ISOMERIA GEOMETRICA NEGLI ALCHENI

Transcript

1 ISOMERIA GEOMETRIA NEGLI ALENI Negli alcheni, la rotazione è ancora possibile attorno ai legami - semplici, ma non attorno ai legami doppi = propene..

2 Anche se la rotazione intorno al doppio legame non è possibile, esiste un solo propene, come pure un solo 1,1-dicloroetene 1,1-dicloroetene l l

3 1,2-dicloroetene rotazione di tutta la molecola

4 1,2-dicloroetene attorno al doppio legame sono possibili DUE diverse disposizioni

5 Il doppio legame = è un elemento rigido, attorno al quale NON 'E' POSSIBILITA' DI ROTAZIONE 3 2 è possibile una sola disposizione dei gruppi attorno al doppio legame gli sono tutti uguali e quindi indistinguibili 3 2 l 2 è possibile una sola disposizione dei gruppi attorno al doppio legame 3 l 2 gli e i l sono tutti uguali e quindi indistinguibili è possibile una sola disposizione dei gruppi attorno al doppio legame i l sono tutti uguali e quindi indistinguibili 3 l l l l l l attorno al doppio legame sono possibili DUE diverse disposizioni l l l l

6 Le due strutture dell'1,2-dicloroetene NON sono interconvertibili (a meno di rompere il legame p). Rappresentano perciò DUE OMPOSTI (isomeri) ISOLABILI, con diverse proprietà fisiche e chimiche e con una GEOMETRIA diversa. ISOMERIA GEOMETRIA STEREOISOMERIA Isomeria che nasce da una diversa distribuzione dei gruppi nello spazio Tutte le volte che si hanno strutture NON interconvertibili senza rompere almeno un legame chimico si parla di: ONFIGURAZIONI Gli stereoisomeri dovuti all isomeria geometrica sono isomeri configurazionali

7 Il requisito più semplice per avere isomeria geometrica negli alcheni è che IASUN ARBONIO DEL DOPPIO LEGAME ABBIA LEGATI DUE GRUPPI DIVERSI ? 2-pentene Per distinguere i due isomeri geometrici (stereoisomeri) SI ERA SE FRA I GRUPPI LEGATI AI DUE DEL DOPPIO LEGAME E NE SONO DUE UGUALI e si considera la loro posizione rispetto all'elemento rigido della molecola (il doppio legame, nel caso degli alcheni).

8 Se i due gruppi (o atomi) UGUALI si trovano DALLA STESSA PARTE l'isomero prende il prefisso IS Se i due gruppi (o atomi) UGUALI si trovano DA PARTI OPPOSTE l'isomero prende il prefisso TRANS trans-2-pentene cis-2-pentene

9 PROBLEMA: 1-bromo-2-cloro-2-fluoro-1-iodoetene l'altro stereoisomero è: I F l I l F cis o trans? OME SI POSSONO DISTINGUERE? Per ovviare ai limiti della notazione cis,trans, gli isomeri geometrici degli alcheni si identificano con una notazione, che si basa su un sistema di PRIORITA', assegnate AI GRUPPI LEGATI AGLI ATOMI DI ARBONIO del doppio legame. REGOLE 1. Si esaminano i gruppi legati a ciascun atomo di del doppio legame e si assegna in ciascun caso la priorità, sulla base di alcuni criteri (v. dopo). 2. Rispetto al doppio legame, i gruppi a priorità maggiore su ciascun del doppio legame possono trovarsi o dalla stessa parte, o da parti opposte.

10 Quando i due gruppi a priorità maggiore si trovano DALLA STESSA PARTE rispetto al doppio legame, allo stereoisomero si assegna la lettera Z dal tedesco zusammen = insieme Quando i due gruppi a priorità maggiore si trovano DA PARTI OPPOSTE rispetto al doppio legame, allo stereoisomero si assegna la lettera E dal tedesco entgegen = contro RITERI PER L'ASSEGNAZIONE DELLA NOTAZIONE E,Z 1. Se i due ATOMI legati allo stesso atomo di del doppio legame sono diversi, l'ordine di priorità si basa sul NUMERO ATOMIO dei singoli atomi direttamente legati al del doppio legame. NUMERO ATOMIO MAGGIORE SIGNIFIA PRIORITA' MAGGIORE

11 Esempio: atomo: F l I numero atomico priorità crescente I F l I F l I F l Z-1-bromo-2-cloro-2- fluoro-1-iodoetene 2. Se i due ATOMI legati allo stesso atomo di del doppio legame sono ISOTOPI dello stesso elemento, ha priorità maggiore l'isotopo DI MASSA MAGGIORE. Esempio: priorità crescente D F l D 1 () 2 (D) F l D F l E-1-cloro-2-deutero- 1-fluoroetene

12 3. Se i due ATOMI legati allo stesso atomo di del doppio legame sono identici, l'ordine di priorità si basa sul NUMERO ATOMIO degli atomi successivi. L'ATOMO ON NUMERO ATOMIO MAGGIORE ALLA PRIMA DIFFERENZA, ONFERISE PRIORITA' MAGGIORE AL SUO GRUPPO Esempio: 3 3 a 3 b 3 2 (a): (b) E -3-metil-2-pentene E o Z? 3 atomi di 3 2 atomi di e 1 atomo di priorità maggiore

13 Esempio: l (?)-3-(3-cloropropil)-2-nonene 2 l l a alla prima differenza: l (a): 2 2 b 3 l (b): Il l conferisce priorità a tutto il gruppo

14 l (3-cloropropil)-2-nonene Z 4. Per la determinazione della priorità, atomi legati a DOPPI o TRIPLI legami si considerano legati con un numero equivalente di atomi singoli

15 Struttura Equivalente (per la determinazione della priorità) Struttura Equivalente (per la determinazione della priorità) O R N O O N N R N O O R R 2 O O O R R 2

16 Esempio: 3 a 3 b 3 (a): (b): E -3-fenil-4-metil-2-pentene

17 ISOMERIA GEOMETRIA NEI ILOALENI I cicloalcheni fino a 7 sono obbligati dalla rigidità dell'anello in configurazione cis

18 ISOMERIA GEOMETRIA NEIDIENI e POLIENI L'isomeria geometrica nei dieni è come quella degli alcheni, tenendo conto che attorno ad OGNI doppio legame c'è possibilità di isomeria geometrica (purché i gruppi legati allo stesso sp 2 non siano uguali). butadiene 2 =-= 2 non c'è isomeria geometrica 1,3-pentadiene 2 =-= trans-1,3-pentadiene (E)-1,3-pentadiene non c'è isomeria geometrica 2 c'è isomeria geometrica 3 cis-1,3-pentadiene (Z)-1,3-pentadiene

19 3 -=-=- 2 l 1-cloro-2,4-esadiene 3 c'è isomeria geometrica (2-trans,4-trans)-1-cloro-2,4-esadiene (2-E,4-E)-1-cloro-2,4-esadiene l 2 l 3 2 l (2-cis,4-cis)-1-cloro-2,4-esadiene (2-Z,4-Z)-1-cloro-2,4-esadiene (2-cis,4-trans)- (2-Z,4-E)- (2-trans,4-cis)- (2-E,4-Z)- 2 l

20 I doppi legami possono essere anche non coniugati 2,5-eptadiene 3 -=- 2 -= (cis,cis)- (Z,Z)- (trans,trans)- (E,E) (cis,trans)- (Z,E)- 2 3 Nei POLIENI, TUTTI I DOPPI LEGAMI i cui sp 2 non sono legati a due gruppi uguali presentano isomeria geometrica il numero degli stereoisomeri aumenta

21 ISOMERIA GEOMETRIA NEI ILOALANI L'anello dei cicloalcani, impedendo la rotazione attorno ai legami semplici -, blocca gli altri legami in due situazioni diverse rispetto all'elemento rigido (il piano dell'anello). sopra al piano sotto al piano Quando i gruppi sopra e sotto al piano dell'anello sono indistinguibili, non si ha isomeria geometrica. Quando c'è UN SOLO sostituente, oppure due sostituenti SULLO STESSO, NON si ha isomeria geometrica.

22 3 O E' possibile UNA SOLA DISPOSIZIONE dei gruppi rispetto all'anello (elemento responsabile della rigidità del sistema). Quando ci sono DUE o più sostituenti, su almeno due atomi di diversi dell'anello, sono possibili diverse disposizioni dei gruppi rispetto al piano dell'anello. ISOMERIA GEOMETRIA Gli stereoisomeri geometrici vengono individuati con le notazioni cis,trans o E,Z che si attribuiscono con le stesse regole usate nel caso degli alcheni, facendo riferimento al piano dell'anello, invece che al doppio legame.

23 Gli stereoisomeri geometrici si possono rappresentare con formule prospettiche o facendo uso dei legami a cuneo e tratteggiati. iclopropano 1,2-disostituito 3 3 = trans E = cis Z = 3 3 = trans E 3 cis Z O iclobutano 1,2-disostituito cis Z O trans E O cis Z O trans E

24 trans cis E Z trans E cis Z iclobutano 1,3-disostituito O O O O trans E iclopentano 1,2-disostituito cis Z trans E cis Z iclopentano 1,3-disostituito trans E cis Z trans E cis Z

25