Transcript Wykład_3
CHEMIA ORGANICZNA WYKŁAD 3 Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH Konformacja krzesłowa Konformacja łodziowa Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna ZADANIE DOMOWE Narysować wzór projekcyjny Newmana dla konformacji łodziowej cykloheksanu. Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH Konformacja półkrzesłowa Konformacja skręconej łódki 42 kJ/mol Konformacja łodziowa 30 kJ/mol Konformacja skręconej łódki 23 kJ/mol Konformacja krzesłowa Konformacja półkrzesłowa Stereoizomeria Wiązanie aksjalne – Izomeria konformacyjna wiązanie w przybliżeniu prostopadłe do płaszczyzny pierścienia Wiązanie ekwatorialne – wiązanie w przybliżeniu równoległe do płaszczyzny pierścienia Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna ZADANIE DOMOWE Narysować wiązania aksjalne i ekwatorialne dla konformacji łodziowej pierścienia cykloheksanu. Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna IZOMERIA cis – trans ZWIĄZKÓ Z WIĄZANIEM PODWÓJNYM x, y – najczęściej są atomami węgla lub azotu a c a b musi być różne od b musi być różne od d może być równe c lub d może być równe c lub d Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna 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 - Izomeria konformacyjna 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 bezpośrednio z rozpatrywanym centrum stereoizomerii Stereoizomeria - Izomeria konformacyjna 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 - Izomeria konformacyjna Wybrane podstawniki uszeregowane wg reguły CAHNA-INGOLDA-PRELOGA Pozostałe znajdą państwo w: J. Suwiński, W. Zieliński, Zasady zapisu i nazewnictwa wybranych połączeń organicznych, s.u. 1157, Gliwice 1983 PRZYKŁADY Dwa wybrane podstawniki to grupa etylowa i propylowa. Para wybranych podstawników leży po tej samej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania P). Mamy do czynienia z izomerem Z (z niem. zusammen) Dwa wybrane podstawniki to grupa etylowa i hydroksylowa. Para wybranych podstawników leży po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania P). Mamy do czynienia z izomerem E (z niem. entgegen) PRZYKŁADY Dwa wybrane podstawniki to grupa 2-fluoroetylowa i 2-aminoetylowa. Para wybranych podstawników leży po przeciwnej stronie płaszczyzny odniesienia (płaszczyzna wiązania P). Mamy do czynienia z izomerem E 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 Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Zaobserwował występowanie dwóch rodzajów kryształów winianu sodowoamonowego będących swoimi lustrzanymi odbiciami. Zauważył również, że roztwory rozdzielonych kryształów skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w przeciwnych kierunkach. Louis Pasteur (1822-1895) Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Izomeria konfiguracyjna – tetraedryczny atom węgla t.t. t.w. d n ENANCJOMERY Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna 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 - Izomeria konfiguracyjna Cząsteczki, które nie pokrywają się ze swoimi odbiciami lustrzanymi są CHIRALNE cheίr (gr.) -ręka Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna 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 - Izomeria konfiguracyjna tetraedryczny atom węgla – centrum chiralności * Atom węgla, do którego przyłączone są cztery różne podstawniki (atomy lub grupy atomów) określany jest jako centrum chiralności Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Konfiguracja absolutna cząsteczki 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 Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Szeregujemy podstawniki: Obracamy cząsteczkę i obserwujemy Śledzimy drogę Patrzymy na zegarek Mamy do czynienia z izomerem R Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Szeregujemy podstawniki: Obracamy cząsteczkę i obserwujemy Śledzimy drogę Patrzymy na zegarek Mamy do czynienia z izomerem S Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Wzór projekcyjny Fischera Atom centralny lub główny łańcuch znajdują się na płaszczyźnie kartki S R 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 - Izomeria konfiguracyjna Wzór projekcyjny Fischera Rzut łańcucha głównego jest zawsze pionowy, atom o najniższym lokancie w cząsteczce znajduje się u góry Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Diastereoizomery Diastereoizomery – stereoizomery nie będące swoimi odbiciami lustrzanymi para enancjomerów para enancjomerów Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Diastereoizomery forma treo forma erytro Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna 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 - Izomeria konfiguracyjna Diastereoizomery – związek mezo Związek mezo – jest związkiem, którego cząsteczki dają się nakładać na swoje odbicia lustrzane, pomimo tego że zawierają centra chiralności Związek mezo Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna Określanie konfiguracji w przypadku większej ilości centrów chiralności * * * S Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna * * * S Mamy do czynienia z kwasem (S,S)-winowym Stereoizomeria - Izomeria konfiguracyjna ZADANIE DOMOWE Określić konfigurację absolutną drugiego enancjomeru kwasu winowego oraz formy mezo tego związku. KONIEC