CHEMIA ORGANICZNA

CHEMIAORGANICZNA

WYKŁAD 3

Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna

KĄT TORSYJNY Θ (teta)

Y

X

Y

X


KĄT TORSYJNY Θ (teta)

YXΘ = 0° konformacja synperiplanarna (sp)

Y

X

Θ = 60° konformacja synklinalna (sc)

Y

X Θ = 120°konformacja antyklinalana (ac)

Y

X

Θ = 180° konformacja antyperiplanarna (ap)


H

H

H

H

H

H

HH

H

H

H

H

Konformacja naprzemianległa cząsteczki etanu

Takiemu układowi atomówodpowiada minimum energii potencjalnej układu

Konformacja naprzciwległa cząsteczki etanu

Takiemu układowi atomówodpowiada maksimum energii potencjalnej układu

Θ Energia potencjalna układu

0° Maksimum

60 ° Minimum

120 ° Maksimum

180 ° Minimum

240 ° Maksimum


KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH

Konformacja krzesłowa

Konformacja łodziowa

ZADANIEZADANIEDOMOWEDOMOWE


Narysować wzór projekcyjny Newmana Narysować wzór projekcyjny Newmana

dla konformacji łodziowej cykloheksanu.dla konformacji łodziowej cykloheksanu.


KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH

Konformacja skręconej łódki

Konformacja półkrzesłowa

Konformacja krzesłowa

Konformacja półkrzesłowa

Konformacja łodziowa

Konformacja skręconej łódki

23 kJ/mol

30 kJ/mol

42 kJ/mol


ae

a

e

a

a

e

e

a

e

a

e

Wiązanie aksjalne – wiązanie w przybliżeniu

prostopadłe do płaszczyzny pierścienia

Wiązanie ekwatorialne – wiązanie w przybliżeniu

równoległe do płaszczyzny pierścienia



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

łodziowej pierścienia cykloheksanu.łodziowej pierścienia cykloheksanu.


IZOMERIA cis – trans ZWIĄZKÓ Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM

x y

db

ca

x, y – najczęściej są atomami węgla lub azotu

a musi być różne od bc musi być różne od da może być równe c lub db może być równe c lub d

C C C C


IZOMERIA cis – trans ZWIĄZKÓ Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM

x y

db

caJak 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


REGUŁY PIERWSZEŃSTWA PODSTAWNIKÓW CAHNA-INGOLDA-PRELOGA

1. Podstawniki szereguje się w kolejności malejących liczb atomowych

2. Jeżeli podstawnikiem jest grupa atomów,to o pierwszeństwie decyduje atom związany bezpośrednioz rozpatrywanym centrum stereoizomerii

CH3S

N

CH3

H H

H


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

CH3N

N

CH3

H H

C

H

H

H

H

CNR

H

HC

NR

H

H

(C)(N)


I

Br

Cl

SO3H

SH

F

O

O

OH

NO2

O

R

R

NO

NR2

NH

O

R

NHR

NH2

C OR

O

C OH

O

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

Wybrane podstawniki uszeregowane wg reguły CAHNA-INGOLDA-PRELOGA

H3C CH3

CH3

H3C

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 (z niem. zusammen)

N C2H5

CH3

OH

Dwa wybrane podstawniki to grupa etylowai hydroksylowa.

Para wybranych podstawników leży po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia(płaszczyzna wiązania ).

Mamy do czynienia z izomerem E (z niem. entgegen)

PRZYKŁADYPRZYKŁADY

H3C

CH2F

CH3

H2N

Dwa wybrane podstawniki to grupa 2-fluoroetylowai 2-aminoetylowa.

Para wybranych podstawników leży po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia(płaszczyzna wiązania ).

Mamy do czynienia z izomerem E

PRZYKŁADYPRZYKŁADY

Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna

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


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.


Izomeria konfiguracyjna – tetraedryczny atom węgla

CCH3HO

H

OHO

CH3C OH

H

HO O

ENANCJOMERY

t.t.

t.w.

d

n


Odmiana racemiczna (racemat) – mieszanina równych ilości enancjomerów

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

Odmiana racemiczna (racemat) – praktycznie niemożliwa do rozdzielenia bez użycia odczynnikówwykazujących czynność optyczną


CCH3HO

H

OHO

CH3C OH

H

HO O

Cząsteczki, które nie pokrywają się zeswoimi odbiciami lustrzanymi są CHIRALNE

cheίr (gr.) -ręka


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


tetraedryczny atom węgla – centrum chiralności

CCH3HO

H

OHOAtom węgla, do którego przyłączone są cztery różne podstawniki(atomy lub grupy atomów) określany jestjako centrum chiralności

*

Konfiguracja absolutna cząsteczki


Nazwy związków chiralnych o znanej konfiguracji absolutnej

uzupełnia się o przedrostki R i SR – 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


CCH3HO

H

OHO

Mamy do czynienia z izomerem R

Szeregujemy podstawniki:OH

O

OH

CH3

H

Śledzimy drogę

Patrzymy na zegarek


Mamy do czynienia z izomerem S

Szeregujemy podstawniki:OH

O

OH

CH3

H

Patrzymy na zegarek

CH3C OH

H

HO O

Obracamy cząsteczkę i obserwujemy

Śledzimy drogę


Wzór projekcyjny Fischera

COOH

C HHO

CH3

COOH

CH OH

CH3

COOH

HHO

CH3

COOH

H OH

CH3

S R

Atom centralny lub główny łańcuchznajdują się na płaszczyźnie kartki

Atomy znajdujące się powyżej i poniżejatomu centralnegoznajdują się pod powierzchnią kartki

Atomy znajdujące się po prawej i lewej stronie atomu centralnegoznajdują się przed powierzchnią kartki


Wzór projekcyjny Fischera

COOH

HHO

CH3

COOH

H OH

CH3

Rzut łańcucha głównego jest zawsze

pionowy, atom o najniższym lokancie

w cząsteczce znajduje się u góry

CHO

HHO

CHO

H OH

CH3

H Cl

CH3

HCl


Diastereoizomery

Diastereoizomery – stereoizomery nie będące swoimi odbiciami lustrzanymi

CHO

HHO

CHO

H OH

CH3

H Cl

CH3

HCl

paraenancjomerów

CHO

HHO

CHO

H OH

CH3

Cl H

CH3

ClH paraenancjomerów


CHO

HHO

CHO

H OH

CH3

H Cl

CH3

HCl

CHO

HHO

CHO

H OH

CH3

Cl H

CH3

ClH

Diastereoizomery

forma treo

forma erytro


Pary diastereoizomerów często da się rozdzielić metodami fizycznymi,

(różnią się np. temperaturą wrzenia), jednak otrzymuje się

w tym przypadku mieszaniny racemiczne

poszczególnych par diastereoizomerów.


Diastereoizomery – związek mezo

Związek mezo – jest związkiem, którego cząsteczkidają się nakładać na swoje odbicia lustrzane, pomimo tego żezawierają centra chiralności

COOH

HHO

COOH

H OH

COOH

H OH

COOH

HHO

COOH

OHH

COOH

H OH

COOH

HO H

COOH

HHO

Związek mezo


Określanie konfiguracji w przypadku większej ilości centrów chiralności

COOH

HHO

COOH

H OH

*

*

COOH

HHO

CH(OH)(COOH)

*

COOH

(HOOC)(HO)HC OHH

COOH

(HOOC)(HO)HC OH

S


COOH

HHO

COOH

H OH

*

*

CH(OH)(COOH)

COOH

H OH*

CH(OH)(COOH)

HOOC HOH

HO

CH(OH)(COOH)

COOH

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


Określić konfigurację absolutną drugiegoOkreślić konfigurację absolutną drugiego

enancjomeru kwasu winowegoenancjomeru kwasu winowego

oraz formy mezo tego związku.oraz formy mezo tego związku.


KONIEC

CHEMIA ORGANICZNA

Documents

Transcript of CHEMIA ORGANICZNA