STEREOCHEMIA
ORGANICZNA
SÅ‚awomir Jarosz
Wykład 4
Wyznaczanie konfiguracji absolutnej
Obliczenia kwantowo - mechaniczne
W roku 1934 udało się W. Kuhnowi skorelować polaryzowalność
wiązania ze skręcalnością optyczną
Trudności obliczeniowe jednak spowodowały, że dopiero w roku
1952 opublikowano pierwsze obliczenia skręcalności optycznej
trans-2,3-epoksybutanu.
Ten związek można skorelować z kwasem winowym
O
O
H H
Me Me
zwiÄ…zek chiralny
konfigurację powiązano ze skręcalnością
na drodze obliczeń teoretycznych
COOH
HO OH
OH
H H
HO
HOOC COOH
COOH
COOH
OH
HO
COOH
OH
COOH
HO
OH
COOH
HO
CHO CHO CHO
OH OH HO
OH OH OH
aldehyd
OH OH
D-glicerynowy
D-erytroza D-treoza
D-ksyloza
D-ryboza
D-arabinoza D-liksoza
Ryboza, arabinoza, ksyloza, liksoza
O
O
O
O
HO
OH
HO
OH
HO
HO
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
O O
O
OH
OH HO
HO
HO
OH OH
HO
HO
HO HO
HO
OH
OH OH
OH
OH
OH OH
OH
All Altruists Gladly Make Gum In Gallon Tanks
Jak określić konfiguracje absolutną wszystkich cukrów ??
Cukry są optycznie czynne ([ą]D różne od 0)
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH
OH
CH2OH
CH2OH
Grupę aldehydową można zredukować (lub utlenić do kwasu)
A
ańcuch węglowy można skrócić o jeden atom węgla z dowolnego końca.
Jak określić konfiguracje absolutną wszystkich cukrów ??
Cukry są optycznie czynne ([ą]D różne od 0)
O
'obcięcie C-1'
OH
OH
red.
OH
OH
CH2OH
'obcięcie C-6'
red. +
alloza
Pozostałe 7 izomerów
O
O
O
O
OH
HO
HO
HO
HO
HO
OH
HO
OH
HO
OH
OH
OH
OH OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O
O
O
OH
HO
OH
HO
OH
OH
HO
HO
HO
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
Wszystkie grupy hydroksylowe MUSZ
być
po jednej stronie, gdyż inaczej powstawałyby
zwiÄ…zki optycznie czynne
O
HO
OH
OH
HO
CH2OH
Jak określić konfiguracje absolutną wszystkich cukrów ??
O
O
OH
OH
OH
-'C'
HO
-'C'
OH
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
alloza
glukoza
A
R
H OH
Centrum
H OH
pseudoasymetrii
S
H OH
A
Jak określić konfiguracje absolutną wszystkich cukrów ??
Cukry są optycznie czynne ([ą]D różne od 0)
O
O
HO
OH
HO
HO
OH
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
mannoza
glukoza
Ustalanie konfiguracji (względnej) metodami chemicznymi
OH
OH
O
OH O
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
OH
HO
HO
HO
HO
OH
OH
OH
HO
OH
OH
OH
OH
OH OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH CH2OH
CH2OH
[Ä…] = 0
[Ä…] = 0
alloza
galaktoza
glukoza
[Ä…] = 0
OH
O
OH
O
OH
OH
HO
HO
OH
OH
HO
HO
OH
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
[Ä…] = 0
[Ä…] = 0
[Ä…] = 0
[Ä…] = 0
CUKRY  EFEKT ANOMERYCZNY
OH
OH
O
???
O
R
HO
HO
R
HO OH
???
HO
S R
OH
HO OH
Jaka jest konfiguracja na C-1 ???
OH
OH
O
O
HO
HO
HO OH
HO
HO
HO
OH
Ä…
²
Jak ze wzorów Fischera przejść na wzory zig-zag ??
RS SR
OH
HO
OH
OH
OH
OH OH
SR
HO
OH OH SR
CUKRY  EFEKT ANOMERYCZNY
O
H O
HO OH
R
R
OH S
OH
2
3
S
4
1
HO HO O H
HO
5
R
O
OH
OH
R
R
6
O H
O
R
OH
OH
OH
OH
HO OH
R
S
O
R
HO OH
R
HO OH
R
S R
O
R
HO OH
OH
CUKRY  EFEKT ANOMERYCZNY
OH
OH
O
O
HO
HO
HO OH
HO
HO
HO
OH
Ä…
²
OH
OH
O
O
HO
HO
HO
OH
HO
HO
HO
OH
CUKRY  konformacja
OH
OH
OH
4 1
O
HO O
4 OH
HO
1
HO
OH
OH
OH
Konformacja 1 C4
Konformacja 4 C1
CUKRY  konformacja
OH
4
O
4
O
HO
HO
HO
1
HO
1
HO
HO
OH
OH
HO
CUKRY  MUTAROTACJA
OH
OH
O
O
HO
HO
HO OH
>
HO
HO
HO
OH
Ä…
²
²-D(+)-glukoza [Ä…]D +19
Ä…-D(+)-glukoza [Ä…]D +112
OH
O
po pewnym czasie od momentu
HO
rozpuszczenia [Ä…]D zmienia siÄ™ na +52,7
HO
HO
OH
mutarotacja - zmienna skręcalność; wynik ustalenia się równowagi między
formÄ… Ä… i ² anomerów w roztworze
trans cis
trans
Forma dl (+/-) racemat
Forma mezo
Jak łatwo rozróżnić obie formy ???
Czasami poprzez analizÄ™ spektralnÄ…
Czasami poprzez korelacje chemiczne
Metody chemiczne
grupa C2
grupa Cs
Br Br
Br Br
S
S
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
Trochę gimnastyki umysłowej
O O
HO
COOH
oÅ› C2
H
do Ã
Me
HOOC
OH
Me
O O
H
L-jabłkowy
HO
COOH
O O
H
H
środek i
HOOC
OH
Me
Me
O O
D-jabłkowy
O O
HO
COOH
oÅ› C2
H
do Ã
Me
HOOC
OH
Me
O O
H
L-jabłkowy
L-jabłkowy
HO
COOH
O O
H
H
środek i
HOOC
OH
Me
Me
O O
L-jabłkowy D-jabłkowy
Wyznaczanie konfiguracji względnej poprzez analizę
spektralnÄ…
1
Przede wszystkim STAA
E SPRZ
ŻENIA H NMR
H1
R
R
H4
R
H
H
H3
H
H2
H
R
J1,2 ~ 10 Hz
J1,2 = ~ 11 Hz
J1,2 = ~ 15 Hz
J2,3 = 3-5 Hz
J3,4 ~ 3-4 Hz
Efekty NOE oddziaływanie przez przestrzeń
OAc
H
Ph
H'
H''
H
4
H
10
H
1
6
5 H
1
O
RO
CH2OH
9 H
9
H
OMOM
H
OBn
BnO
OR
RO H
H6-H10 9.5% H10-H3 5.2%
H1-H5, H1-H8, H6-H9
H3-H4" 5.2% H1-H2 3.2%
H7-H9 4.5% H1-H9 6.2%
H5-H7 4.2% H6-H8 4.5%
TOPOWOŚĆ
Podział grup wg topowości
1. Homotopowe
2. Enancjotopowe
3. Diastereotopowe
Grupy homotopowe (przykłady)
H H
: :
Ph H
P N
Ph Ph H H
H H
O
O
O
H H
OH
OH
O
Grupy homotopowe - test zastępowania
:
Ph
P
Ph Ph
H H
O
Grupy enacjotopowe (przykład)
H H
CH3 H
Grupy enancjotopowe
Grupy enacjotopowe (test zastępowania)
H H
CH3 H
Grupy diastereotopowe (przykłady)
H H
H H H H
H
H H H3C H
OH
Homotopowe oÅ› C2 enancjotopowe pÅ‚. Ã
Diastereotopowe
brak osi brak pÅ‚. Ã
COOH
HO
H H
H
H
H
COOH
CH3 H
ZwiÄ…zek achiralny
Topowość grup  testy zastępowania
homo
H H
H1 H2
enancjo
H H
H3C H
diastereo
H H
H
R