Isomeria nelle molecole organiche
3 Cis/Trans o Z/E 1 4 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 Collocare il gruppo a più bassa priorità dietro Senso orario: enantiomero a configurazione assoluta (R) 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 2 n Composti meso: la molecola NON è chirale!
ACIDO TARTARICO D COO COO COO COO O O O O O O O O COO COO COO COO O E meso (R) E (S) Due stereocentri tre stereoisomeri 9
Cl Cl Me d Me Ph Ph Br Br EPIMERI Cl Cl Me e Me Ph Ph Br Br 10
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 FISER 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 12
Proiezioni di Fisher Le strutture possono essere ruotate di 180 Le strutture non possono essere ruotate di 90 13
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? anno 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 R Alcheni R N O R O N R N R' R R' N R N NR 2 R NR 2 N Ossime Immine Idrazoni 18
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 sp 3 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. 20
Polarimetro Misura dell attività ottica L enantiomero con >0 viene definito destrorotatorio (d o +); L enantiomero con <0 viene definito levorotatorio (l o -) 21
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