02/10/2018. di catena. di posizione. strutturali. di gruppo funzionale. isomeri. geometrici. stereoisomeri. ottici

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1 Quando due composti organici sono costituiti dagli stessi atomi ma possiedono una struttura differente si definiscono ISOMERI. Esistono diversi tipi di isomeria: di catena strutturali di posizione isomeri di gruppo funzionale stereoisomeri geometrici ottici Si ha quando gli atomi (soprattutto quelli di Carbonio) si legano in maniera diversa. Ad esempio alla formula C 5 H 12 corrispondono ben tre diversi isomeri: 1

2 Si ha quando il composto contiene atomi diversi oltre C e H. Per esempio alla formula C 3 H 8 O corrispondono due diversi composti: Un gruppo funzionale è un raggruppamento atomico che conferisce al composto un particolare comportamento chimico. Esistono diversi tipi di gruppi funzionali che differiscono sia per la composizione che per il modo con cui si legano alla catena carboniosa. Sono isomeri di gruppo funzionale, per esempio: Sono detti anche diastereosimeri e ne esistono di vari tipi, il più importante è quello costituito dagli isomeri CIS e TRANS. Questo particolare tipo di isomeri si ha quando nella molecola vi è un doppio legame. In questo caso non è possibile la rotazione degli atomi e così può capitare che gruppi atomici diversi si trovino dalla stessa parte o da parti opposte: 2

3 Si hanno quando un atomo di carbonio risulta legato a 4 atomi o gruppi atomici diversi: carbonio asimmetrico o centro. Data la configurazione tetraedrica del carbonio ibridato è allora possibile che questi 4 gruppi diano origine a due molecole speculari l una rispetto all altra. È la stessa situazione che riscontriamo nelle nostre mani: non sono sovrapponibili l una sull altra; per questo motivo gli stereoisomeri ottici vengono anche detti chirali (dalla parola greca che significa mano). Si chiamano così perché hanno la proprietà di far ruotare in direzioni opposte il piano della luce polarizzata. L attività ottica degli enantiomeri si misura con il polarimetro. I due stereoisomeri, detti anche enantiomeri, vengono distinti con la lettera D o con il segno + se destrogiri con la lettera L o il segno se levogiri. 3

4 L attività biologica degli enantiomeri può essere molto diversa. Per esempio, nel limonene, l enantiomero ( ) odora di limone mentre il (+) odora di arancia. Le proprietà chimiche e fisiche di entrambi sono identiche, ma i nostri recettori olfattivi, altamente specializzati, riescono a distinguere tra le due forme della molecola. Il miscuglio al 50% di due enantiomeri è chiamato racemo e non è otticamente attivo. Questo perché per ogni molecola che il fascio di luce incontra c è una seconda molecola speculare alla prima che annulla l effetto della prima deviazione. Derivano dalla diversa geometria che la molecola acquista nello spazio. Questi isomeri, detti genericamente conformeri, possono facilmente convertirsi da una forma all altra con poca energia, di conseguenza non sono facilmente separabili. Prendiamo in considerazione due esempi: il C 2 H 6 e il cicloesano, una molecola costituita da 6 atomi di carbonio legati in modo da formare un esagono. 4

5 Nel C 2 H 6, attorno al legame semplice che unisce i due atomi di Carbonio, vi è la completa libertà di rotazione e sono quindi possibili diverse strutture chiamate rotameri. Vi sono due casi limite: quelli in cui gli atomi di idrogeno risultano allineati o ruotati di 90. La prima conformazione viene definita eclissata, l altra invece si dice sfalsata. L energia della molecola varia a seconda della rotazione intorno al legane carbonio-carbonio. La conformazione sfalsata è più stabile di quella eclissata e quindi rappresenta un minimo di energia (mentre quella eclissata rappresenta un massimo). Il cicloesano rappresenta un caso diverso. Il Carbonio con ibridazione sp 3 forma angoli di legame di 109,5, nel cicloesano però questo angolo deve allargarsi fino a 120 e ciò rende instabile la molecola. Però se l esagono, anziché essere piano, si torce è possibile stabilizzare la molecola. Nel caso del cicloesano abbiamo due diverse conformazioni possibili: a sedia e a barca ; la conformazione a sedia è più stabile di quella a b barca. 5