Energía

La conjugación es la disposición alternada de dobles y triples enlaces en un sistema hidrocarbonado lineal. A medida que el número de dobles enlaces conjugados aumenta, la separación energética entre el HOMO y el LUMO disminuye. Con esto, la energía requerida para la π → π* también disminuye.
Los valores de longitud de onda máxima pueden verse afectados por modificaciones estructurales en la molécula, extensión del sistema conjugado, la presencia de grupos auxocromos o cambios en el entorno químico. Un corrimiento desplazamiento hacia longitudes de onda mayores (hacia el color rojo), se conoce como batocrómico, por el contrario, un desplazamiento hacia una menor longitud de onda (hacia el color azul) se denomina hipsocrómico.
Electrones π: Los electrones del tipo π, son aquellos que participan en la resonancia y en la formación de un doble o triple enlace a través de la superposición lateral de orbitales híbridos del tipo sp2 y sp respectivamente.

Electrones σ: Los electrones del tipo σ, son aquellos que participan en la formación de un enlace sencillo entre dos átomos de carbono a través de la superposición frontal de orbitales híbridos del tipo sp3.

Electrones n: Son los electrones que se encuentran no enlazados o libres localizados, por ejemplo, en átomos de oxígeno, nitrógeno, azufre, etc.
4.

Regla Fieser-Kuhn

El Proceso de Absorción

La regla de Fieser-Kuhn, es un conjunto de correlaciones empíricas y en algunos casos semiempíricas, propuestas por Louis F. Fieser y Mary Fieser, y posteriormente refinada por Werner Kuhn.10 Permite predecir las características principales de la banda de absorción UV-Vis más intensa (asociada a la transición π → π* ) en sistemas de polienos conjugados de cadena abierta. Confirma o refuta hipótesis estructurales de manera rápida y eficaz, especialmente en la caracterización inicial de polienos naturales (como carotenoides y vitaminas).

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