IZOMERIA ZWIĄZKÓW

ORGANICZNYCH,

KONFIGURACJA ABSOLUTNA,

MEZOMERIA.

Aleksandra Pypeć

GR. 3

IZOMERIA

konstytucyjna

(strukturalna)

przestrzenna

(stereoizomeria

)-

taka sama kolejność

powiązanych

atomów, ale różne

rozmieszczenie w

przestrzeni

- Łańcuchowa

- geometryczna

- Położeniowa

- optyczna (enancjomeria)

- Grup funkcyjnych (metameria)
- Tautomeria

IZOMERIA ŁAŃCUCHOWA

• ZWIĄZKI RÓŻNIĄ SIĘ KSZTAŁTEM

I ROZGAŁĘZIENIEM SZKIELETU WĘGLOWEGO,

WRAZ ZE WZROSTEM ŁAŃCUCHA WĘGLOWEGO

ILOŚĆ IZOMERÓW WZRASTA , NP

Izopentan

neopentan

IZOMERIA POŁOŻENA (PODSTAWIENIA)

• Dotyczy różnego położenia podstawnika lub

wiązania wielokrotnego w związkach
organicznych, np.

• CH

3

-CH

2

-CH

2

-Cl 1-chloropropan

• CH

3

-CHCl-CH

3

2-chloropropan

IZOMERIA GRUP FUNKCYJNYCH

(METAMERIA)

• ZWIĄZANA JEST Z WYSTĘPOWANIEM ZWIĄZKÓW ZAWIERAJĄCYCH

RÓŻNE GRUPY FUNKCYJNE, NP.

• ETANOL I ETER DIMETYLOWY C

2

H

6

0

• C

n

H

2n

0

2

– estry i kwasy karboksylowe

• C

n

H

2n

– alkeny i cykloalkany

• C

n

H

2n-2

– alkiny, cykloalkeny, alkadieny

• C

n

H

2n+2

0 – alkohole i estry

• C

n

H

2n

0 – aldehydy i ketony

tautomeria

• Polega na występowaniu związków w dwóch

odmianach będących ze sobą w równowadze,
spowodowana przemieszczeniem się protonów od
węgla alfa do atomu tlenu w grupie C=0 lub N=O,
np.

STEREOIZOMERIA

• Kolejność powiązania atomów jest taka

sama, a różnice między cząsteczkami
izomerycznymi są spowodowane
odmiennym ułożeniem atomów w
przestrzeni.

• Cząsteczki stereoizometryczne mają różne

konfiguracje atomów lub grup atomów, z
których te cząsteczki są zbudowane

.

Geometryczna (Z,E)

WARUNKI WYSTĘPOWANIA

-W cząsteczce występują wiązania wielokrotne oraz dwie różne

pary podstawników przy atomach połączonych tymi
wiązaniami.

-w cząsteczce występują układy cykliczne, zaś przy dwóch lub

więcej atomach wchodzących w skład cyklu występują dwie
różne pary podstawników.

• Istnieją dwie, równoległe konwencje nazewnicze tego rodzaju izomerii.

Tzw. cis-trans oraz Z-E:

• forma trans ma miejsce gdy dwa identyczne podstawniki znajdują się

po przeciwnych stronach względem płaszczyzny przechodzącej wzdłuż

wiązania wielokrotnego lub pierścienia.

• forma cis ma miejsce gdy wcześniej wspomniane podstawniki znajdują

się po tej samej stronie płaszczyzny wiązania podwójnego lub

pierścienia.

Jeżeli nie ma dwóch identycznych podstawników przy

podwójnym wiązaniu (lub pierścieniu), system cis-trans nie daje

możliwości jednoznacznego nazwania konfiguracji, dlatego

stworzono system Z-E, opierający się na regułach wagi

podstawników.

• o formie E (niem. entgegen - 'naprzeciw') mówi się, gdy dwa

podstawniki o większej wadze znajdują się po przeciwnych stronach

względem płaszczyzny przechodzącej wzdłuż wiązania wielokrotnego

lub pierścienia.

• o formie Z (niem. zusammen - 'razem') mówi się, gdy wcześniej

wspomniane podstawniki znajdują się po tej samej stronie płaszczyzny

wiązania podwójnego lub pierścienia.

• Dla dwóch grup przyłączonych do każdego atomu węgla w

wiązaniu podwójnym określa się pierwszeństwa. O wadze grup
decyduje liczba atomowa tego atomu, który łączy się bezpośrednio
z atomem tworzącym wiązanie podwójne. Jeżeli atomy
przyłączone bezpośrednio mają taką samą liczbę atomową to
bierze się pod uwagę kolejne atomy z tworzącego je podstawnika.
Jeżeli dwie grupy o wyższym pierwszeństwie znajdują się po
przeciwnych stronach wiązania podwójnego określa się to jako
konfigurację E. Jeżeli te grupy są po tej samej stronie, konfigurację
określa się jako Z.

(Z)-1-bromo-2-chloro-2-fluoro-1-jodoeten

IZOMERIA OPTYCZNA

• Jest odmianą izomerii przestrzennej,

która opisuje związki o takiej samej
budowie, lecz innym rozmieszczeniu
atomów w przestrzeni
trójwymiarowej, dzięki czemu związki
te wykazują czynność optyczną.

Czynność optyczna

• Jest to zdolność wielu związków organicznych do skręcania

światła spolaryzowanego o stały dla każdego z tych

związków kąt α, zwany skręcalnością właściwą.

• Cechą budowy cząsteczek związków czynnych optycznie

jest brak wszelkich możliwych elementów symetrii:

płaszczyzny, osi lub środka.

• Warunkiem koniecznym i wystarczającym dla występowania

czynności optycznej jest chiralność cząsteczki, polegająca

na tym, że dana cząsteczka jest nieidentyczna ze swoim

odbiciem lustrzanym, co oznacza, że cząsteczki nie dają się

na siebie nałożyć.

• Do pomiarów skręcalności wykorzystuje się przyrząd

optyczny zwany polarymetrem.

• W cząsteczkach mogą też występować

asymetryczne atomy innych pierwiastków niż
węgiel, np. N, P, S, Si, dlatego stosuje się ogólne
określenie pomijające rodzaj asymetrycznego
atomu: CENTRUM ASYMETRII lub CENTRUM
CHIRALNOŚCI

ENANCJOMERY

• Są to izomery, które mają się do siebie tak

jak przedmiot i jego lustrzane odbicie, nie

można ich na siebie nałożyć.

• Enancjomery różnią się własnościami w

reakcjach w otoczeniu odczynników

chiralnych.

• Enancjomery wykazują czynność optyczną,

skręcają płaszczyznę światła

spolaryzowanego liniowo.

Jeśli jeden z enancjomerów skręca płaszczyznę światła

spolaryzowanego w prawo o pewien kąt α, jest to
enancjomer prawoskrętny i oznaczamy go umownie
znakiem +

Jeśli występuje enancjomer lewoskrętny – skręca on

płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo o pewien kąt
α i oznaczamy go umownie znakiem –

DIASTEREOIZOMERY

• Są to izomery optyczne danego

związku, nie będące wobec siebie
enancjomerami, tzn. nie stanowią
swoich odbić lustrzanych. Różnią się
tylko konfiguracją jednego centrum
asymetrii. Diastereoizomery
wykazują różnice we właściwościach
fizycznych i chemicznych.

Przykład diasteroizomerów kwasu winowego:

Konfiguracji D-L określaja jedynie

rozmieszczenie grupy –OH na
przedostatnim at. węgla w cząsteczce.

D L

KONFIGURACJA ABSOLUTNA

Enancjomery różnią się ułożeniem grup

połączonych z centrum chiralności. To ułożenie
nazywa się konfiguracją atomu chiralnego
(asymetrycznego). Do konfigurację enancjomeru
stosuje się system R-S

KOLEJNOŚĆ

1.Atomy o wyższych liczbach atomowych mają

pierwszeństwo przed atomami, których liczy

atomowe są niższe (umownie a>b>c>d)

53

I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>

1

H>¨

2. Jeżeli dwa podstawniki różnią się tylko masą

atomową, to cięższy ma pierwszeństwo, np. D>H.

3. Jeśli podstawniki łączą się z centrum chiralności

tymi samymi atomami, to bierze się pod uwagę

kolejne atomy przyłączone bezpośrednio do

atomu, którym cały podstawnik łączy się z

centrum chiralności, np. grupa etylowa ma

pierwszeństwo w stosunku do metylowej

• Jeśli któryś z atomów o tej samej liczbie atomowej

bezpośrednio połączonych z at. C* tworzy
wiązanie podwójne lub potrójne, to liczbę
atomową związanego z nim atomu podwaja się
lub potraja,

np.

Należy ustawić cząsteczkę tak aby podstawniki o

pierwszeństwie 1,2,3 zostały skierowane w stronę oka
obserwatora, a podstawnik o pierwszeństwie najmniejszym
znalazł się od oka najdalej.

Jeśli podstawniki mające pierwszeństwo, układają się zgodnie

z ruchem wskazówek zegara konfigurację określa się literą
R (od łac. Rectus - prawy), jeśli układają się przeciwnie ,
konfigurację określa się literą S (od łac. Sinister – lewy)

• Jeżeli związek zawiera kilka atomów

C*, konfigurację absolutną określa się
dla każdego z tych atomów
oddzielnie.

4-bromo-3-chloro-1-jodopentan

MEZOMERIA

(

TEORIA REZONANSU)

1. Zjawisko rezonansu jest obserwowane w przypadku takich związków chemicznych,

których konstytucję (budowę) można przedstawić za pomocą dwóch lub większej
liczby wzorów cząsteczkowych, różniących się jedynie położeniem elektronów, ale
nie rozmieszczeniem jąder atomowych.
Rzeczywista cząsteczka stanowi hybrydę wszystkich struktur rezonansowych, tzn. że
żaden pojedynczy wzór nie reprezentuje cząsteczkę rzeczywistą w sposób
zadawalający.

2. Hybryda rezonansowa jest trwalsza od każdej z możliwych struktur rezonansowych.

Energia stabilizująca związana ze zjawiskiem rezonansu nazywana jest energią
rezonansu lub energią mezomerii.

3. Im bardziej poszczególne struktury rezonansowe są energetycznie zbliżone do

siebie, tym większa jest energia rezonansu. Jest szczególnie wysoka, kiedy
poszczególne struktury rezonansowe są jednakowe (mają taką samą energię).

4. Stopień udziału pojedynczej struktury w hybrydzie zależy od jej względnej trwałości

w porównaniu do pozostałych struktur. Im trwalsza struktura, tym większy jej udział
w hybrydzie.

pytania

• Jaki jest podział izomerii?
• Kiedy stosujemy izomerię cis-trans, a

kiedy Z, E

• Czym są diasteroizomery?
• Na czym polega zjawisko mezomerii?