Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 1 Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith University of Hawai’i Capitolo 5 Stereochimica Copyright © 2009 The McGraw-Hill Companies. Permission required for reproduction or display.

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Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 3 Stereochimica Gli isomeri sono composti diversi aventi la stessa formula molecolare. Le due principali classi di isomeri sono gli isomeri costituzionali e gli stereoisomeri. Gli isomeri costituzionali (o strutturali) hanno nomi IUPAC differenti, gruppi funzionali uguali o diversi, diverse proprietà fisiche e diverse proprietà chimiche. Gli stereoisomeri differiscono solo per il modo in cui gli atomi sono disposti nello spazio. Hanno identici nomi IUPAC (eccetto per il prefisso cis o trans). Hanno sempre gli stessi gruppi funzionali. Una particolare disposizione tridimensionale è chiamata configurazione. Gli stereoisomeri hanno differenti configurazioni. La stereochimica indaga la struttura tridimensionale delle molecole. Stereoisomeria

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 4 Stereochimica La mano destra e la mano sinistra sono una l’immagine speculare dell’altra, ma non sono sovrapponibili. Oggetti Chirali Un oggetto che non è sovrapponibile alla sua immagine speculare è detto chirale. L’ immagine speculare di un oggetto chirale è diversa e non sovrapponibile all’ oggetto originale OGGETTI CHIRALI ESISTONO IN DUE FORME

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 5 Altre molecole sono come le calze. Due calze formano una coppia di immagini speculari che sono sovrapponibili. Una calza e la sua immagine speculare sono dunque identiche. Una molecola o un oggetto che è sovrapponibile alla sua immagine speculare è detta achirale. Oggetti Achirali Gli oggetti achirali contengono un piano di simmetria, mentre quelle chirali no. Un piano di simmetria è un piano che taglia l’oggetto a metà, in modo tale che una metà è il riflesso dell’altra. PIANO DI SIMMETRIA L’ immagine speculare di un oggetto achirale è identica e sovrapponibile all’ oggetto originale

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 6 Stereochimica Consideriamo alcune molecole per determinare se sono o non sono chirali. Molecole Chirali e Achirali Molecole achirali Molecole chirali C stereogenico = C sp3 con 4 sostituenti diversi

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl Molecole con 1 C stereogenico esistono sottoforma di due stereoisomeri, detti enantiomeri. Due enantiomeri sono stereoisomeri che sono uno l’immagine speculare dell’altro

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl ASSEGNAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE di un C STEREOGENICO 1.Assegno una priorità ai 4 sostituenti secondo le regole CIP (Cahn Ingold Prelog)

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 2.Oriento la molecola con il gruppo a priorità minore dalla parte opposta all’osservatore (sulla linea tratteggiata) 3. Collego i gruppi Rotazione destrogira (oraria): configurazione R Rotazione levogira (antioraria): configurazione S

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl Molecole con due atomi di C stereogenici NON EQUIVALENTI DIASTEREOISOMERI: STEREOISOMERI CHE NON SONO IMMAGINI SPECULARI

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl Molecole con due atomi di C stereogenici EQUIVALENTI Il composto meso, pur avendo 2 atomi di C stereogenici, non è chirale perché è simmetrico

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Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 14 Stereochimica Le proprietà chimiche e fisiche di due enantiomeri sono identiche eccetto che nella loro interazione con altre sostenze chirali. Hanno identiche proprietà fisiche, eccetto che per il modo con cui interagiscono con la luce piano-polarizzata. La luce piano-polarizzata (o luce polarizzata) è la luce che possiede un vettore elettrico oscillante in un solo piano. La luce piano-polarizzata deriva dal passaggio della luce ordinaria attraverso un polarizzatore. Un polarimetro è uno strumento che consente alla luce polarizzata di attraversare un tubo porta-campione contenente un composto organico. Permette quindi la misura dell’angolo (in gradi) di cui un composto organico ruota il piano della luce polarizzata. Proprietà fisiche degli stereoisomeri— Attività Ottica

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 15 Stereochimica Con composti chirali, il piano della luce polarizzata viene invece ruotato di un angolo . L’angolo  è misurato in gradi (°), ed è chiamato rotazione osservata. Un composto che ruota il piano della luce polarizzata è detto otticamente attivo. Proprietà fisiche degli stereoisomeri— Attività Ottica

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl 16 Stereochimica Una quantità uguale di due enantiomeri è chiamata miscela racemica o racemato. Una miscela racemica è otticamente inattiva. Poichè due enantiomeri ruotano la luce piano- polarizzata di un valore uguale, ma in direzioni opposte, le rotazioni si annullano, e non viene osservata nessuna rotazione. Proprietà fisiche degli stereoisomeri-Miscele racemiche

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