1

RJC

Alkany

Alkany

Alkany

Alkany

Stereoizomery

Stereoizomery

Slides 1 to 30

2

RJC

Centrum asymetryczne

Centrum asymetryczne

(stereogeniczne)

(stereogeniczne)

Atom węgla o hybrydyzacji sp

Atom węgla o hybrydyzacji sp

3

3

, połączony

, połączony

z czterema różnymi podstawnikami

z czterema różnymi podstawnikami

tworzy centrum asymetryczne

tworzy centrum asymetryczne

(stereogeniczne) .

(stereogeniczne) .

3

RJC

Chiralność

Chiralność

Cząsteczka posiadająca centrum

Cząsteczka posiadająca centrum

asymetryczne (centrum stereogeniczne)

asymetryczne (centrum stereogeniczne)

jest nazywana cząsteczką chiralną.

jest nazywana cząsteczką chiralną.

Konfiguracja ‘lewej

ręki’

Konfiguracja ‘lewej

ręki’

Konfiguracja ‘prawej

ręki’

Konfiguracja ‘prawej

ręki’

4

RJC

Stereoizomery

Stereoizomery

Stereoizomery różnią się tylko

Stereoizomery różnią się tylko

sposobem ułożenia podstawników wokół

sposobem ułożenia podstawników wokół

centrum asymetrycznego

centrum asymetrycznego

(stereogenicznego) .

(stereogenicznego) .

Konfiguracja ‘lewej

ręki’

Konfiguracja ‘lewej

ręki’

Konfiguracja ‘prawej

ręki’

Konfiguracja ‘prawej

ręki’

5

RJC

Na przykład... alanina

Na przykład... alanina

Dwa stereoizomery alaniny są

Dwa stereoizomery alaniny są

enancjomerami (dwa nie nakładające się

enancjomerami (dwa nie nakładające się

na siebie obiekty pozostające w relacji

na siebie obiekty pozostające w relacji

przedmiot/odbicie lustrzane).

przedmiot/odbicie lustrzane).

H

2

N

CO

2

H

CH

3

H

NH

2

HO

2

C

H

3

C H

6

RJC

Jedno Centrum

Jedno Centrum

Asymetryczne

Asymetryczne

W przypadku cząsteczki posiadającej

W przypadku cząsteczki posiadającej

tylko jedno centrum asymetryczne

tylko jedno centrum asymetryczne

(stereogeniczne) mamy do czynienia z

(stereogeniczne) mamy do czynienia z

dwoma stereoizomerami...

dwoma stereoizomerami...

....... które są zawsze ….

Enancjomerami

!!

7

RJC

Więcej niż Jedno Centrum

Więcej niż Jedno Centrum

Asymetryczne …

Asymetryczne …

Największa liczba stereoizomerów

Największa liczba stereoizomerów

odpowiada zależności ...

odpowiada zależności ...

L = 2

n

: gdzie n odpowiada liczbie

centrów asymetrycznych w obrębie

cząsteczki.

8

RJC

Na przykład ... 2-bromo-3-

Na przykład ... 2-bromo-3-

iodobutane

iodobutane

Cztery stereoizomery

Cztery stereoizomery

Br

I

H

H

Br

I

H

H

Br

H

I

H

Br

H

I

H

9

RJC

Relacje pomiędzy

Relacje pomiędzy

stereoizomerami

stereoizomerami

Pary stereoizomerów mogą być opisywane

Pary stereoizomerów mogą być opisywane

jako...

jako...

Enancjomery

(przedmiot i odbicie lustrzane)

Diastereoizomery

(nie będące odbiciami lustrzanymi)

10

RJC

Enancjomery 2-bromo-3-

Enancjomery 2-bromo-3-

iodobutane

iodobutane

Dwie pary enancjomerów ...

Dwie pary enancjomerów ...

Br

I

H

H

Br

I

H

H

Br

H

I

H

Br

H

I

H

11

RJC

Diastereoizomery 2-bromo-3-

Diastereoizomery 2-bromo-3-

iodobutanu

iodobutanu

Cztery enancjomery ...

Cztery enancjomery ...

Br

I

H

H

Br

I

H

H

Br

H

I

H

Br

H

I

H

12

RJC

Diasteroizomery (diastereomery)

Diasteroizomery (diastereomery)

Tylko taka cząsteczka, która posiada więcej

niż jedno centrum asymetryczne może

istnieć w postaci diastereoizomerów !

Tylko taka cząsteczka, która posiada więcej

niż jedno centrum asymetryczne może

istnieć w postaci diastereoizomerów !

Związki

Związki

mezo

mezo

Takie cząsteczki, które posiadają

więcej niż jedno centrum

asymetryczne oraz płaszczyznę

symetrii mogą występować w postaci

form mezo.

Takie cząsteczki, które posiadają

więcej niż jedno centrum

asymetryczne oraz płaszczyznę

symetrii mogą występować w postaci

form mezo.

13

RJC

Na przykład ... 2,3-

Na przykład ... 2,3-

dibromobutan

dibromobutan

Posiada cztery stereoizomery...

Posiada cztery stereoizomery...

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

14

RJC

Mezo-2,3-dibromobutan

Mezo-2,3-dibromobutan

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

15

RJC

Formy mezo- dla 2,3-

Formy mezo- dla 2,3-

Dibromobutanu

Dibromobutanu

Z powodu występującej płaszczyzny

Z powodu występującej płaszczyzny

symetrii, dwa spośród

symetrii, dwa spośród

stereoizomerów są identyczne !.

stereoizomerów są identyczne !.

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

16

RJC

Stereoizomery 2,3-

Stereoizomery 2,3-

Dibromobutanu

Dibromobutanu

Dwa enancjomery oraz forma

Dwa enancjomery oraz forma

mezo

mezo

…

…

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

Br

H

17

RJC

Czy stereochemia jest ważna ?

Czy stereochemia jest ważna ?

Diastereoizomery różnią się pod wielu

Diastereoizomery różnią się pod wielu

względami;

względami;

t.top., t.wrz.., gęstość (d)

kolor, współczynnik załamania

właściwości chemiczne

Widma NMR, IR, UV-VIS, MS …

inne

18

RJC

Czy stereochemia jest

Czy stereochemia jest

ważna ?

ważna ?

Enancjomery mają takie same;

Enancjomery mają takie same;

m.p., b.p., gęstość (d)

kolor, współczynnik załamainia

właściwości chemiczne (reaktywność)

Widma NMR, IR, UV-VIS, MS

Często różnią się aktywnością

biologiczną.

19

RJC

Na przykład ... karwon

Na przykład ... karwon

Karwon posiada jedno centrum

Karwon posiada jedno centrum

asymetryczne, istnieje więc w postaci

asymetryczne, istnieje więc w postaci

dwóch stereoizomerów !

dwóch stereoizomerów !

(-)-karwon

„zapach mięty”

(-)-karwon

„zapach mięty”

(+)-karwon

“zapach kminku”

(+)-karwon

“zapach kminku”

O

20

RJC

Na przykład … Dopa

Na przykład … Dopa

Dopa posiada jedno centrum

Dopa posiada jedno centrum

asymetryczne; istnieje więc w postaci

asymetryczne; istnieje więc w postaci

dwóch enancjomerów.

dwóch enancjomerów.

(-)-Dopa

(lek na chorobę Parkinsona)

(-)-Dopa

(lek na chorobę Parkinsona)

(+)-Dopa

(bez aktywności biologicznej)

(+)-Dopa

(bez aktywności biologicznej)

HO

OH

CO

2

H

NH

2

21

RJC

Na przykład ...

Na przykład ...

talidomid

talidomid

Talidomid ma jedno centrum

Talidomid ma jedno centrum

asymetryczne; występuje w postaci

asymetryczne; występuje w postaci

dwóch enancjomerów.

dwóch enancjomerów.

(-)-talidomid

“potencjalny mutagen”

(-)-talidomid

“potencjalny mutagen”

(+)-talidomid

“skuteczny lek”

(+)-talidomid

“skuteczny lek”

N

O

O

N

H

O

O

22

RJC

Ważne biomolekuły

Ważne biomolekuły

Wszystkie ważne biomolekuły: peptydy,

cukry, DNA, RNA etc. są chiralne .

Wszystkie ważne biomolekuły: peptydy,

cukry, DNA, RNA etc. są chiralne .

Chiralne receptory

Chiralne receptory

Centra aktywne (receptory) enzymów

oddziałują ze stereoizomerami w

zróżnicowany sposób.

Centra aktywne (receptory) enzymów

oddziałują ze stereoizomerami w

zróżnicowany sposób.

23

RJC

W jaki sposób rozróżniamy

W jaki sposób rozróżniamy

enancjomery ?

enancjomery ?

Cząsteczki chiralne (i enancjomerycznie czyste)

Cząsteczki chiralne (i enancjomerycznie czyste)

oddziałują ze światłem spolaryzaowanym w

oddziałują ze światłem spolaryzaowanym w

zróżnicowany sposób;

zróżnicowany sposób;

(-) enancjomer

powoduje skręcenie płaszczyzny światła

spolaryzowanego w lewo

(+) enancjomer

powoduje skręcenie płaszczyzny światła

spolaryzowanego w prawo

24

RJC

Skręcenie Płaszczyzny Światła

Skręcenie Płaszczyzny Światła

Spolaryzowanego

Spolaryzowanego

Stopień skręcenia płaszczyzny światła

Stopień skręcenia płaszczyzny światła

spolaryzowanego po przejściu przez

spolaryzowanego po przejściu przez

roztwór badanej substancji jest

roztwór badanej substancji jest

określane jako ‘skręcalność właściwa’.

określane jako ‘skręcalność właściwa’.

światło

polaryzator

detektor

polaryzator

cela

pomiarowa

25

RJC

Chiralność

Chiralność

Każda cząsteczka posiadająca nie nakładający

się na nią obraz lustrzany, jest chiralna.

Każda cząsteczka chiralna musi posiadać co

najmniej jedno centrum asymetryczne..

Cząsteczka chiralna występuje w formie

stereoizomerów.

26

RJC

Mieszaniny

Mieszaniny

racemiczne

racemiczne

Mieszanina obydwu enancjomerów o

Mieszanina obydwu enancjomerów o

proprcji 50:50 jest racematem.

proprcji 50:50 jest racematem.

Ani forma mezo, ani mieszanina

racemiczna nie powodują skręcenia

płaszczyzny światła spolaryzowanego.

Związki

Związki

mezo

mezo

Pomimo, że forma

Pomimo, że forma

mezo

mezo

posiada centra

posiada centra

asymetryczne ...

asymetryczne ...

H

2

N

CO

2

H

CH

3

27

RJC

Podsumowanie

Podsumowanie

Stereoizomery, Centrum asymetryczne

(stereogeniczne)

Chiralność (obiekt chiralny)

Przedmiot i jego odbicie lustrzane

Enancjomery, Diastereoizomery, Formy

mezo

Płaszczyzna symetrii

Światło spolaryzowane w płaszczyźnie,

polarymetr,

Określenie skręcalności (-) i (+)

Skręcalność właściwa []

D

Mieszaniny racemiczne

Stereoizomery, Centrum asymetryczne

(stereogeniczne)

Chiralność (obiekt chiralny)

Przedmiot i jego odbicie lustrzane

Enancjomery, Diastereoizomery, Formy

mezo

Płaszczyzna symetrii

Światło spolaryzowane w płaszczyźnie,

polarymetr,

Określenie skręcalności (-) i (+)

Skręcalność właściwa []

D

Mieszaniny racemiczne