Appunti Chimica organica

ESISTE UN CRITERIO CHE PERMETTE DI PREVEDERE SE UNA MOLECOLA SIA CHIRALE O MENO?

Un criterio è quello di individuare nella molecola un C che lega quattro sostituenti diversi.

Questo C viene chiamato C ASIMMETRICO o C CHIRALE

STEREOCENTRO o centro STEREOGENICO: è un atomo intorno al quale uno scambio tra due gruppi ad esso legati

produce uno stereoisomero.

Tutti i centri chirali sono stereocentri ma non è vero il contrario.

fi fi fi

Un Stereocentro è un atomo in cui lo scambio dei due gruppi ed essere legati genera un altro stereoisomero.

RAPPRESENTAZIONE DEGLI ENANTIOMERI

Proiezioni a cuneo e a tratteggio (formule prospettiche): i quattro sostituenti del carbonio si rappresentano: due sul piano (il

segmento normale B e C), uno rivolto verso l’osservatore (il cuneo pieno A), ed uno lontano dall’osservatore, intendendo dalla

parte opposta del foglio (il tratteggio D).

I due sostituenti fuori dal piano devono essere sistemati dalla stessa parte e nell’angolo più grande tra i due individuati dai

segmenti sul piano.

Lo scambio di due atomi o gruppi porta al suo enantiomero.

Nelle formule a zig-zag si rappresenta la struttura carboniosa sul piano.

-

FORMULE DI FISCHER: il tetraedro si rappresenta con una croce in cui i sostituenti sulla linea orizzontale (B e D) sono rivolti

verso l’osservatore e quelli sulla linea verticale (A e C) sono rivolti dalla parte opposta rispetto all’osservatore.

1) Disegni degli enantiomeri di ciascuno dei seguenti composti utilizzando formule prospettiche e proiezioni di Fischer.

Bu

I

CH3CHCHz Ot

CH3 H

CH3

Br Br

H Br H CH3

SHzOH CHIOH CHzott

CH3

CH3 ZAG

ZIG PIÙ LONT And

-- Br

# ↳

CH H

CHIOH Br

Nomenclatura degli enantiomeri

La nomenclatura IUPAC non è in grado di distinguere i due enantiomeri.

R e S sono due descrittori che de niscono la con gurazione di uno stereocentro attraverso una serie di regole.

H H

C HO""

I CHUCH3

CH3CH2 A

IR) BUTANOLO

2- (s)2 tanoco

1) Assegna le priorità

Ad ogni atomo legato direttamente allo stereocentro viene assegnata una priorità in base al NUMERO ATOMICO. Più alto è il

n atomico più alta è la priorità.

2) se la priorità non può essere assegnata in base al numero atomico dell’atomo direttamente legato allo stereocentro, si

considera la serie successiva di atomi e si continua sino al primo punto di differenza.

3) gli atomi interessati in un doppio o triplo legame vengono raddoppiati o triplicati.

STEREOCHIMICA

Br Br

"Sa

. H :

d H3C

CH3

4) si orienta la molecola in modo tale che il gruppo a priorità più bassa (4) si trovi dalla parte opposta rispetto

all’osservatore.

Il gruppo a priorità più bassa si deve trovare sulla linea tratteggiata nella proiezione a cuneo e tratteggio.

Br

e

: H"

CH3CH 2 CH33

2

5) se per andare da 1 a 3 si procede in senso orario, allora assegniamo la con gurazione R alla molecola.

Se per andare da 1 a 3 si procede in senso antiorario allora assegniamo la conf S alla molecola.

2

Br

Brz Priorità

Più Bassa

GRUPPO A

Il

I

! Legato TraTTEGGATO

Un .

È CUNEO

Con

H" 2

.

C ...

/DCH3

CH3CH 2 -3 (R) -2-BRONOBUTANO

(S) BROMOBUTANO

2 -

- fi fi

R e S

Assegnare la priorità ai 4 sostituenti secondo le regole di priorità.

Orientare la molecola in modo che il gruppo a priorità più bassa sia lontano dall’osservatore.

Determinare la direzione di precessione degli altri tre gruppi cominciando da quello con la massima priorità:

● Senso orario R (rectus)

● Senso antiorario S (sinister)

6) per passare da uno stereoisomero ad un altro basta scambiare tra di loro due gruppi qualsiasi legati al carbonio

stereogenico o disegnare la sua immagine speculare.

Br

H

Br CH3

H

CHE CH2CH3

CH2CH3 Br 2

Br1

CHIC "H

Come si procede quando si deve assegnare la con gurazione a molecole scritte in maniera tale per cui il gruppo a priorità più

bassa non si trova dalla parte opposta rispetto all’osservatore.

1) il gruppo a priorità più bassa si trova sul piano

Se uno scambio porta all’ enantiomero corrispondente, con due scambi torniamo alla molecola di partenza.

H OH CH3 S

chachs scari

che

lo scambio :

7

HO H3C cha HO

Enteno PARTENZA

MOLECOL DI

novecol

della

DI PARTENZA

Scambi di sostituenti nelle proiezioni di Fischer e o Newman

● n pari (2 o 4 scambi) stessa con gurazione (stesso enantiomero)

● n dispari (1 o 3) inversione di con gurazione (diverso enantiomero)

2) il gruppo a priorità più bassa si trova rivolto verso l’osservatore (cuneo pieno)

R

CHICH3 HE CH3

SABIAre

H

PERCHe ESSERE

DELE

SUL TRATTEGGIATO .

to

Con gurazioni su una proiezione di Fischer

1) stabilire ordine priorità

2) stabilire il verso della molecola

Nota: il sostituente con priorità più bassa deve trovarsi sulla linea verticale (lontano dall’osservatore)

CHOCHI @ 2

-S 3

2

CH2CHzCH3 CHICHICH CHICH3

-

-(r)-3-cloroesano -

HY

HY (S) CONOESANO

3 -

-

fi fi fi fi

Se il sostituente a proprietà più bassa si trova sulla linea orizzontale bisogna invertire il risultato ottenuto tracciando il verso

da uno a tre sulla molecola così come è scritta. 3

CH3 (S)

#" BUTANOO

2

- -

QUANDO PRIONTà

GRUPPO A

Il Ha

verticale

è

Minore sulla

3 PIÙ

2 BASSA

Priorità

CH3 GRUPPO

OH1 A

dietro)

(legare QUANDO

OH Il

leggere

:

S NONALMENTE Sulla

* leggere

Orizzontale

Trova Unea

. Si :

(o

All'indietro

CHICH32 invertire

leggere Normalmente e

CHICH32 Sh

CON

R

(R) .

BUTAND

2 -

- Regole di Fischer

● La catena carbonioso sta sulla linea verticale.

● Il carbonio più ossidato sta in alto OH

CH

- -

CH3 CHICH3

< < c Cook

<

CHO

=

- - -

-

0

=

I

● Una rotazione di 180° nel piano non cambia la molecola

● Non ruotare di 90°

STEREOCHIMICA

MOLECOLE CON PIÙ STEREOCENTRI: una molecola con più stereocentri presenta stereoisomeri multipli

Stereocentro o centro stereogenico: è un atomo intorno al quale uno scambio tra due gruppi ad esso legati produce uno

stereoisomero. -

- -

- -

EPTADIENE

4-

2 ,

Una molecola con più stereocentri presenta stereoisomeri multipli.

Al crescere del numero dei doppi legami, cresce il numero degli stereoisomeri.

MOLECOLE CON PIÙ STEREOCENTRI: A

in una molecola con n centri chirali, il numero massimo di stereoisomeri è 2 <

=4 possibili

Ch3-CH-Ch-Ch3 Isomeri

Stereo

Es : Br

I

Ot

CH3 o

CH3

i

I H H

H CH3 Ch3

CH3 CH3 I

I I ENANTIONERI

ENANTIONEM ↑

I

I I DIASTEREOMERI

t CH2OH

CHIOH

CH2OH Ho

·

i HOH H

Home Ot Ho

OH

H

h ·

CH3

CH3 (3)

(2) (2)

Sono

1 2 DIASTENEOrEn

E diaStereoneni

Sono

Le y

3 diastereoreni

4

E sono

1 Es diastereoreni

sono enAntiate

Sono el

1 El

3

E ENAntioMEM

sono

2 R

Composti con più stereocentri S

,

R

R S I

S

:

,

, , DIASTEREONENi

3 carboni chirali= 2^3= 8 possibili stereoisomeri R

R S

, R

S S

;

, , ,

S R

R

R S

S ; ,

,

, ,

S R R R S S

; ,

,

,

, - -

ENANTIONE M

COMPOSTI MESO

Alcune molecole con due o più centri chirali presentano elementi di simmetria che riducono il numero di stereoisomeri rispetto

al numero previsto 2^n

Composto meso: composto achirale (sovrapponibile con la sua immagine speculare) che presenta due o più stereocentri

Ruotare la molecola di 180 gradi o individuare un piano di simmetria che divida la molecola in due parti speculari m

CO2H CO2H

Cort

I

CO2 I ! S

: Ho

! H

HomH o H

↳ H

Ho

H H ot

H

i i

CO2H

CO2H 2H

CO2H

COPPIA ENANTIONERI MESO

DI COMPOSTO

cool coot H00b

I

I

OH 0

H n

- H

H0 - :

180

HOOS

coot

Col

Presenza di molti stereocentri

Enantiomeri? Diastereomeri? Meso?

● Assegnare R o S a ciascun Stereocentro

● Gli ENANTIOMERI hanno con gurazione opposta in tutti gli stereocentri corrispondenti

● I DIASTEREOMERI hanno qualche stereocentro della stessa con gurazione, qualche altro di con gurazione opposta

● I composti MESO hanno un piano di simmetria interno che riduce il numero di stereoisomeri

● Il numero massimo di stereoisomeri è 2^n, con n= numero di stereocentri

fi fi

Br Br

*

Bu Br cis

* Ch

:

T r

CH3

CHI +

C 3 CICLOPENTANO

TRANS-1-Brono-2-METIL

Ciclo ESAno

CIS-1-broro-3- retIl ENANTionEni

ENANTIOMER ?

asimmetrici

più

Quale Uno centri

o

ha I

I

-

Nessuno . (2r 35)

Protezione BUtanthov

1 2

Fischer

di del 3 -

, , ,

CH2CH H

Ho H

HO CH3

Proprietà degli enantiomeri

Hanno proprietà siche (punto di ebollizione, punto di fusione, densità, indice di rifrazione) e chimiche uguali.

HY

Hu

I S

I

RR

C

... HochChe

Che

Cha H3C ,

I diastereoisomeri hanno proprietà siche e chimiche diverse.

In cosa si differenziano gli enantiomeri?

1) gli enantiomeri ruotano il piano della luce polarizzata dello stesso angolo ma in direzione opposta.

Gli enantiomeri sono isomeri ottici (otticamente attivi)

2) gli enantiomeri reagiscono in maniera diversa con sostanze chirali

Un composto che ruota il piano di polarizzazione della luce piano-polarizzata si dice otticamente attivo. I composti chirali

sono otticamente attivo mentre quelli achirali sono otticamente inattivi.

Tipi di luce

LUCE ORDINARIA consiste di onde che vibrano in tutti i piani perpendicolari alla direzione di propagazione

LUCE PIANO POLARIZZATA consiste di onde che vibrano in un solo piano.

La luce polarizzata si ottiene facendo passare la luce attraverso un polarizzatore, che può essere una lente polarizzata o un

prisma di nicol.

Polarimetro

È lo strumento che misura il grado di rotazione del piano d