IZOMERIA

konstytucyjna stereoizomeria

łańcuchowa geometryczna

(cis, trans)

położenia podstawnika optyczna

konformacyjna

metameria

Izomeria optyczna - występowanie cząsteczek związków chemicznych w dwóch odmianach będących swoimi lustrzanymi odbiciami.

Konfiguracja - przestrzenne rozmieszczenie podstawników wokół tetraedycznego atomu węgla.

Węgiel asymetryczny (chiralny) - atom węgla związany z czterema różnymi podstawnikami.

a H

| |

b - C - c np. Cl - C - I

| |

d Br

R₁

R₁

|

C R₂ C R₃

R₂ R₄

R₃

R₄

Czynność optyczna - to zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego (drgania fal świetlnych odbywają się wzdłuż jednej płaszczyzny).

Polaryzacja światła

balsam kanadyjski kalcyt

α

Substancja

prawoskrętna (+)

• 
  Substancja

lewoskrętna (-)

Enancjomery

para izomerów optycznych tej samej substancji, będących swoimi odbiciami lustrzanymi.

Własności enacjomerów:

• skręcają płaszczyznę polaryzacji światła o ten sam kąt, lecz
  w przeciwnych kierunkach

• mają różne właściwości fizyczne jak i inaczej reagują
  z odczynnikami optycznie czynnymi

• liczba enacjomerów danej substancji wynosi 2ⁿ (lub 2ⁿ-1, gdy istnieje odmiana mezo), gdzie n to liczba atomów węgla asymetrycznego

Diastereoizomery

para izomerów optycznych tej samej substancji, nie będących swoimi odbiciami lustrzanymi.

Własności diastereoizomerów:

skręcają płaszczyznę polaryzacji światła o różne kąty, w tym samym lub w przeciwnych kierunkach

Mieszanina racemiczna (racemat)

Substancja złożona z równomolowej ilości obu enancjomerów (nie wykazuje czynności optycznej).

Odmiana mezo

Jeśli konfiguracje końcowych atomów węgla (TERMINALNYCH) są przeciwne to środkowy atom węgla jest asymetryczny lecz cząsteczka nie wykazuje czynności optycznej (nie można wydzielić izomerów)

COOH COOH

płaszczyzna symetrii

H OH HO H

HO OH H OH

H OH HO H

COOH COOH

Wzory stereochemiczne - informują o przestrzennej budowie

cząsteczki

• perspektywiczne

wiązania leżące w płaszczyźnie rysunku

oznaczamy

skierowane pod płaszczyznę rysunku

oznaczamy

skierowane nad płaszczyznę rysunku

oznaczamy

np.

H

|

C

Cl I

Br

• projekcyjne wzory Newmana

1. Na cząsteczkę patrzymy wzdłuż wiązania łączącego asymetryczne atomy węgla.

2. Atom pierwszego C^* oznaczamy promieniami zbieżnymi (kąt 120^°).

3. 
   Leżące dalej oznaczamy obwodem koła. Zespół wiązań tego atomu oznaczamy .

C₆H₅ H Br

H Br C

C₆H₅

COOH

Br H C

H

COOH Br

Wzory rzutowe Fishera

1. Łańcuch węglowy rozciągamy w pionową linię prostą,pionową.

2. Grupy zaznaczone na rysunku po stronie prawej i lewej znajdują się przed płaszczyzną rzutowania.

3. Grupy zaznaczone na rysunku u góry i na dole znajdują się za płaszczyzną rzutowania, przy czym ważniejsza grupa węglowa znajduje się u góry.

Wzorem posługujemy się tylko w płaszczyźnie rzutowania

Możemy obracać TYLKO o 180°

Wzorzec konfiguracji absolutnej

CHO CHO

H OH HO H

CH₂OH CH₂OH

ALDEHYD GLICERYNOWY D(+) L(-)

Uwagi:

• „+” i „-”wyznacza się tylko doświadczalnie

• D = R gdy wyznaczamy konfigurację dla każdego atomu węgla asymetrycznego (C^*).

L = S,

COOH COOH

H OH HO H

KWAS MLEKOWY D(-) L(+)

CH₃ CH₃

Konfiguracja absolutna w projekcji Fischera

R, (D)

Ważniejsze grupy nie węglowe np. - OH, - NH₂

znajdują się po stronie prawej we wzorze Fischera

S, (D)

Ważniejsze grupy ni ewęglowe np. - OH, - NH₂

znajdują się po stronie lewej we wzorze Fischera.

Konfiguracja absolutna w projekcji Newmana

1. Ustalamy kolejność podstawników

1. o pierwszeństwie grupy decyduje liczba

atomowa Z atomu bezpośrednio połączonego z C^* (im Z wyższe tym ważniejszy podstawnik).

2. jeżeli Z₁=Z₂ to o ważności grupy decyduje

liczba atomowa następnego atomu

- NH₂

- NO₂ - ważniejsza

3. atomy połączone wiązaniem wielokrotnym

liczymy wielokrotnie

| |

H - C = O H - C - O

|

O -

|

- C N - N - C - N

| |

N

2. Za płaszczyznę rzutowania wstawiamy podstawnik o najmniejszym pierwszeństwie.

3. Rzutujemy na płaszczyznę w projekcji Newmana.

4. Zaznaczamy kierunek od podstawnika najważniejszego poprzez mniej ważny do najmniej ważnego. Sprawdzamy czy wykonany ruch był zgodny czy przeciwny do ruchu wskazówek zegara.

np. ważność podstawników: a > b > c > d

a a

c b b c

R S

Rodziny konfiguracyjne

Pojęcie wprowadzamy dla substancji biologicznie czynnych w których ułożenie grup atomowych wokół ściśle określonych asymetrycznych atomów węgli jest zawsze identyczne:

• W hydroksyaldehydach, hydroksyketonach i hydroksykwasach grupa -OH przy ostatnim asymetrycznym węglu w projekcji Fishera jest po stronie prawej - RODZINA D

• W aminokwasach grupa -NH₂ przy pierwszym asymetrycznym węglu w projekcji Fishera jest po stronie lewej - RODZINA L

Gdy w cząsteczce występują 4 atomy asymetryczne a grupy skrajne nie są identyczne (nie ma odmiany mezo) to występuje 24 izomerów optycznych z czego połowa należy do rodziny D a druga połowa do rodziny L.

Iwona Król - nauczyciel chemii VIII LO

„Notatki ucznia”

www.viii-lo.krakow.pl

Kolejność atomów jest taka sama. Izomery różnią się ułożeniem atomów
w przestrzeni

Izomery różnią się kolejnością połączenia atomów

np.

CH₃CH₂OH

H₃C - O - CH₃

d

d

przeciwnie do ruchu wskazówek zegara

zgodnie

z ruchem wskazówek zegara

---