Stereoisomeria ottica

Presentazione sul tema: "Stereoisomeria ottica"— Transcript della presentazione:

1 Stereoisomeria ottica
Louis Pasteur ( ) Hermann Emil Fischer ( ) Stereoisomeria ottica

2 Addizione di HCl all’1-butene
CH2 CH3 H H H + H+ + H C2H5 Nella prima tappa della reazione si ha un attacco elettrofilo di un protone sull’orbitale p.

3 H C2H5 Cl H H H Cl- + H C2H5 A Il carbocatione che si forma può essere attaccato dallo ione cloruro da un lato del piano di ibridazione sp2 del carbonio 2 ...

4 H C2H5 Cl H H H + Cl- H C2H5 B … oppure dall’altro lato.

5 B A A e B sono stereoisomeri configurazionali…. CH3 CH3 H H Cl Cl C2H5

6 Nessuna conformazione di A corrisponde a B
H H H H H H Cl 60° H5C2 H Cl 120° C2H5 H H H5C2 Cl 120° H H Cl H5C2 Cl C2H5 stereoisomero A stereoisomero B conformazioni diverse dello stereoisomero A Nessuna conformazione di A corrisponde a B I due composti non sono due diverse conformazioni I due composti sono Isomeri Configurazionali

7 I due composti sono Immagini Speculari
CH3 CH3 H H Cl Cl C2H5 C2H5 B A I due composti sono Immagini Speculari NON sovrapponibili Sono definiti ENANTIOMERI

8 d C c a b Carbonio asimmetrico
CH3 Carbonio asimmetrico d H Cl C2H5 C c a b L’atomo di Carbonio è ibridato sp3 ed è legato a quattro sostituenti diversi

9 Esiste di conseguenza un’altra molecola nella quale gli stessi atomi sono legati all’atomo centrale in maniera speculare. Le due molecole, l’una l’immagine speculare dell’altra, sono definite enantiomeri. a b c d C a b c d C specchio

10 Stereoisomeri configurazionali
b c d

11 stereoisomeri configurazionali
Gli enantiomeri sono stereoisomeri configurazionali L’esistenza degli enantiomeri è legata alla presenza nella molecola di un atomo di carbonio asimmetrico.

12 a b immagine speculare di a 1 1 4 3 4 3 2 2 1
La molecola b è sovrapponibile alla immagine speculare della molecola a.

13 Il carbonio asimmetrico è definito anche carbonio chirale.
Una molecola che presenta un atomo di carbonio asimmetrico si definisce chirale. Le molecole chirali non presentano piani di simmetria.

14 a b c Molecola achirale In questa molecola non ci sono quattro
sostituenti diversi

15 La molecola ha un piano di simmetria,
quindi non è chirale c a b c

16 Le molecole chirali sono dotate di attività ottica,
sono cioè in grado di ruotare il piano della luce polarizzata. L’attività ottica delle molecole si determina con il polarimetro

17 a [a] = l • c l è espresso in dm c è espresso in g/cm3 Polarimetro
cella luce polarizzata luce ordinaria Polarimetro polarizzatore

18 Potere rotatorio specifico in un tubo polarimetrico lungo 1 dm
l • c 25°C D È l’angolo di rotazione misurato in gradi per la soluzione di un composto avente la concentrazione di 1g/cm3 in un tubo polarimetrico lungo 1 dm Nella definizione del valore di [a] vengono date la temperatura e la l usate per la misura (generalmente la l corrisponde alla riga spettrale D del sodio)

19 da qui il nome di antipodi ottici
Gli enantiomeri hanno la stessa reattività chimica verso i reattivi achirali e proprietà fisiche identiche, ad eccezione del senso di rotazione del piano della luce polarizzata. Il potere rotatorio specifico dei due enantiomeri è uguale in valore assoluto, ma di segno opposto, da qui il nome di antipodi ottici

20 La configurazione assoluta viene stabilita adottando la
Gli enantiomeri vengono denominati correttamente dopo aver stabilito la configurazione assoluta del centro chirale. La configurazione assoluta viene stabilita adottando la convenzione di Cahn-Ingold-Prelog

21 Convenzione di Cahn-Ingold-Prelog:
regole di priorità 1. La priorità maggiore spetta all’atomo direttamente legato al carbonio asimmetrico avente il numero atomico maggiore. 2. Se gli atomi legati al carbonio sono uguali la priorità maggiore spetta all’atomo a sua volta legato ad atomi a maggiore numero atomico. 3. Un doppio legame C=C è considerato equivalente a due legami C-C, un doppio legame C=O a due legami C-O, etc.

22 Convenzione di Cahn-Ingold-Prelog. Sistema di nomenclatura R,S
2 4 3 1 2 4 1 3 R S Rectus Sinister

23 3 H C 3 5 2 1 C3H7 4 C H 3 1 C 2 H7C3 C H 2 5 H 4 R Rectus Il gruppo a minor priorità deve essere posizionato lontano dall’osservatore

24 3(R)metilesano C H C C H H H7C3 3 2 5 Rectus Questa è la catena
1 C H7C3 C H 2 5 H 2 Rectus Questa è la catena lineare più lunga

25 2-clorobutani 3 3 CH3 CH3 H H 4 4 Cl Cl C2H5 C2H5 1 1 2 2
(R)-2-clorobutano (S)-2-clorobutano

26 molecole con più centri chirali

27 Stereoisomeri configurazionali uno l’immagine speculare dell’altro
CH3 H Cl Br CH3 H Cl Br I due composti non sono uno l’immagine speculare dell’altro

28 Sono diastereoisomeri.
Differiscono per la configurazione assoluta di un solo carbonio asimmetrico. CH3 H Cl Br CH3 H Cl Br S S R S Sono diastereoisomeri.

29 Altri modi di rappresentazione
H Cl CH3 Br CH3 H Cl Br S R S R Altri modi di rappresentazione H Cl CH3 Br CH3 H Cl Br S S

30 S R R S S R H Cl CH3 Br H Cl CH3 Br enantiomeri diastereisomeri

31 H Cl H CH3 H3C Cl R S enantiomeri S R H H Br CH3 CH3 Br H Cl H CH3 H3C
diastereoisomeri diastereoisomeri diastereoisomeri diastereoisomeri H Cl H CH3 H3C Cl R S enantiomeri R S H H CH3 Br Br CH3

32 La presenza di 2 C asimmetrici, genera 4 Stereoisomeri
H Cl CH3 Br S R H Cl CH3 Br R S La presenza di 2 C asimmetrici, genera 4 Stereoisomeri (2 coppie di Enantiomeri) H Cl CH3 Br S H Cl CH3 Br R In generale per n C asimmetrici, si avranno 2n Stereoisomeri (2 n-1 coppie di Enantiomeri)

33 2-bromo-3-cloro-4-iodio pentano
1 2 3 carboni asimmetrici 23 = 8 stereoisomeri 2(3-1) = 4 coppie di enantiomeri (2S,3S,4R) (2R,3R,4S) (2R,3R,4R) (2S,3S,4S) 2-bromo-3-cloro-4-iodio pentano 3 2 1 1 3 2 (2S,3R,4R) (2R,3S,4S) (2S,3R,4S) (2R,3S,4R)

34 Addizione elettrofila del bromo al
cis-2-butene C B r H 3 R 50% C H 3 cis-2-butene + Br2 enantiomeri C H 3 B r S 50%

35 non è otticamente attiva. Tale miscela viene definita miscela racemica
Una miscela al 50% di due enantiomeri non è otticamente attiva. Tale miscela viene definita miscela racemica

36 Addizione elettrofila del bromo al
trans-2-butene C H 3 S C B r H 3 R S H C B r H C Br R C H 3 trans-2-butene C H + Br2 3 C H 3 Br C H 3 B r R S R S Il prodotto di reazione non manifesta attività ottica

37 I due composti sono immagini speculari, ma…
… sono sovrapponibili C H 3 B r Br Non si tratta quindi di due composti ma di uno solamente, che, pur possedendo C asimmetrici, è sovrapponibile alla sua immagine speculare. C H 3 Br Tale composto si chiama forma meso

38 Essa è otticamente inattiva per compensazione interna
H C H 3 3 B r C H H C B r B r C H H C B r C H C H 3 3 Nella forma meso, i 2 C asimmetrici portano gli stessi sostituenti ed è presente un piano di simmetria. Essa è otticamente inattiva per compensazione interna

39 enantiomeri Br H C CH3 H Br C CH3 H Br C CH3 forma meso

40 Stereoisomeri dell’acido tartarico
acido mesotartarico enantiomeri 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 C OOH C OOH H O C H H O C H H O C H H C O H C OOH COOH (2R,3S) (2S,3R) (2R,3R) (2S,3S) acido 2(S), 3(R)-diossibutandioico acido 2(R), 3(R)-diossibutandioico acido 2(S), 3(S)-diossibutandioico

41 ione di tetraalchilammonio: è chirale, essendo tutti diversi i quattro radicali alchilici

42 ione di trialchilsolfonio: è chirale perché i tre gruppi alchilici sono diversi.

43 fosfato trialchilico: è chirale

44 Dialchilsolfone: è chirale

45 Convenzione di Fischer

46 2 1 3 D-gliceraldeide (2R)-2,3-diossipropanale 2 3 1 (2S)-2,3-diossipropanale L-gliceraldeide

47 O H O H C C H OH HO H CH2OH CH2OH D-(+)-gliceraldeide L-(-)-gliceraldeide

48 L-gliceraldeide D-gliceraldeide
H 2 O D-eritrosio C H 2 O D-treosio C H 2 O L-eritrosio C H 2 O L-treosio

49 D-glucosio C H O L-glucosio C H O D-galattosio C H O O H C H O C H H C
2 O L-glucosio C H 2 O D-galattosio C H 2 O O H C H O C H H C O H H C O H H O C H C H O H 2 L-galattosio