Chimica organica - configurazione assoluta e nomenclatura degli enantiomeri

Configurazione assoluta

Gli enantiomeri, isomeri ottici, possiedono un atomo di carbonio asimettrico o chirale (un atomo di carbonio legato a 4 atomi o gruppi di atomi diversi). Il carbonio chirale determina il comportamento ottico di questi isomeri (otticamente attivi), cioè la capacità di far ruotare il piano di una luce polarizzata. La rotazione può avvenire in senso orario (verso destra) e viene detto destrogiro (indicato con +) oppure in senso antiorario (verso sinistra) e viene detto levogiro (-).

La configurazione è la disposizione dei gruppi attorno all’atomo di carbonio asimmetrico. Si usa la nomenclatura R, S per descrivere tale configurazione (oppure la convenzione D/L di Fischer).

Relazione tra configurazione e rotazione

Ma quale configurazione ruota il piano della luce polarizzata in senso destrogiro o levogiro? Non esiste una relazione tra la configurazione assoluta e il segno della rotazione; entrambi devono essere determinati sperimentalmente con metodi indipendenti.

Proiezioni di Fischer

Si usano le Formule di proiezione di Fischer per rappresentare le strutture tridimensionali in schemi bidimensionali. L’atomo di C e i suoi quattro sostituenti vengono rappresentati come una croce: il punto di intersezione delle linee indica il carbonio chirale (che non va scritta per distinguere la rappresentazione da quello di Lewis). Le linee orizzontali rappresentano i legami diretti verso l’osservatore e quelle verticali puntano verso l’interno del foglio. Gli atomi di carbonio più ossidati sono messi in alto e i meno ossidati in basso. Per una molecola che contiene un solo atomo di carbonio asimmetrico, lo scambio di due gruppi qualunque nella proiezione di Fischer converte la molecola nel suo enantiometro. I due enantiomeri di una molecola chirale differiscono solamente per la disposizione spaziale dei loro sostituenti intorno alla struttura stereogenica.

Rappresentazione a cunei

Una semplice linea retta rappresenta un legame che giace approssimativamente sul piano della superficie. Un legame a forma di cuneo è diretto davanti a questo piano (quasi verso l'osservatore); un legame a forma di rettangolo o di cuneo tratteggiato è diretto dietro a questo piano (si allontana dall'osservatore). Alcuni testi ed altre fonti utilizzano una sottile linea tratteggiata con la stessa funzione, ma questo può generare confusione perché la linea sottile tratteggiata è spesso utilizzata per rappresentare un legame parziale (come per esempio un legame covalente parzialmente formato o parzialmente spezzato).

Dalla Proiezione di Fischer alla rappresentazione a cunei, il sostituente col cuneo che indica che il legame si avvicina verso l'osservatore dovrà essere posizionato sulla linea orizzontale della croce di Fischer, mentre il sostituente col tratteggio che invece indica un allontanamento dall'osservatore andrà nella posizione verticale. Le proiezioni di Fischer devono rispettare alcune regole convenzionali: non si indica il carbonio dello stereocentro.