CHEMIA ORGANICZNA

CHEMIA

ORGANICZNA

WYKŁAD 3

Stereoizomeria -

Konformacja krzesłowa

Konformacja łodziowa

ZADANIE ZADANIE DOMOWE DOMOWE

Stereoizomeria -

Narysować wzór projekcyjny Newmana Narysować wzór projekcyjny Newmana dla konformacji łodziowej cykloheksanu.

dla konformacji łodziowej cykloheksanu.

Stereoizomeria -

Konformacja skręconej łódki

Konformacja półkrzesłowa

Konformacja krzesłowa Konformacja półkrzesłowa

Konformacja łodziowa

Konformacja skręconej łódki

23 kJ/mol 30 kJ/mol

42 kJ/mol

Stereoizomeria -

prostopadłe do płaszczyzny pierścienia

Wiązanie ekwatorialne – wiązanie w przybliżeniu

równoległe do płaszczyzny pierścienia

Stereoizomeria -

ZADANIE ZADANIE DOMOWE DOMOWE

Narysować wiązania aksjalne i ekwatorialne dla konformacji Narysować wiązania aksjalne i ekwatorialne dla konformacji

łodziowej pierścienia cykloheksanu.

łodziowej pierścienia cykloheksanu.

Stereoizomeria -

IZOMERIA cis – trans ZWIĄZKÓ Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM

x, y – najczęściej są atomami węgla lub azotu a musi być różne od b

c musi być różne od d a może być równe c lub d b może być równe c lub d

Stereoizomeria -

IZOMERIA cis – trans ZWIĄZKÓ Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM

Jak określamy, z którym izomerem mamy do czynienia?

Dla każdego z dwóch atomów tworzących

wiązanie podwójne wybieramy, na podstawie reguł pierwszeństwa, (Cahna-Ingolda-Preloga) podstawnik znajdujący się wyżej w hierarchii

Następnie określamy względne położenie wybranych podstawników

Stereoizomeria -

REGUŁY PIERWSZEŃSTWA PODSTAWNIKÓW

C

I

P

2. Jeżeli podstawnikiem jest grupa atomów,

to o pierwszeństwie decyduje atom związany bezpośrednio z rozpatrywanym centrum stereoizomerii

Stereoizomeria -

3. Gdy atomy związane z rozpatrywanym centrum izomerii są identyczne, rozpatruje się atomy dalsze wg reguły nr 1

4. Wiązania wielokrotne traktuje się jako zwielokrotnioną ilość wiązań pojedynczych

Stereoizomeria -

Pozostałe znajdą państwo w: J. Suwiński, W. Zieliński, Zasady zapisu i nazewnictwa wybranych połączeń organicznych, s.u. 1157, Gliwice 1983

Wybrane podstawniki uszeregowane wg reguły

C

I

P

Dwa wybrane podstawniki to grupa etylowa i propylowa.

Para wybranych podstawników leży

po tej samej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania ).

Mamy do czynienia z izomerem

Z

Dwa wybrane podstawniki to grupa etylowa i hydroksylowa.

Para wybranych podstawników leży

po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania ).

Mamy do czynienia z izomerem

E

PRZYKŁADY PRZYKŁADY

Dwa wybrane podstawniki to grupa 2-fluoroetylowa i 2-aminoetylowa.

Para wybranych podstawników leży

po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania ).

Mamy do czynienia z izomerem

E

PRZYKŁADY PRZYKŁADY

Stereoizomeria -

KONFIGURACJA CZĄSTECZKI – przestrzenne rozmieszczenie atomów tworzących cząsteczkę, bez uwzględniania ich

położeń wynikających z rotacji wewnętrznej wokół wiązań

Cząsteczki które różnią się od siebie rozmieszczeniem

przestrzennym atomów nazywamy IZOMERAMI KONFIGURACYJNYMI

IZOMERIA KONFIGURACYJNA – występowanie co najmniej dwóch cząsteczek o takiej samej liczbie i rodzaju atomów, powiązanych w taki sam sposób

(konstytucja), różniących się układem atomów w przestrzeni.

Przekształcenie jednego izomeru konfiguracyjnego w drugi wymaga

rozerwania wiązań i ponownego ich utworzenia w innym porządku geometrycznym

Stereoizomeria -

Louis Pasteur (1822-1895)

Zaobserwował występowanie dwóch rodzajów kryształów winianu sodowo-

amonowego będących swoimi lustrzanymi odbiciami.

Zauważył również, że roztwory rozdzielonych kryształów skręcają płaszczyznę światła

spolaryzowanego w przeciwnych kierunkach.

Stereoizomeria -

Izomeria konfiguracyjna – tetraedryczny atom węgla

ENANCJOMERY

t.t.

t.w.

d n

Stereoizomeria -

Odmiana racemiczna (racemat) – mieszanina równych ilości enancjomerów

Odmiana racemiczna (racemat) – nie wykazuje czynności optycznej, nie skręca płaszczyzny światła spolaryzowanego

Odmiana racemiczna (racemat) – praktycznie niemożliwa do rozdzielenia bez użycia odczynników

wykazujących czynność optyczną

Stereoizomeria -

Cząsteczki, które nie pokrywają się ze

swoimi odbiciami lustrzanymi są CHIRALNE

cheίr (gr.) -ręka

Stereoizomeria -

Chiralność jest koniecznym i wystarczającym warunkiem istnienia enancjomerów.

Związek którego cząsteczki są chiralne, może istnieć w postaci enancjomerów.

Związek którego cząsteczki są achiralne, nie może istnieć w postaci enancjomerów.

achiralne

– pozbawione chiralności

Stereoizomeria -

Atom węgla, do którego

przyłączone są cztery różne podstawniki (atomy lub grupy atomów) określany jest jako centrum chiralności

*

Konfiguracja absolutna cząsteczki

Stereoizomeria -

Nazwy związków chiralnych o znanej konfiguracji absolutnej

uzupełnia się o przedrostki R i S R – rectus (prawy) S – sinister (lewy)

1. Szeregujemy podstawniki według reguły Cahna-Ingolda-Preloga 2. Obserwujemy atom chiralny od strony przeciwnej do

podstawnika zaszeregowanego jako ostatni (najmniej ważny) 3. Śledzimy drogę przejścia pomiędzy kolejnymi podstawnikami

w kolejności malejącego pierwszeństwa

4. Jeżeli droga ta ma kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara to jest to izomer R,

Jeżeli przeciwny to mamy do czynienia z izomerem S

Obracamy cząsteczkę i obserwujemy

Stereoizomeria -

Mamy do czynienia z izomerem R

Szeregujemy podstawniki:

Śledzimy drogę

Patrzymy na zegarek

Stereoizomeria -

Mamy do czynienia z izomerem S

Szeregujemy podstawniki:

Patrzymy na zegarek

Obracamy cząsteczkę i obserwujemy

Śledzimy drogę

Stereoizomeria -

Wzór projekcyjny Fischera

S R

Atom centralny lub główny łańcuch znajdują się na płaszczyźnie kartki Atomy znajdujące się powyżej i poniżej atomu centralnego

znajdują się pod powierzchnią kartki

Atomy znajdujące się po prawej i lewej stronie atomu centralnego

znajdują się przed powierzchnią kartki

Stereoizomeria -

Rzut łańcucha głównego jest zawsze pionowy, atom o najniższym lokancie w cząsteczce znajduje się u góry

Stereoizomeria -

Diastereoizomery – stereoizomery nie będące swoimi odbiciami lustrzanymi

para

enancjomerów

para

enancjomerów

Stereoizomeria -

forma treo

forma erytro

Stereoizomeria -

Pary diastereoizomerów często da się rozdzielić metodami fizycznymi,

(różnią się np. temperaturą wrzenia), jednak otrzymuje się w tym przypadku mieszaniny racemiczne

poszczególnych par diastereoizomerów.

Stereoizomeria -

Związek mezo – jest związkiem, którego cząsteczki

dają się nakładać na swoje odbicia lustrzane, pomimo tego że zawierają centra chiralności

Związek mezo

Stereoizomeria -

Określanie konfiguracji w przypadku większej ilości centrów chiralności

*

* *

S

Stereoizomeria -

*

* *

S

Mamy do czynienia z kwasem (S,S)-winowym

ZADANIE ZADANIE DOMOWE DOMOWE

Określić konfigurację absolutną drugiego Określić konfigurację absolutną drugiego

enancjomeru kwasu winowego enancjomeru kwasu winowego oraz formy mezo tego związku.

oraz formy mezo tego związku.

Stereoizomeria -

KONIEC