Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Stereokemi och isomerer
Stereokemi för tetrahedrala kol Krav: • Minst ett sp3-hybridiserat kol behövs • Molekylen måste visas tredeimensionellt
C Cl
Br
H
H 2D ritade strukturer passar inte för stereokemi
C
ClBr
H
H3D passar för att visa olika stereokemi
C
Cl
Br
H
HC
Cl
BrH
H
! Samma molekylformel (CH2BrCl)
! Samma bindningar av atomerna
! Överförbara i varandra
IDENTISKA = Samma förening
C
ClBr
H
FC
F
BrCl
H
! Samma molekylformel (CHFBrCl)
! Samma bindningar av atomerna
! Inte överförbara i varandra
Stereoisomerer = Olika föreningar
Stereoisomerer skiljer sig endast genom att atomer är bundna olika i rymden i förhållande till varandra, och kan inte överföras i varandra genom rotation av enkelbindningar Stereocenter: en kolatom som har FYRA olika atomer eller atomgrupper bundna till sig. Kallas även kiralt center eller asymmetriskt kolatom.
Stereoisomerer
Enantiomerer
CHO
CH2CH3
H
CH3
C OH
H
H3C
CH2CH3
2-Butanol är två föreningar som har alla fysikaliska egenskaper lika utom en.
De två föreningarna vrider planpolariserat ljus åt olika håll. Föreningarna är
varandras spegelbilder s.k. enantiomerer.
strukturisomererCH
OH
CH3CH3CH2
CH3CH2CH2CH2 OH1-Butanol
2-Butanol
Jämförelse A- D respektive E – H
OH
H
H3C
CH2CH3
OH
H
H3C
CH3 OH
H
H3C
CH2CH3HO
H
CH3
CH2CH3
OH
H
Br
F
OH
Br
F
H
OH
F
H
Br
OH
Br
H
F
A B C D
E F G H
A är spegelbild till D. D är identisk med C. B är akiral, binder bara 3 olika grp. E, F och G är identiska och spegelbilder till H.
(R)- och (S)-systemet (eller Cahn-Ingold-Prelog systemet) Varje stereocenter kan definieras som R eller S, och beskriver den tre-dimensionella orienteringen av varje bunden atom eller grupp till detta stereocenter.
OH
H
H3C
CH2CH3
Exempel 1) Prioritet efter högsta atomnummer av varje atom bunden direkt till stereocentret. Om samma atom är direkt bunden till samma stereocenter, går man vidare till på nästa atom för att hitta en skillnad i prioritet (a-b-c-d).
! -OH > - CH2CH3 > - CH3 > -H
2) Lägst prioriterade atomen (d) ( lägst atomnummer) placeras bakåt i den tredimensionella strukturen.
a
b
c
S
RMedurs = R (rectus)
Moturs = S (sinister)(R)-2-butanola
bc
cb
a
d
Ex. Ett stereocenter
(R)(S)Flytta d bakåt(S)
= dc
b
a
d
cb
aHO
H
CH3
CH2CH3
OH
H
Br
F
OH
Br
F
H
OH
Br
H
F
A EF H
Ex. Två stereocenter: Behandla varje stereocenter för sig
CH3 CH
Ph
CH
OH
CH3
CH3
Ph H
CH3
OHH
CHMePh
CH3
OHH
CH3
Ph H
CHMeOH
CHMePh
H3C OH
Ha
b
c
d
CH3
Ph
H
MeHC
HO
d
ba
c
(2R)
(3R)
Rotation
Rotation
23
2
3
⇒ (2R,3R)-3-Fenyl-2-Butanol
Föreningar med två asynmmetriska kol
DCBA
Ex. 1
CH
OH
CH3CH3CH
Ph
3-fenyl-2-butanol
CH3
HPh
CH3
H OH
CH3
HPh CH3
HO HCH3
HHO
Ph H
CH3
Samma konfigurationOlika konformation
Fischerprojektion
CH3
HHO
Ph H
CH3
CH3
H
H
CH3
OH
Ph
CH3
HHO
CH3
PhH
CH3
H
CH3
OH
Ph H
smp. 144-145 oC 144-145 oC 150-151 oC 150-151 oC
[!] + 0,7 o - 0,7 o - 31 o + 31 o
A och B respektive C och D är enatiomerer
A och C, A och D, B och C samt B och D är diastereomerer (dvs paren har olika fysikaliska egenskaper)Diastereomerer är definitionsmässigt stereoisomerer som inte är enantiomerer
BA
D ! = 0o smp 206 oCRacemat : lika mycket av vardera enatiomererna (A och B).
mesoformsamma förening
D
Smp. 170 oC 170 oC 140 oC
! = + 13 o - 13 o 0 o 0o
COOH
COOH
HHO
HHO
COOH
COOH
OHH
OHH
COOH
COOH
HO
OHH
H
COOH
COOH
OHH
HHO
Vinsyra HOOC CH CH COOH
OHOH
Ex. 2
CH3
H
CH3
H
Inre spegelplan medför: Meso
Me
Me
HO
H H
H
Kolesterol har åtta stereocenter
*
*
**
**
*
*
Symmetriplan
Regel: n antal stereocenter kan maximalt ge 2n antal stereoisomerer (n= 8 ger 256 st )
Geometriska isomerer: Cis-Trans isomeri och E- och Z-systemet
CH3
HH
H3C H
CH3H
H3C
Cis-But-2-en Trans-But-2-en
(Z)-But-2-en (E)-But-2-en
Zusammen(= samma sida)
Entgegen(= motsatt sida)
E och Z benämns efter atomprioritering (pss som R- och S-systemet). Geometriska isomerer kan bara excistera om varje alkenkol var för sig binder två olika grupper eller atomer. E-Z-systemet är mer entydigt att använda än cis-trans termologi.
Cl
BrF
H
CH2CH3
Cl
CH3CH2
CH3Cl
ClF
H
a
b
(Z)-isomer
a
b
a
b a
b
(E)-isomer Varken (Z) eller (E) då ena alkenkolet har samma substituenter(a högre prio än b)
Ex.
Definitioner
Konfiguration Olika tredimensionella strukturer som är oberoende av rotation kring
enkelbindningar
Konformation Olika tredimensionella strukturer som uppstår vid rotation kring
enkelbindningar.
Stereocenter Den tetrahedrala atom som binder fyra olika atomer eller grupper.
Kiral molekyl En molekyl som inte är identisk med sin spegelbild.
Symmetriplan Ett plan som delar molekylen i två spegelbilder inom molekylen.
Molekyler som har ett symmetriplan är akirala, ex.vis mesoformer.
Racemat Identiskt lika delar av varje enantiomer [α]o = 0o (±)-2-butanol
Mesoform Akiral molekyler med tetrahedriska stereocenter, som är optiskt inaktiva.
Optiskt aktiv förening Molekyler som kan vrida plan-polariserat ljus.
Resolution Separation av enantiomerer från en racemic blandning.
Halogenföreningar R-X X är samlingsnamn på halogener R-F R-Cl R-Br R-I = R-X Halogen betraktas alltid substituent
Cl
Br
I 1-Klorbutan 2-Brombutan 2-Jod-2-metyl propan X bundet till primärt kol sekundärt kol tertiärt kol Vanliga halogenföreningar: CFCl3 Freon 11 CF2Cl2 Freon 12 CF3-CHClBr Halotan
CH
CCl3
ClCl
DDT
O
O Cl
Cl
Cl
Cl
Dioxin - ett fruktat miljögift
Cl1-5
Cl1-5
PCBs
> 200 isomerer CH2Cl2 Diklormetan Metylenklorid Vanligt lösningsmedel CHCl3 Triklormetan Kloroform Cancerogent lösningsmedel CH2=CH-Cl Vinylklorid PVC-plast tillverkning Alla halogenföreningar är icke-brandfarliga, och har en densitet högre än vatten. Opolära. Användning: lösningsmedel, brandsläckare, dock även miljöbovar som kylmedel och miljögifter Nitroföreningar R-NO2 Nitrogruppen betraktas alltid som substituent
CH2
CH
CH2
ONO2
ONO2
ONO2
CH3 NO2 NO2
CH3
NO2
NO2
O2N
Nitrometan 3-Nitrocyklohexen nitroglycerin 2,4,6-trinitrotoluen
Trotyl (TNT) Nitroföreningar brinner generellt exotermt och explosivt
Halogenerade kolväten som miljögifter.
• Avsiktlig spridning i miljön: herbicider, insekticier ex DDT • Oönskade biprodukter vid tillverkning / förbränning ex Dioxin • Avsedda för tekniska industriella tillämpningar: isoleringsmaterial,
flamskyddsmedel, ex PCB resp PBDE. Egenskaper
• Opolära, lipofila ämnen som ackummuleras i näringskedjorna • Svårnedbrytbara i biologiska system, spec. aromatiska halidföreningar • Kan påverka enzymatiska system • Halogenerade föreningar bryter ned ozonlagret i atmosfären, ex Freon
Provtagningshalter av miljögifter i bröstmjölk under ≈1970 - 2000