CHIMICA ORGANICA I
Corso di laurea in CHIMICA
Esercitazione n. 6 - Esercitazione sulla stereoisomeria ottica.
TERMINI ED ARGOMENTI PER LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI DI QUESTO FOGLIO: Molecole
simmetriche e dissimmetriche. Centri chirali (stereocentri). Enantiomeri. Attività ottica. Miscela racemica.
Proiezioni di Fischer. Notazioni D,L. Notazioni R,S. Passaggio da D,L a R,S e viceversa. Configurazione relativa
ed assoluta. Composti con più stereocentri. Diastereomeri. Forme eritro e treo. Centri chirali simili. Forma meso.
Risoluzione di una miscela racemica.
1. Dare una definizione dei seguenti termini: a) enantiomero; b) proiezione di Fischer; c)
destrogiro; d) piano di simmetria; e) miscela racemica; f) luce polarizzata; g) levogiro; h)
chiralità; i) rotazione specifica; l) configurazione assoluta; m) configurazione relativa.
2. Sistemate un piano di simmetria in ciascuna delle seguenti strutture:
H
OH
H
a)
H
b)
CH3
CH3
c)
H
CH3
O
H
H
d)
CH3
H
H3C
OH OH
OH
H
CH3
H
3. Per ognuna delle seguenti coppie, indicare se si tratta di stereoisomeri, isomeri strutturali, o
dello stesso composto:
CH3
a)
CH3
CH3 CH2 CH2 CH e
CH3
c)
Br
H3C
H
H
e
Cl
CH3
H
d)
C
H
H
H
CH3
e
H
H3C
Br
CH3
CH3
f)
H
OCH3
Cl
H3C
CH
OH
OCH3
C
Cl
H
H
e
H
H
e)
H
H3C
CH3 CH2 CH CH2 CH3
H
H
b)
H3C
Cl
H2C
Cl
CH2
OH
H
H
e
Cl
H
H
H
4. Per ognuna delle seguenti coppie di strutture dire se sono enantiomeri o identiche.
a)
Br
Br
C
C
CH3 CH2 H
c)
CH3
H
Cl
CH2 CH3
CH3
H3C
CH2CH3
H
C
H3C
H
OH
H3C
H
CH3CH2
CH3
CH2CH3
H
CH2CH3
CH2CH3
C
Cl
d)
Cl
CH3
CH2CH3
H
H
HO
b)
Cl
CH3
5. Indicare con un asterisco gli atomi di carbonio chirali (se ce ne sono) nei seguenti composti:
a) CH3 CHBrCH3
b) CH3 CH2 CHBr CH3
e) CH3 CH2 CH2 CH(OH) CH2 CH3
H2N CH2 CO2H
i)
HO
OH
CH
CH2
HO
HO
d)
CH2 CH2
f) H2N CH(CH3) CO2H
h) CH3 CClBr CH2 CH
g) CH3 CHBr CHBr CH2 CH3
i)
c) (CH3)2CH CHBr CH3
l) CH3 CH(CH2CH3) CO2H
OH
H3C
CH
O
m)
NH CH3
H
CH3
CH CH3
OH
HO
O
n)
O
O
H
H
C CH2 C CH2 CO2H
C
OH
p)
o)
H3C
H3C N
C CH3
CH3
C
O
OCH2CH3
6. Quali tra i seguenti composti sono chirali? (indicare gli stereocentri); a) 2-metileptano; b) 3metileptano; c) 4-metileptano; d) 1,1-dibromopropano; e) 1,3-dibromopropano; f) 1,2dibromopropano; g) etene; h) etino; i) benzene.
7. a) Scrivere le strutture degli alcooli di formula molecolare C5H10O, indicando gli
stereoisomeri. b) Un acido carbossilico, di formula molecolare C3H5O2Br, è otticamente attivo.
Quale è la sua struttura?
8. Scrivere la struttura dell'alcool chirale (contenente solo atomi di C, H, O) con il più basso
peso molecolare possibile.
9. Delle strutture scritte sotto, una è chirale. Quale?
H
H
O
H
H
H
H
CH3
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H
10. La molecola scritta a destra non è chirale. Perché?
Br
Cl
Cl
Br
11. Spiegare perché il trans-1,3-diclorociclobutano non è chirale, mentre il trans-1,3-diclorociclopentano lo è.
12. Sistemate tutti i possibili piani di simmetria per gli acidi 1,3-ciclobutandicarbossilici cis e
trans.
13. Quali tra i seguenti derivati del cicloesano sono chirali? (Per la determinazione della
chiralità, l'anello può essere trattato come se fosse planare):
a)
H3C
O
c) CH3
O
b)
e) CH3
H3C
CH3
f)
CH3
CH3
CH3
O
CH3
d)
CH3
CH3
O
CH3
14. Trovare, per ciascun composto della prima riga, lo stereoisomero (se c'è) nella seconda riga.
a)
b)
CH2OH
H
O
c)
CO2H
NH2
H
CO2H
H2N
O-CH3
III)
CH2OH
H
O
CH3
H
OH
II)
H
C
CH3
OH
CH3 O
CH3
CH3
I)
d)
H
CH3 CH2 CH2
CH3
C
H
IV)
H3C
C
OH
H
CH2 CH2 CH3
OH
15. Quali, tra le seguenti coppie, rappresentano una coppia di enantiomeri?
CH2OH
CH2OH
O OH
O H H
H
H
H
OH H
OH H
H
HO
OH OH
H
OH
H HO
b)
H
CO2H
NH2
e)
a)
d)
H3C
H3C
CO2H
NH2
H
CH
H
CH2
CH2
O
CH2OH
H
H
H
HO
OH OH
c)
CH2OH
H
O H
H
H
H
OH
HO
OH OH
CH3
CH
CH3
CH3
H
OH
CH2OH
H3C
D
H
OH
H
OH
Cl
Cl
H
HO
16. Assegnare alle seguenti strutture la configurazione, secondo la notazione R,S:
c)
H
a)
d)
CHO
Br
b)
H
H
H
CH3
CH3 CH2
H
Cl Cl
CO2H f)
H
CO2H
NH2 H2N
H
H
CH3
NH2
H3C
H
CO2H
NH2
17. Scrivere gli enantiomeri di: a) 2-butanolo; b) 1-bromo-1-feniletano; c) 3-bromo-3metilepta-no; assegnare a ciascun enantiomero la notazione R,S.
18. Alcune delle molecole elencate di seguito sono chirali, altre no. Scrivere le formule
tridimensionali e quelle proiettive (Fischer) per gli enantiomeri delle molecole con C chirale,
attribuendo a ciascun enantiomero la configurazione, secondo la notazione R,S: a) 1-cloropropano; b)1-bromo-1-cloropropano; c) bromocloroiodometano; d) 1-cloro-2- metilpropano; e)
2-cloro-2-metilpropano; f) 2-cloro-2-metilbutano; g) 2-bromobutano; h) 1-cloropentano; i) 2cloropentano: l) 3-cloropentano.
19. Scrivere ciascuno dei seguenti composti secondo la proiezione di Fischer ed assegnare a
ciascuno stereocentro la configurazione, secondo la notazione R,S:
CH3
a) CO H
CH3
CH OH
c)
e)
b)
2
H
H
H
Br
CH3
Cl
CH3
H
H
CH3
H
2
H
CH3
CH2CH3
d)
H
Br
Cl
Cl
H
CH2Cl
CH3
CH3
H
H
Cl
Cl
20. Scrivete le seguenti strutture servendovi delle formule proiettive di Fischer. Assegnare poi a
ciascuno stereocentro la configurazione, secondo la notazione R,S:
a)
CH3
H2C
H
C
Br
H3C
b)
Cl
Cl
CH3
C
H
H
C
c)
HC
C
C CH(CH3)2
Br
f)
CH2 CH3
C
H
CH3
H
H3C
C
CH3
HC
HO
CH CH CH3
e)
d)
C
Cl
Cl
H
CH2
F
OH
C
CH3
HO
21. Data la proiezione di Fischer scritta a destra, dire se è di serie R o S.
CH3
H
Br
CH2CH3
Determinare se le strutture scritte sotto con una simbologia diversa, corrispondono di volta in
volta alla struttura inizialmente scritta o al suo enantiomero.
H
CH2CH3
H
Br
CH3
(a)
CH3
CH2CH3
Br
(b)
H
H3C
Br
CH3
(c)
H
H
H
Br
CH3
CH3
H
H
H
H3C
H
(d)
22. Quanti stereocentri contiene ciascuno dei seguenti composti?
H3C
CH3
(e) H
Br
H
CH3
Br
H
(f)
H
a)
b)
OH
H
HO
CO2H
e)
H3C
OH
H
OH
d)
c)
CO2H
H
CH3 CH2 CHDCl
H
H
H
OH
CO2H
f)
CH3 CH2 O
O
CH3
CH3 CH2 O
CH3
H
CO2H
O
g)
O
23. Quanti stereoisomeri ha ciascuna delle seguenti strutture? Scrivete le strutture meso che
trovate:
a)
b)
CH3 CH2 CHBr CO2H
d)
CH3 CH Br
CH3
CH3
e)
SH CH3
g)
f)
H
O
CH
CH3
CH2
CH3
j)
NH2
HO
CH2 CH3
H3C
CH
CH3 CH2
i)
CH3
OH
H
O
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH OH
CH3 CH2 CH2 CH CH CH3
CH3
O
h)
c)
O CH CH2 CH3
CH CH2
CO2H
CH CO2H
CH2 CH3
24. Indicare, per ciascuna delle seguenti coppie, se si tratta di una coppia di enantiomeri, di
diastereomeri o di isomeri strutturali:
(a)
CO2H
H
H2N
CO2H
NH2
H
(c)
CHO
CHO
CH2OH
CH2OH
(b)
H3C
CH3 H3C
C
C
H
C
H
H
OH
H
H
OH
HO
H
OH
H
CH2OH
CH2OH
H
(d)
CHO
CHO
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
H
OH HO
H
CH2OH
C
CH2OH
CH3
25. Indicare se le seguenti coppie sono strutture enantiomere, diastereomere o identiche:
H3C
F
(a)
C
Br F
Cl
CH3
C
Br
Cl
H3C
H
(b)
C
CO2H H3C
OH
H
OH
C
H
CO2H
(c)
Cl
H
Cl
Cl
H
Cl
H
OH
d)
CH3 CH2
OH
CH2
C
C
H
H
CH3
C
OH
H
CH2
C
CH2
C
CH3 CH2
H
CH2
e)
CH3
CH2
H
CH2
CH3
CH3
CH2
H
OH
H2C
CH2
C
C
CH3
CH2
CH2
CH2
C
CH3
H
H
26. Quanti stereoisomeri possono esistere per ciascuno dei seguenti composti? Servirsi delle
formule proiettive di Fischer: a) 2,3-butandiolo; b) 2,3-pentandiolo; c) 3-cloro-2-butanolo; d)
2,3,4-tricloroesano; e) 2,3,4-tricloropentano; f) 1,2-dimetil ciclopropano; g) 2,2-diclorobutano;
h) 2,3-diclorobutano; i) metilciclopentano; l) 1,1-dimetilciclopropano; m) 1-cloro-1-metilciclopropano; n) 1-cloro-2-metilciclopropano.
27. Specificare la configurazione (R o S) di ciascun centro chirale delle seguenti strutture:
a)
H
C
H3C
OH
CH2CH3
b)
CHO
H
c) Cl
H
H
Cl
OH
CH2OH
28. Quanti stereoisomeri possono esistere per un composto con tre diversi centri chirali? Se
indichiamo con 1,2 e 3 i centri chirali, quali possono essere le configurazioni degli stereoisomeri? (ad esempio, 1R,2R,3R).
29. Completare la formula proiettiva di Fisher della struttura qui sotto:
HO
H
C
CH2
OH
CHO
C
H
OH
CHO
CH2OH
30. Scrivere le formule proiettive di Fischer dei seguenti enantiomeri: a) acido D-(-)-lattico (=
acido 2-idrossipropanoico); L(-)-alanina (= acido 2-amminopropanoico); c) D-(-)-eritrosio (=
2,3,4-triidrossibutanale); d) L-(+)-eritrosio; e) D-(+)-gliceraldeide; f) (R)-3-bromoeptano; g)
(S)-2-pentanolo.
31. Assegnare la configurazione, secondo la notazione R,S, agli stereoisomeri dell'1-bromo2,3-difenilpropano.
32. L'(S)-2-butanolo ha potere rotatorio specifico di +13.5°. Quale è il potere rotatorio specifico
dell'(R)-2-butanolo?
33. L'(S)-2-iodobutano ha un potere rotatorio specifico di +15.9°. Quale è la rotazione osservata
per una miscela equimolare di (R)- e di (S)-2-iodobutano?
34. Ciscuno dei seguenti composti viene sciolto in un solvente otticamente inattivo. Quale
soluzione provocherà una rotazione del piano di vibrazione della luce polarizzata?: a) (2S,3R)2,3-diamminobutano; b) (2S,3S)-2,3-diamminobutano; c) una miscela equimolare di (a) e (b);
d) una miscela equimolare di (b) e di (2R,3R)-2,3-diamminobutano.
35. Sapendo che il potere rotatorio specifico dell'acido (+)-tartarico (acido 2,3-diidrossibutandioico) è +12.0°, calcolare la rotazione specifica di: a) una miscela equimolare di acido (-)-tartarico e meso-tartarico; b) una miscela equimolare di acido (-) e (+)-tartarico.
36. a) Quale degli stereoisomeri dell'acido 1,2-ciclopropandicarbossilico esiste in forme enantiomere? b) Fra gli isomeri dell'acido 1,3-ciclobutandicarbossilico, ve ne può essere uno
risolvibile in forme enantiomere? c) Quale degli isomeri geometrici dell'1,2-cicloesandiolo
esiste in forme enantiomere?
37. a) Perché il 2,2'-dicarbossi-6,6'-dinitrobifenile dà luogo ad isomeria ottica, pur non avendo
atomi di carbonio chirali? b) Pensate che il 3,3'dicarbossi-5,5'-dinitrobifenile si comporti allo
stesso modo e perché?
38. Scrivere tutti gli stereoisomeri dei seguenti composti, indicando le relazioni di enantiomeria
e distereomeria e gli isomeri otticamente attivi: a) 3-cloro-2,4-difenilpentano; b) 2,4-pentandiolo; c) 1,3-butandiolo; d) 1,3-dibromociclopentano; e) 2-metilciclobutanolo; f) 3-metilciclobutanolo; g) 2-amminocicloesancarbaldeide; h) 1,2-cicloesandiolo; i) 1,3-cicloesandiolo; l) 1,4cicloesandiolo.
39. Dire quali dei seguenti composti possono essere risolti in forme otticamente attive: a) 1,3dimetilciclobutano; b) acido 2-metilpentanoico; c) 3-ammino-1-butene; d) cis-1,3-dimetilciclopentano; e) trans-1,3-dimetilciclopentano; f) cis-1-cloro-2-metilciclobutano.
40. Scrivere i seguenti composti con le notazioni di Fischer: a) eritro-2,3-di-fenil-1-butanolo;
b) treo-2,3-difenil-2-butanolo; c) treo-3-fenil-2-pentanolo; d) acido eritro-2,3dibromobutanoico; e) acido meso-2,3-dimetilbutandioico; f) acido treo-2,3-di-idrossibutanoico;
g) eritro-3-bromo-2-butanolo; h) (S)-2-butanolo; i) (R)-2-metil-1-butanolo; l) (R)-1-cloro-2metilbutano; m) (S)-1-bromo-2-metilbutano; n) (2S,3R)-2,3-dibromopentano; o) (2S,3S)-3bromo-2-metilpentanale.
41. Il composto scritto sotto è uno zucchero, di nome (-)-arabinosio, il cui potere rotatorio specifico è -105°.
CHO
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
a) Assegnare la configurazione secondo la notazione D,L. b) Assegnare la configurazione
secondo la notazione R,S. c) Scrivere un enantiomero del (-)-arabinosio. d) Ce ne sono altri? e)
Scrivere un diastereomero del (-)-arabinosio. f) Ce ne sono altri? g) Se possibile, prevedete il
potere rotatorio specifico della struttura scritta al punto (c). g) Se possibile, prevedete il potere
rotatorio specifico della struttura che avete scritto al punto (e). h) Il (-)-arabinosio ha
stereoisomeri otticamente inattivi? In caso di risposta affermativa, scrivetene uno.
42. Scrivere con le formule proiettive di Fischer i seguenti composti, assegnando a ciascuno
stereocentro la configurazione, secondo la notazione R,S: a) acido D-2-bromo-butanoico; b) L2-cloropropanale; c) D-3-ammino-1,2-butandiolo; d) L-2,3,4-tribromobutanale; e) L-2,3dibromopropanale.
43. a) Scrivere la formula proiettiva di Fischer ed una conformazione alternata a cavalletto del
treo-2-cloro-2,3-difenilbutano. b) Scrivere la proiezione di Newman per la conformazione più
stabile dell'(1S,2R)-1,2-dibromo-1,2-difeniletano. c) Scrivere le formule a cavalletto di tutti gli
stereoisomeri dell'1-bromo-1,2-difenilpropano in cui l'H sul C2 ed il bromo siano in posizione
anti.
44. L'acido citrico (1,1,2-tricarbossi-1-idrossietano) è il principale componente degli agrumi.
Presenta attività ottica? Se consideriamo i suoi mono- di- e tri-metil esteri, è possibile avere
isomeri ottici?