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Fórmulas estructurales de la testosterona

En el capítulo 2hemos mostrado cuáles son las posibilidades de enlace y los ángulos de enlace de los átomos de C, O e H y cómo podemos construir las estructuras de compuestos de carbono sencillos a partir de átomos individuales. De la misma manera, es posible construir moléculas mucho más grandes y complejas como la testosterona a partir de sus átomos constituyentes. El resultado para la testosterona se muestra en la figura 8.

Construir una molécula como la de testosterona no es tan fácil y hay que seguir ciertas reglas para conseguir el resultado correcto. A continuación discutiremos las reglas internacionales para dibujar esteroides, en particular la testosterona.

Si observamos la fórmula estructural de la testosterona podemos ver que todos los átomos de C están unidos mediante cuatro enlaces a otros átomos de C, H u O. De los 19 átomos de C de la testosterona, 17 carbonos constituyen lo que se llama el esqueleto de la molécula. Este esqueleto, característico de todos los esteroides, está formado por cuatro anillos, tres de seis miembros (hexágonos) y uno de cinco miembros (pentágono), designados con las letras A, B, C y D, unidos entre sí formando una estructura rígida. Esta estructura rígida se denomina esqueleto de androstano, como se muestra en la figura 8.

Los átomos de C del esqueleto del esteroide se numeran ordenadamente como se muestra en la fórmula estructural completa de la testosterona. La mayoría de los enlaces C-C son sencillos, aunque en la testosterona existe un doble enlace entre C4 y C5, y en C3 existe un doble enlace C=O.

Los anillos se acoplan unos con otros de forma trans, lo que significa que en todos los puntos de unión entre los anillos (átomos C8, C9, C10, C14 y C13) el cuarto enlace se dirige de forma alternada hacia arriba y hacia abajo. Este cuarto enlace no forma parte del esqueleto, y en la testosterona está ocupado por átomos de hidrógeno (H) o por grupos metilo (CH₃). La unión de anillos trans hace que el esqueleto del esteroide sea muy rígido y sólo permite un movimiento muy restringido en los extremos de la molécula.

Los enlaces de los átomos de C con otros grupos que no forman parte del esqueleto se orientan o inclinan hacia la cara inferior del esqueleto, llamada cara α, o hacia la cara superior, llamada cara β. Esto puede observarse claramente en la fórmula estructural espacial de la figura 9, en los enlaces cortos de los carbonos C1, C2, C7 y C11, así como en los enlaces que conectan los grupos metilo (-CH₃) a los carbonos C10 y C13, y en el enlace del grupo OH en C17.

La fórmula estructural representada en la izquierda de la figura 9 se llama fórmula estructural espacial. Este tipo de fórmulas son útiles para dar una idea de la forma de la molécula. Esta fórmula espacial muestra que el esqueleto de esteroide es prácticamente plano y que los metilos en C10 y C13 apuntan hacia arriba del plano de la molécula. Igualmente puede observarse la zona aplanada alrededor del doble enlace entre C4 y C5.

Para simplificar la representación de las fórmulas estructurales, la numeración de los átomos de C suele omitirse totalmente o en su mayor parte. Igualmente, los átomos de C e H no se dibujan a menos que sea necesario, como en la fórmula de la derecha de la figura 9. Se asume que en cada esquina y al final de cada enlace en la fórmula existe un átomo de C y que el resto de los enlaces con los átomos de C están ocupados por átomos de H. Únicamente se indican las desviaciones respecto a esta regla. En las fórmulas estructurales comunes, los enlaces dirigidos a la cara β (enlaces β) se dibujan como una cuña sólida, mientras que los enlaces dirigidos a la cara α (enlaces α) se dibujan como una cuña discontinua, tal y como se muestra en las figuras 8 y 9.

Los átomos de H sólo se indican en la fórmula estructural cuando es importante conocer su dirección, como ocurre con los hidrógenos unidos a C9, C8 y C14 en la figura 9. Tampoco se ha dibujado el átomo de H unido a C17. Cuando existe un grupo OH orientado hacia arriba conectado a C17, queda claro que el enlace restante de C17 está ocupado por un átomo de hidrógeno apuntando hacia abajo.