Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Izoméria előadó: Dr. Bak Judit. Geometriai izoméria Geometriai izoméria Izoméria Sztereoizoméria Konstituciósizoméria Diasztereomerek Optikai izoméria.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Izoméria előadó: Dr. Bak Judit. Geometriai izoméria Geometriai izoméria Izoméria Sztereoizoméria Konstituciósizoméria Diasztereomerek Optikai izoméria."— Előadás másolata:

1 Izoméria előadó: Dr. Bak Judit

2 Geometriai izoméria Geometriai izoméria Izoméria Sztereoizoméria Konstituciósizoméria Diasztereomerek Optikai izoméria Konformáció Konformáció Geometriai izoméria

3 Izoméria A szerves vegyületek fontos tulajdonsága, hogy azonos tapasztalati képlettel több, a szénatomszámmal egyre növekvő számú, egymástól szerkezetileg különböző vegyület irható le. Ezt a jelenséget izomériának nevezzük. Konstituciós (szerkezeti) izoméria a molekulán belüli atomok, atomcsoportok egymáshoz való kapcsolódási sorrendjének változatosságán alapul. A háromnál nagyobb szénatomszámú alkánok lehetséges izomereinek száma a szénatomszámmal meredeken nő. 1(1)-2(1)-3(1)-4(2)-5(3)-6(5)-7(9)-8(18)-9(35)-1O(75)- 2O( ) -a zárójel előtt a szénatomszáma, a zárójelben az izomerek száma látható

4 I. Konstituciós izoméria 1. Kapcsolódási izoméria 2. Helyzeti izoméria 3. Tautoméria

5 I.1. Helyzeti izoméria Szerves vegyületek elnevezése El nem ágazó szénláncú alkánok nevezék tana: CH 4 metán C 2 H 6 etán C 3 H 8 propán C 4 H 1O bután C 5 H 12 pentán C 6 H 14 hexán C 7 H 16 heptán C 8 H 18 oktán C 9 H 2O nonán C 1O H 22 dekán Az alkilcsoportok elnevezése: ha a parafinokból egy H atomot elveszünk, az alkilcsoportokhoz jutunk (zárójelben a C- atomszám):metil (1), etil (2), propil (3), butil (4), pentil (5), hexil (6), heptil (7), oktil (8), (nonil) (9), decil (1O) Kétértékű alkilcsoportok elnevezése: metilén (1), etilén (2), propilén (3)

6 Genfi nómenklatúra IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry, Tiszta és alkalmazott Kémia Nemzetközi Szervezete) szabályai Kapcsolódási (elágazási) izoméria Válasszuk ki a lehetséges leghosszabb szénvázat. Számozzuk meg a leghosszabb lánc szénatomjait úgy, hogy az elágazó pontok a lehető legkisebb sorszámot kapják. Az elágazó pontokon levő atomcsoportokat szubsztituensként felfogva illesszük azok nevét a leghosszabb lánc neve elé.

7 A szénatomok megkülönböztetése rendűség szerint Egy szénatomot annyiadik rendűnek tekintünk, ahány másik szénatom kapcsolódik hozzá. Pl: 2,2,3-trimetil- pentán

8 I.2. Helyzeti izoméria A konstituciós izoméria speciális esete, amikor a kettős kötések vagy egyes funkciós csoportok molekulán belüli helyzete tér el. A számozás alapelve, hogy a szubsztituensek lehetőleg a legkisebb számot kapják és a főcsoport jellegű szubsztituensek rangosabbak a szénhidrogén oldalláncoknál CH 2 =CH-CH 2 -CH 3 1-butén CH 3 -CH=CH-CH 3 2-butén

9 I.3. Tautoméria Az imidazol két tautomerje A kettőskötés helyzeti különbségeiből adódó izomériának példája az imidazol protonizomériája, melynek következtében a vegyületen belül a kettőskötés különböző helyzetbe kerülhet. A kialakuló izomerek egymással egyensúlyban vannak. Ezt a jelenséget tautomériának nevezzük.

10 II. Geometriai izoméria

11 A geometriai izoméria a térbeli izomériák egyik fajtája. Alapja: a C-atomok közötti kötések szabad rotációja valamilyen okból gátolt. Okai: 1.) nyílt szénláncú vegyületeknél a  -kötés vagy kötések jelenléte, 2.a.) monociklusos vegyületekben két vagy több szubsztituens található egymással szomszédos C-atomon, 2.b.) kondenzált policiklusos vegyületekben a gyűrűk fúziós pontjai rögzitettek, ezáltal a gyűrűk térbeli helyzete is rögzitett (pl:dekalin)

12 1.)  -kötés jelenléte C-atomok közötti szabad rotációt gátolja

13 Cisz-transz izoméria

14 Cisz-izomer: a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt “pillératomok” azonos oldalán helyezkedik el. trans-1,2- Transz-izomer: a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt “pillératomok”ellentétes oldalán helyezkedik el.

15 E (entgegen=ellentétesen), Z (zusammen=együtt) nomenklatúra Melyik izomer a cisz és melyik a transz? Amennyiben a pillératomok azonos oldalán találhatók a rangosabb szubsztituensek (cisz-izomer analógia) Z-izomerről, ha viszont ellentétesen (transz-izomer analógia) E-izomerről beszélünk.

16 Do not Cisz-1,2- dimetil-ciklopropán Transz-1,2-dimetil-ciklopropán 2.) Cisz-transz izoméria monociklusos vegyületekben

17 III. Sztereoizoméria Optikai izoméria

18 Optikai izomerek Ezeket a vegyületeket a “kéz” görög nevéből (kheir) királis molekuláknak nevezzük.

19 A nem szimmetrikus szerkezetű vegyületek, A nem szimmetrikus szerkezetű vegyületek, amelyeknek nincs szimmetriasíkjuk és azonosak saját tükörképükkel királisak. Azok a molekulák, amelyekben szimmetriatengely és szimmetriasík is található, azonosak saját tükörképükkel, szimmetrikusak, vagyis akirálisak. Kiralitás

20 Az a C-atom amelyhez négy különböző ligandum kapcsolódik. A kiralitás centrumok száma megszabja a lehetséges sztereoizomerek számát: 2n2n2n2n n=a kiralitás centrumok száma Kiralitási centrum (asszimetriacentrum) wx y z C

21 Br Cl H F Egy királis centrum (bróm-klór-fluor-metán) Az atomok vagy szubsztituensek térbeli elrendeződését az asszimetria-centrum körül konfigurációnak nevezzük.

22 Br Cl H F Egy királis centrum (bróm-klór-fluor-metán) H Cl Br F A lehetséges sztereoizomerek száma: 2 (2 n, ahol n=1) -egymás tűkörképei

23 Br Cl H F Egymással a két sztereoizomer nem hozható fedésbe H Cl Br F

24 nevezzük. A teljes tükörképi párokat más néven enantiomereknek Enantiomerek

25 Például: 2-Butanol Egy kiralitás centrumú molekula CH 3 OHHC CH 2 CH 3

26 Egy kiralitás centrummal rendelkező molekula CH 3 C CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 4-etil,4-metil oktán

27 Akirális molekulák azonosak saját tükörképükkel

28 Több kiralitás centrummal rendelkező molekulák Enantiomerek,Diasztereomerek, Mezo vegyületek

29 Két vagy több kiralitás centrum esetén Enantiomerek és diasztereomerek Enantiomereknek: azok a sztereoizomerek, amelyek egymásnak teljes tükörképi párjai. Fizikai-kémiai tulajdonságai azonosak, csak az optikai aktivitásuk és az enzimekhez optikai aktivitásuk és az enzimekhez való kapcsolódásuk más. Diasztereomerek: részleges tükörképi párok, amelyekben egyes kiralitás centrumok körül a ligandumok elrendezése azonos. Különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek (pl.:oldhatóság), ezért szétválaszthatóak (desztillációval, kromatográfiával, kristályositással). n kiralitás centrum  2 n lehetséges sztereoizomerek

30 Két vagy több kiralitás centrum esetén Enantiomerek és diasztereomerek Pl.: 2 2 = 4 lehetséges sztereoizonerek enantiomerek diasztereomerek

31 Két vagy több kiralitás centrum esetén Mezo vegyületek Pl.:. 2 2 = 4 lehetséges sztereoizomer enantiomerek azonos vegyületek mezo molekulák diasztereomerek Szimmetria- sik

32 Optikai aktivitás Az enantiomerek fizikai tulajdinságai azonosak, de a poláros fény síkját azonos koncentrációjú oldatban azonos mértékben, de ellenkező irányban forgatják. minta oldat polariméter fény síkja Jobbra forgató (d) vagy (+) Balra forgató (l) vagy (–) Optikailag inaktív Optikailag aktiv

33 Optikai aktivitás Specifikus forgató-képesség hőmérséklet a forgatás mértéke fokokban küvetta hossza (dm) koncentráció (g/1OO ml) Na D -vonalának megfelelő hullámhossza Pl:(+)-2-butanol[  ] = º (–)-2-butanol– 13.5º 27 D Optikailag inaktívak lehetnek az akirális vegyületek, vagy a racém keverékek (1:1 arányú keveréke két enantiomernek).

34 Racém elegyek szétválasztása (rezolválás) Enantiomer keverék Az enantiomereket optikai forgatóképességük alapján nem lehet szétválasztani. Királis reagensekkel reagáltatva a racém keveréket, a két izomer már nem enantiomerekké, hanem diasztereomerekké alakul át, amelyeknek a fizikai tulajdonságai jelentősen különböznek. diastereomers

35 Fischer-féle ábrázolás

36 Emil Fisher (kémiai Nobel-díj, 19O2) - relatív konfigurációEmil Fisher (kémiai Nobel-díj, 19O2) - relatív konfiguráció A királis vegyületek síkbeli ábrázolásának egyik módja.A királis vegyületek síkbeli ábrázolásának egyik módja.

37 Fischer-féle ábrázolás szabályai A.) a legoxidáltabb csoport legyen legfelül, B.) a szénlánc további része található alul, C.) a láncnak a kiralitási centrumtól felfelé és lefelé rajzolt része egyaránt a sík mögött legyen. Br Cl F H

38 Királis vegyületek elnevezésére D- (+) glicerinaldehid D-glicerinaldehid a poláris fény síkját jobbra forgatja el, enantiomerje az L-glicerinaldehid balra forgatja el. L-(-) glicerinaldehid A D-glicerinaldehidben a 2 C-atom OH csoportja jobbra irandó. Az L-glicerinaldehidben a 2 C-atom OH csoportja balra irandó.

39 D-sorozatú monoszacharidok D-glicerinaldehid A legoxidáltabb C-atomtól legtávolabb eső kiralitási centrumon a D-sorozatú molekulákban az OH csoport jobbra található (megegyezően a D-glicerinaldehiddel). D-glukóz

40 L-sorozatú monoszacharidok A legoxidáltabb C-atomtól legtávolabb eső kiralitási centrumon a L-sorozatú molekulákban az OH csoport balra található (megegyezően a L-glicerinaldehiddel). L-glukóz D-glukóz

41 Fischer-féle ábrázolás Előnye: jól mutatja a konfigurációs rokonságot (D-,L- sorozat).Előnye: jól mutatja a konfigurációs rokonságot (D-,L- sorozat). Hátránya: csak bizonyos vegyületek esetében használható.Hátránya: csak bizonyos vegyületek esetében használható. Br Cl H F

42 The Cahn-Ingold-Prelog R-S nomenklatúra

43 1. A kiralitás centrumhoz fűzödő ligandumokat meghatározott szabályok szerint rangsoroljuk meghatározott szabályok szerint rangsoroljuk és 1,2,3,4 számokkal látjuk el csökkenő rang szerint. 2. A molekula modelljét a szemünk elé helyezzük úgy, hogy a 4-es számú szubsztituens a szemünktől távol legyen. 3. Ezután a ligandumokat 1,2,3 sorrendbe körüljárjuk. R. S. Cahn, Sir Christopher Ingold, and V. Prelog ábrázolási mód (1956)

44 Az atomokat a rendszámuk alapján rangsoroljuk. A legmagasabb rangú a legnagyobb rendszámú elem, ez kapja az 1-es számot, a 4-es szám pedig legkisebb rendszámú elem atomjához tartozik: I  Br  Cl  F  O  N>C>H -CCl 3 >-CHCl 2 >-CH 2 Cl Cahn-Ingold-Prelog szabályok A ligandumok rangsorolása

45 Példa: A ligandumok rangsorolása a kiralitás centrum körül: 1 > 2 > 3 > 4

46 1. A ligandumokat 1,2,3 sorrendben körüljárjuk.1. A ligandumokat 1,2,3 sorrendben körüljárjuk. - ha a körüljárás iránya az óramutató járásával megegyezik a konfigurációt “R”-el (a latin rectus=jobb) jelöljük., ha ezzel ellentétes azt nevezzük “S” (sinister=bal) konfigurációnak. Cahn-Ingold-Prelog szabályok

47 Példa: A ligandumok sorrendje: 1  2  3 Óramutató járásával egyező R Óramutató járásával ellentétes S

48 C OH H3CH3CH3CH3CH CH 3 CH 2 2-butanol enantiomerjei C HO CH 3 H CH 2 CH 3 (S)-2-Butanol (R)-2-Butanol

49 A D-L és az R-S elnevezés kapcsolata

50 A D-L és az R-S elnevezés kapcsolata D-gllicerinaldehid Az (R)-(+)-glicerinaldehidnek megegzezik a D- (+-)glicerinaldehiddel. L-glicerinaldehid Kivétel: a cisztein L-formájában R- konfigurációjú, D- formájában S-konfigurációjú. Kivétel:


Letölteni ppt "Izoméria előadó: Dr. Bak Judit. Geometriai izoméria Geometriai izoméria Izoméria Sztereoizoméria Konstituciósizoméria Diasztereomerek Optikai izoméria."

Hasonló előadás


Google Hirdetések