Chemia organiczna: izomeria optyczna - prezentacja, Egzaminy wstępne z Chemia organiczna

Pobierz Chemia organiczna: izomeria optyczna - prezentacja i więcej Egzaminy wstępne w PDF z Chemia organiczna tylko na Docsity!

STEREOIZOMERIA – a pojęcie chiralności

CHIRALNOŚĆ - na przykładzie przedmiotów codziennego użytku

Obiekty nakładalne na swoje odbicie lustrzane – obiekty achiralne

Obiekty nienakładalne na swoje odbicie lustrzane – obiekty chiralne

2

STEREOIZOMERIA

5 - etylo-2,3-dimetyloheptan 2,3,3,5-tetrametyloheptan

kwas 3-hydroksybutanowy kwas 2-hydroksymetylopropanowy

CH 3 CH 2 CHCH 2 CHCH 3

C 2 H 5 CH(CH 3 ) 2

(CH 3 ) 2 CHCCH 2 C(CH 3 ) 3

CH 3 CH 3

CH 3 CHCH 2 CO 2 H

OH CH 3 CHCH 2 OH

CO 2 H

IZOMERY- posiadają ten sam wzór sumaryczny, ale inną strukturę cząsteczki

Izomery konstytucyjne

Różnią się sposobem połączenia atomów w cząsteczce (tj. różna budowa szkieletu węglowego lub inne rozmieszczenie grup funkcyjnych) C 11 H 24

C 4 H 8 O 3

„Chemia Organiczna”, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, WChem PW

przypomnienie

4

ELEMENTY SYMETRII WYSTĘPUJĄCE W CZĄSTECZKACH ACHIRALNYCH

związek chiralny, brak płaszczyzny symetrii lub środka symetrii

związki achiralne

CH 3

H

CH 3

H

C 2 H 5

C 2 H 5

CH 3

CH 3

CH 3

H

H

CH 3

płaszczyzna symetrii (^) środek symetrii

„Chemia Organiczna”, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, WChem PW

Ale:

5

Asymetryczny różnymi podstawnikami atom węgla (taki (C*) atom - atom węgla węgla to (^) centrumw stanie asymetriihybrydyzacji). sp^3 związany z czterema

POJĘCIE ASYMETRYCZNEGO ATOMU WĘGLA

Odbicie cząsteczki względem płaszczyzny

Cząsteczka Odbicie Odbicie po obrocie

7

Diastereoizomery

Stereoizomery nie będące

enancjomerami.

Stereoizomery - związki o identycznym połączeniu atomów w cząsteczce, ale o różnym

ich rozmieszczeniu w przestrzeni

Enancjomery - para niekładalnych na

siebie stereoizomerów mających się do

siebie jak przedmiot i jego lustrzane

odbicie.

Podział stereoizomerów:

Stereoizomery często wykazują czynność optyczną…

Czynność optyczna chiralnych związków organicznych to zdolność do skręcania

płaszczyzny światła spolaryzowanego

polarymetr kołowy

polarymetry automatyczne

POLARYMETRY - wspólczesne

ATAGO

Bellingham and Stanley

Anton Paar

10

(-)- 2 - aminopropan- 1 - ol (+)- 2 - aminopropan- 1 - ol

kwas (-)-migdałowy kwas (+)-migdałowy

kwas (-)-mlekowy kwas (+)-mlekowy

PRZYKŁADY ENANCJOMERÓW WYBRANYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

NH 2 H 3 C (^) C^ HH 2 OH

NH 2

[ a ]^20 ^ -^22^ o HOH^ H^2 C^ CH^3

D [^ ]^22^ o

a^20 D ^ +

CO 2 H

H^ HO^ CH^3 [ a ]^20 D ^ -^33 o

CO 2 H

H 3 C O^ HH [ a ]^20 D  + 33 o

OH

C^ HO^2 H [^ a ]^^20 D ^ -^155 o

OH

HO^ H 2 C^ [^ a ]^^20 D ^ +^155 o

11

Enancjomer lewoskrętny : skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo, czyli - kierunek obrotu analizatora w celu przywrócenia zaciemnienia pola widzenia jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara.

Równomolowa mieszanina enancjomerów (mieszanina racemiczna lub racemat) nie skręca płaszczyzny światła spolaryzowanego ( brak czynności optycznej)

Enancjomer kierunek obrotu prawoskrętny analizatora: skręca w celu płaszczyznę przywrócenia światła zaciemnienia spolaryzowanego pola wwidzenia prawo, czylijest zgodny ze wskazówkami zegara.

Enancjomery skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego o ten sam kąt, ale w przeciwnych kierunkach.

„Chemia Organiczna”, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, WChem PW

13

Reguła 2. Jeżeli grup, nieto należymożna przeprowadzić na podstawie (^) podobne reguły 1 ustalićporównanie względnego następnych pierwszeństwa atomów w dwóch tych grupach (jeżeli i to nie przyniesie rozstrzygnięcia, to należy przesunąć się jeszcze dalej od centrum chiralności).

przykładowy szereg pierwszeństwa podstawników

H Br H

H Cl Cl

CH 3 CH 3 CH 3

CH 2 Br CH 3 H

> (^) > >

14

COOH CH^3 (^3) NH^ H 2

2 4 1

 Krok 2 : Zorientowanie cząsteczki w taki sposób, aby podstawnik o najniższym

pierwszeństwie był jak najdalej oddalony od obserwatora, a następnie

przesuwamy się od podstawnika o najwyższym pierwszeństwie w stronę

malejącego pierwszeństwa kolejnych podstawników.

( R )

Jeżeli kierujemy się zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, to taką konfigurację oznaczamy literą R ( rectus - prawy)

Jeżeli kierujemy się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, to taką konfigurację oznaczamy literą S ( sinister - lewy)

COOH

HH 2 N^ CH^3^3

2 4 1

( S )

CH 2 CH 2 Br Br^1 (^) CH^ H 3

2 4 3

( R )

CH 2 CH 2 Br

HH 3 C^ Br^1

2 4 3

( S )

16

Wzór perspektywiczny, izomer (R)

Wzór rzutowy Fischera

OH

(R)

H 3 C COOHH^1

COOH

(R)

HO CH^ H 3

COOH

(R)

H 3 C HOH

Prezentacja konfiguracji absolutnej za pomocą wzorów rzutowych Fischera

Idea wzoru rzutowego Fischera

17

Wzór rzutowy Fischera można obracać o 180 ° lub 360 ° - konfiguracja absolutna jest zachowana ( zasada „podwójnej” zamiany podstawników miejscami )

Obrót o 90 o^ lub 270 o^ ( „pojedyńcza” zmiana położenia podstawników) daje wzór enancjomeru!

Zastrzeżenia co do obrotu wzoru rzutowego Fischera

COOH

(S)

CH 3

H OH

obrót o 180°

COOH

(S)

CH 3

HO H

obrót o 90° OH

(R)

H

H 3 C COOH

19

CH 3

H Br

H Cl

CH 3

CH 3

Br H

Cl H

CH 3

( S )

( R )

( R )

( S )

CH 3

H Br

Cl H

CH 3

CH 3

Br H

H Cl

CH 3

( S ) ( R )

( S ) ( R )

enancjomery

enancjomery

diastereoizomery

20

CH 3

H Br

Br H

CH 3

CH 3

Br H

H Br

CH 3

( S ) ( R )

( S ) ( R )

enancjomery

Forma mezo – związek zawiera centra asymetrii (asymetryczne atomy węgla), ale posiada płaszczyznę symetrii i przez to jest nieczynny optycznie (nie skręca płaszczyzny światła spolaryzowanego), ponieważ nakłada się na swoje odbicie lustrzane.

ten sam związek = forma (związek) mezo

diastereoizomery