Isomeria nelle molecole organiche
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Cis/Trans o Z/E
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Regole di priorità negli alcheni:
1. Numero atomico maggiore=maggiore
priorità;
2. Maggiore priorità all’isotopo più
pesante;
3. Se il primo atomo non permette di
scegliere si procede con il gruppo
successivo e così via;
4. Nel caso di doppi legami valgono come
multipli legami singoli
Chiralità ed enantiomeri
Isomeri
geometrici achirali
Ambedue non sono sovrapponibili
Isomeri
geometrici chirali
Sono immagini speculari
Enantiomeri
Come assegnare il nome ad una coppia di enantiomeri: la configurazione assoluta
Assegnare la priorità
Senso orario: enantiomero
a configurazione assoluta (R)
Collocare il gruppo a
più bassa priorità
dietro
Senso antiorario:
enantiomero a
configurazione assoluta (S)
Esempio di calcolo della
priorità: qual’è la
configurazione assoluta?
Attenzione:
ogniqualvolta si
scambiano due
gruppi si inverte
la
configurazione!
Determinazione della configurazione assoluta di una molecola ciclica
La “taglio” a metà…
Qual’è la configurazione assoluta di
questa molecola?
Ogni atomo tetraedrico con quattro sostituenti
diversi può essere chirale
Enantiomeri e diastereoisomeri
I diastereoisomeri sono stereoisomeri che non sono enantiomeri
Il numero massimo di stereoisomeri per una molecola con n atomi di carbonio chirali è 2n
Composti meso:
la molecola NON è chirale!
ACIDO TARTARICO
D
COOH
H
OH
H
OH
COOH
COOH
HO
H
HO
H
COOH
O
meso
COOH
H
OH
HO
H
COOH
COOH
HO
H
H
OH
COOH
E
(R) E (S)
Due stereocentri – tre stereoisomeri
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Cl
Me
Cl
H
H
d
Ph
H
Me
H
Ph
Br
Br
EPIMERI
Cl
Me
Cl
H
H
Ph
Br
e
H
Me
Ph
H
Br
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I due diversi conformeri sono due
enantiomeri?
SI! Ma poichè si
interconvertono
l’uno nell’altro
non possono
essere isolati
Esistono conformeri che possono essere separati in seguito alla loro lenta rotazione
Sono enantiomeri
Proiezioni di Fisher
Alcune molecole, specie se possiedono un elevato numero di stereocentri,
possono essere rappresentate utilizzando le PROIEZIONI DI FISHER
Le proiezioni di Fischer rappresenta delle molecole piatte, con gli atomi di
carbonio all’intersezione di rette perpendicolari, ai cui estremi vengono
posti i sostituenti. Per convenzione i sostituenti orizzontali escono dal
piano mentre quelli verticali sono all’interno del piano
A causa di questa convenzione non tutte le trasformazioni o manipolazioni
delle strutture sono concesse
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Proiezioni di Fisher
Le strutture possono
essere ruotate di 180°
Le strutture non
possono essere ruotate
di 90°
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Permessi
Come usare le proiezioni di Fischer per assegnare la
configurazione assoluta
1. Priorità
2. Collocare il sostituente
a più bassa priorità verso
il basso usando
movimenti permessi
Come decidere se abbiamo isomeri e di che tipo essi sono
Composti che hanno la stessa formula molecolare
Sono completamente sovrapponibili?
Hanno diversa connettività?
Sono identici dopo rotazione attorno ad un legame singolo?
Sono oggetti correlati e non sovrapponibili alla loro
immagine speculare?
ELEMENTI STEREOGENICI
che generano solo diastereoisomeri
R
R
R
Alcheni
R
R
R
H
OH
OH
Ossime
H
R
R
N
N
H
R'
R'
Immine
H
R
R
N
N
N
N
H
NR2
NR2
H
Idrazoni
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Definizioni di termini usati per discutere stereoisomeri e loro proprietà
1.
Configurazione assoluta: la collocazione relativa dei sostituenti ad un
atomo di carbonio chirale (usualmente si indica con (S) o (R)).
2. Achirale: una molecola che è suovrapponibile alla sua immagine
speculare.
3. Chirale: una molecola che non è sovrapponibile alla sua immagine
speculare.
4. Atomo di C chirale: un atomo di carbonio sp3 cui sono legati 4 sostituenti
diversi; sinonimi: atomo di carbonio asimmetrico o atomo di carbonio
stereogenico.
5. Diastereoisomeri: ogni coppia di stereoisomeri che non sono enantiomeri.
6. Enantiomeri: ogni coppia di stereoisomeri che non sono enantiomeri.
7. Proiezione di Fischer: una rappresentazione in due dimensioni (sul piano)
di una molecola chirale che utilizza linee orizzontali e verticali.
8. Comosto meso: un isomero che ha centri chirali e un piano interno di
simmetria (specchio) che rende la molecola achirale.
9. Miscela racema: una miscela 50:50 di enantiomeri.
10. Stereoisomeri: composti nei quali gli atomi hanno la stessa connettività
ma hanno forme diverse nello spazio.
La molecola chirale può mostrare “attività ottica” cioè può ruotare il
piano della luce polarizzata
La luce polarizzata è costituita da due raggi (destrorso d e
sinistrorso l o levogiro) che percorrono cammini elicoidali opposti.
Quando i due raggi interagiscono con un enantiomero di una
data molecola si creano interazioni
Queste interazioni sono tra di loro diastereoisomeriche e
quindi non equivalenti per simmetria.
Il piano polarizzato della luce subisce una rotazione di un
certo angolo , misurabile sperimentalmente.
L’interazione della luce con l’altro enantiomero genera un
fenomeno di uguale intensità ma di segno opposto.
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Polarimetro – Misura dell’attività ottica
L’enantiomero con >0 viene definito destrorotatorio (d o +);
L’enantiomero con <0 viene definito levorotatorio (l o -)
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Usando lo schema precedente classificare le seguenti coppie di
composti come: identici, conformeri, o isomeri. Nel caso di
isomeri specificare di che tipo si tratta
Assegnare la configurazione (S) o (R) a ciascuno degli atomi di carbonio chirali
Convertire ciascuna delle seguenti rappresentazioni steriche in proiezioni di Fischer
Convertire ciascuna delle seguenti proiezioni di Fischer in rappresentazioni steriche
Scrivere tutti i possibili stereoisomeri che possono esistere per questi composti