La isomeria in Chimica Organica

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1 La isomeria in himica Organica isomeri composti differenti con la stessa formula molecolare (bruta) costituzionali isomeri i cui atomi sono connessi in modi diversi stereoisomeri P.es.: butano, 2-metil-propano isomeri che a parità di connessione differiscono per come gli atomi sono disposti nello spazio conformazionali stereoisomeri che sono interconvertibili per rotazione intorno a legami singoli (σ) P.es.: conformazione sfalsata ed eclissata dell etano configurazionali stereoisomeri la cui interconversione richiede rottura di legami o comunque una energia tale che non è ottenibile in condizioni ordinarie enantiomeri stereoisomeri che sono l'uno l'immagine speculare dell'altro non sovrapponibile diasteroisomeri stereoisomeri che non sono l'uno l'immagine speculare dell'altro 1

2 Isomeri costituzionali composti con la stessa formula molecolare (bruta) ma che differiscono per l'ordine con cui sono legati gli atomi butano 2-metilpropano 2 6 O 2 alcol etilico O 3 etere dimetilico 3 8 O 3 alcol isopropilico 2 2 alcol n-propilico 2 O 3 etilmetiletere 2

3 conformazionali eclissata etano a b sfalsata a stereoisomeri b diasteroisomeri Z X configurazionali enantiomeri si ha diastereoisomeria cis-trans negli alcheni quando su ciascun carbonio sp 2 ci sono sostituenti diversi (b) y (b) 3 (b) 3 (b) cis-2-butene trans-2-butene Sistemi ciclici 3 3 1,2-cis-dimetilciclopentano 3 1,2-trans-dimetilciclopentano 3

4 Molecole hirali Una molecola, in genere un oggetto, si dice chirale quando non è sovrapponibile alla sua immagine speculare Esempi di oggetti chirali: mano, vite, scala a chiocciola In genere un oggetto achirale possiede un piano di simmetria l l Br l l molecole achirali: il piano del lucido è un piano di simmetria Br chirale l I Un atomo tetraedrico (carbonio) che ha quattro sostituenti (atomi o gruppi) diversi è privo di un piano di simmetria ed è pertanto chirale ed è detto stereocentro ( centro 4 asimmetrico)

5 Enantiomeria L'enantiomeria si ha nelle molecole chirali. La più comune (ma non l'unica) causa di enantiomeria è la presenza di uno stereocentro nella molecola O I II Il 2-butanolo è una molecola chirale: non sovrapponibile alla propria immagine speculare Le due molecole I e II sono due enantiomeri in quanto sono l'una l'immagine speculare dell'altra e non sono sovrapponibili A A B I D D II B specchio 180 A A B I D B D II I e II non sono sovrapponibili 5

6 OGNI MOLEOLA A UN IMMAGINE SPEULARE!!! SOLO SE QUESTE NON SONO SOVRAPPONIBILI SONO DIVERSE, IOE ENANTIOMERI O 3 Identiche Rotazione di

7 Nomenclatura degli stereocentri configurazione assoluta Sistema (R,S ) di ahn, Ingold e Prelog A) Identificare lo stereocentro ed i gruppi ad esso legato B) Assegnare una priorità ai gruppi da 1 (alta priorità) a 4 (bassa priorità) in base al Numero Atomico dell'atomo legato allo stereocentro l ) Orientare la molecola nello spazio in modo che il gruppo a priorità minore (4) sia diretto lontano dall'osservatore, mentre gli altri tre si proiettano verso l'osservatore come i raggi di un volante 4 l 3 3 (S ) 1-cloro-etanolo D) Guardando dalla parte del guidatore dell'auto, cioè opposta alla canna del volante, si vede il verso di rotazione per andare dal gruppo 1 al 3, se questo è orario la configurazione dello stereocentro sarà (R ) se antiorario sarà (S ) 7

8 Regole per assegnare la priorità 1) L atomo con numero atomico maggiore ha priorità sull atomo a numero atomico minore. I > Br > l > F > O > N > > 4 F 1 2 T D 3 2) Nel caso di isotopi la priorità spetta all isotopo con numero di massa maggiore. 3) Se al carbonio chirale (centro stereogenico) sono legati atomi uguali, la priorità si determina sulla base del numero atomico del primo atomo differente (S)-2-metil-3-pentanolo 8

9 4) Gli atomi legati con legami multipli sono considerati come atomi legati con un numero equivalente di legami semplici

10 Descrizione della configurazione dello stereocentro della gliceraldeide Qual é la configurazione di questo enantiomero? O O 2 gliceraldeide 4 O 2 3 gruppo formilico (R )-gliceraldeide Il gruppo formilico precede il - 2 perchè il doppio legame viene considerato come se al formilico fossero legati 2 O, oltre che 1, mentre al gruppo al del gruppo - 2 è legato 1 O, oltre che 2 O O

11 Nomenclatura E-Z per i diastereoisomeri degli alcheni (b) (b) 3 (b) 3 (b) 3 cis-2-butene trans-2-butene Quando l alchene ha 3 o 4 sostituenti la terminologia cis-trans non può essere applicata Br l F Si usano le regole di priorità dei gruppi Priorità più alta l F F l Priorità più alta Priorità più alta Br Priorità più alta Br (Z)-2-Bromo-1-cloro- 1-fluoroetene (E)-2-Bromo-1-cloro- 1-fluoroetene Z= zusammen, insieme E= entgegen, opposto 11