Isomeria - chimica organica

ISOMERIA

isomeri costituzionali

o

di struttura

stessa formula chimica ma diversa struttura

stereoisomeri

stessa struttura ma cambia l’orientamento spaziale degli atomi

(strutt. tridimensionali diverse)

Conformeri

(isomeri conformazionali)

isomeri configurazionali

enantiomeri

• immagini speculari non sovrapponibili

solo se non hanno un piano di simmetria; se ce l’hanno non sono enantiomeri.

2 elementi speculari e non sovrapponibili sono CHIRALI

diastereoisomeri

• immagini non speculari non sovrapponibili
• isomeri geometrici (cis/trans)

ISOMERIA

• isomeri costituzionali
  • di struttura

stessa formula chimicama diversa struttura

• stereoisomeri
  • stessa struttura ma cambia l'orientamento spaziale degli atomi (strutt. tridimensionali diverse)

• Conformeri (isomeri conformazionali)

• isomeri configurazionali
  • enantiomeri
    • immagini speculari non sovrapponibili

solo se non hanno un pianodi simmetria se ce l'hannonon sono enantiomeri

• 2 elementi speculari e non sovrapponibili sono CHIRALI

• diastereoisomeri
  • immagini non speculari non sovrapponibili

• isomeri geometrici (cis/trans)

19/05/20

Se c'è un piano di simmetria in un oggetto, esso sarà sovrapponibile con la sua immagine speculare

Oggetti privi di simmetria non lo sono

Affinchè un carbonio sia CHIRALE deve essere legato a 4 elem. diversi

carbonio asimmetrico

Se in una molecola c'è almeno un carbonio asimmetrico, la molecola è CHIRALE

Gli enantiomeri

hanno stesse proprietà fisiche e chimiche eccetto in due casi:

1. Ruotano il piano della luce polarizzara in senso opposto
2. Reagiscono con velocità diverse con altri composti otticamente attivi

un isomero è destrogiro (+) e uno levogiro (-)

Proiezioni di Fisher

CONVENZIONE R/S

1. Dare priorità agli atomi legati al Carbonio
2. Verificare che l'atomo a minor priorità va nel piano

Br > O > C > H

Priorità data per peso atomico maggiore

Se i numeri sono dati in senso orario -> configurazione R

anti orario -> S

R e S sono speculari

Tra CH₃ e COOCH₃ dà più priorità COOCH₃ perché più pesante -> config. R

Se abbiamo doppio o triplo legame, per determinare le priorità si esplicitano i legami

Esempio:

-C≡N

es.

H va dentro al piano

senso orario -> configurazione R

Per vedere il senso congiunto 1-2-3

senso antiorario => S

Le proiezioni di Fisher possono essere ruotate di 180° ma non di 90°

Se H esce dal piano, non si può applicare la regola 1-2-3

bisogna fare un numero di scambi pari

es.

2 scambi

antiorario

S

Una sostanza è OTTICAMENTE ATTIVA quando ruota il piano della luce polarizzata che l’attraversa di un angolo α

rotazione in senso orario → enantiomero destrogiro (+)

" " " antiorario → levogiro (-)

Lo si studia attraverso il polarimetro

polarizzatore

angolizzatore

Non c’è nessuna relaz. tra R/S e l’angolo di rotaz. ± o ∓

L'angolo di rotazione è uguale ed opposto per i due enantiomeri

• levogiro
• destrogiro

Storicamente il sistema R/S non esisteva

• Fisher aveva proposto il sistema
• Si scrive la struttura in verticale
• Si mette il C a maggior priorità al vertice
• D - se OH è a destra
• L - viceversa

CATALISI ENZIMATICA

- certe molecole sono in grado di reagire con il sito attivo di un enzima.

Mentre un enantiomero riesce ad attaccarsi all'enzima, l'altro non riesce.

Una molecola con _n carboni chirali ha un numero massimo di stereoisomeri.

• 2ⁿ

es.

• stereochimica del carbonio nero
• S va a R

{ 2S, 3R }

immagine speculare

• R va a S

-> 2R, 3S

inversione di gruppi:

2R,3R

enantioneri

2S,3S

Abbiamo costruito _... enantiomeri a coppie speculari

Tra di loro sono diastereoisomeri (a coppie enantiomeri)

es.

2 carboni chirali

2² = 4 stereoisomeri

enantioneri

diastereoisomeri

_... forma meso

si ha quando il pezzo sopra di una molecola con 2C chirali _... speculare a quella sotto.

otticamente inattiva

_... è sovrapponibile con la sua immagine speculare

gli unici enantiomeri sono

diminuisce se ci sono forme meso

Miscele Racemiche:

formate dal 50% di un enantiomero e 50% dell'altro (destrigiro - levogiro)

otticamente inattive

Se faccio reagire la miscela racemica con un substrato otticamente attivo (reazione acido-base) si creano 2 sali (S-R, R-R)

Possono essere separabili perché tra loro sono diastereoisomeri

Proprietà chimiche diverse

Strutture di Risonanza

Regole:

1. Tutte le strutture di Lewis devono essere corrette
2. La posizione dei nuclei (scheletro) deve rimanere tale si muovono solo gli elettroni
3. Tutti gli atomi che prendono parte alla risonanza devono essere coplanari (solo orbitali coplanari si sovrappongono)
4. Le strutture devono avere lo stesso numero di e non dispaiati
5. La molecola vera è la struttura di risonanza
6. Ciascuna forma di risonanza contribuisce in modo diverso (più strutture ci sono, più la risonanza è stabile)

Elettroni che si muovono

Elettroni πσ non condivisi

Es.

Butadiene

Se il doppio legame è condiviso tra due atomi di diversa

gli e⁻ si spostano verso l’atomo più

Se invece e⁻ non condivisi, essi vanno verso il resto della

gli e⁻ possono muoversi anche nei composti non neutri

es.

CH₂ = CH - CH₂ ↔ CH₂ - CH = CH₂

Dieni

molecole con 2 doppi legami

dieni isolati

dieni cumulati

dieni coniugati

dopo legami sono

C=C=C

alternanza di doppi

indipendenti

legami e singoli

struttura vera

Butadiene

→ Addizione

(reazione) di dieni coniugati e H-X (addiz._{elettrofilica})

H₂ ⊝-CH=CH-CH=CH₂ + HCl →

CH₂-CH=CH-CH₂

addiz. 1,2

si formano 2 prodotti

CH₂=CH-CH-CH₂

addiz. 1,4