CHEMIA ORGANICZNA

WYKŁAD 3

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna KĄT TORSYJNY Θ (teta)

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna KĄT TORSYJNY Θ (teta) Θ = 0° konformacja synperiplanarna (sp) Θ = 120° konformacja antyklinalana (ac) Θ = 60° konformacja synklinalna (sc) Θ = 180° konformacja antyperiplanarna (ap)

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna Konformacja naprzemianległa cząsteczki etanu Takiemu układowi atomów odpowiada minimum energii potencjalnej układu Konformacja naprzciwległa cząsteczki etanu Takiemu układowi atomów odpowiada maksimum energii potencjalnej układu

Θ 0 ° 60 ° 120 ° 180 ° 240 ° Energia potencjalna układu Maksimum Minimum Maksimum Minimum Maksimum

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH Konformacja krzesłowa Konformacja łodziowa

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna Narysować wzór projekcyjny Newmana dla konformacji łodziowej cykloheksanu.

ZADANIE DOMOWE

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna KONFORMACJE W UKŁADACH CYKLICZNYCH Konformacja półkrzesłowa Konformacja skręconej łódki 42 kJ/mol 30 kJ/mol 23 kJ/mol Konformacja łodziowa Konformacja skręconej łódki Konformacja krzesłowa Konformacja półkrzesłowa

Stereoizomeria -

Izomeria konformacyjna Wiązanie aksjalne – 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 może być równe może być równe c c d lub lub d 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 C AHNA I NGOLDA P RELOGA 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 C AHNA I NGOLDA P RELOGA Pozostałe znajdą państwo w: J. Suwiński, W. Zieliński,

i nazewnictwa wybranych połączeń organicznych, Zasady zapisu

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 sodowo amonowego 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

ENANCJOMERY

d n t.t.

t.w.

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

che ίr (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

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 -

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

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

Stereoizomeria -

Izomeria konfiguracyjna Określić konfigurację absolutną drugiego enancjomeru kwasu winowego oraz formy mezo tego związku.

ZADANIE DOMOWE

KONIEC