Chimica organica - polarimetria

Polarimetria

F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II

La radiazione elettromagnetica viene considerata come una forma di energia radiante dotata di una doppia natura, ondulatoria e corpuscolare.

In ogni momento il vettore campo elettrico Ē e il vettore campo magnetico H sono fra loro perpendicolari e anche alla direzione di propagazione.

XOZ’ = ampiezza del vettore elettrico
OY’ = ampiezza del vettore magnetico
AA’ = lunghezza d’onda

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Polarimetria

Generalità

Frequenza: numero di onde che attraversano una sezione della traiettoria del raggio nell’unità di tempo e si indica con ν; σ λ λ.

Numero d’onda: σ = reciproco di λ = 1/λ (cm-1); λ ν 8 c c c.

Velocità: (nel vuoto = 3x10 m/sec); σ ν c = υ λ ν/n λ ν = c/n =.

Velocità nel mezzo M: υ; ricordare che υ n = indice di rifrazione assoluto: vuoto / mezzo.

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Polarimetria

Generalità

La luce polarizzata è costituita da radiazioni con un’unica direzione di oscillazione; si chiama anche luce pianopolarizzata in quanto il vettore elettrico oscilla sempre in un piano solo.

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Polarimetria

Generalità

Molte sostanze dotate di asimmetria cristallina o molecolare hanno proprietà di derivare il piano (P°) della luce polarizzata di un certo angolo (P’); queste sostanze sono otticamente attive.

P’ > P° --> destrogiro

P’ < P° --> levogiro

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Cenni di stereochimica

L’attività ottica di una molecola dipende alla sua stereochimica.

Stereochimica: branca della chimica che studia la struttura molecolare nelle tre dimensioni.

Isomeri: composti diversi aventi la stessa formula bruta.

Steroisomeri: isomeri che differiscono tra loro soltanto nella disposizione tridimensionale degli atomi o gruppi di atomi; gli stereoisomeri hanno la stessa formula di struttura, ma configurazioni differenti.

Tipi di stereoisomeri:

• Isomeri ottici;
• Isomeri geometrici;
• Enantiomeri;

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Isomeria ottica

Per sostanza otticamente attiva si intende una sostanza che ruota il piano della luce polarizzata. Quest’ultima, che vibra in un determinato piano, viene fatta passare attraverso una sostanza otticamente attiva, all’uscita essa vibra in un piano diverso.

La maggior parte dei composti otticamente attivi contiene almeno un carbonio asimmetrico ma condizione necessaria e sufficiente perché una molecola sia otticamente attiva è che essa non possa essere sovrapposta alla sua immagine speculare. Tale condizione viene indicata con il termine di chiralità e si dice che due immagini speculari non sovrapponibili hanno chiralità opposta.

Elementi di simmetria che permettono di sovrapporre le immagini speculari:

• Centro di simmetria;
• Piano di simmetria;
• Asse giroide;

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Cenni di stereochimica

Un centro di simmetria è un punto tale che quando una linea viene tracciata da un gruppo qualsiasi fino a tale punto e poi prolungata di un’uguale distanza al di là del punto stesso, essa incontra l’immagine speculare del gruppo stesso, essa incontra l’immagine speculare del gruppo di partenza.

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Cenni di stereoisomeria

Un piano di simmetria divide la molecola in modo che gli atomi o i gruppi di atomi che si trovano da un lato del piano siano le immagini speculari di quelli che si trovano dall’altro lato.

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Cenni di stereochimica

Un asse giroide n-ario è un asse tale che quando la struttura viene fatta ruotare di un angolo 2π/n (dove n è un numero intero) intorno all’asse stesso e poi viene riflesso attraverso un piano perpendicolare a tale asse si ha ricopertura. Se n = 1: 2π/1 = 360° e si ha un asse alternante (giroide) singolo;

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Cenni di stereochimica

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Cenni di stereochimica

Isomeria ottica

In base ai criteri di simmetria le strutture molecolari possono essere suddivise in:

• Strutture asimmetriche (strutture senza alcun elemento di simmetria).
• Strutture dissimetriche (strutture con uno o più elementi di simmetria diversi dal piano di simmetria, al centro di simmetria o dall’asse giroide).
• Strutture non dissimmetriche (strutture con uno o più elementi di simmetria tra cui almeno uno costituito dal centro di simmetria, piano di simmetria o asse giroide).

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Cenni di stereochimica

Un esempio di molecola asimmetrica è l’acido lattico o acido α-idrossipropionico, CH₃-CHOH-COOH, il quale presenta un unico atomo di C