Szénvegyületek térbeli ábrázolása, projektív képletek. 4. Előadás Szénvegyületek térbeli ábrázolása, projektív képletek. Szerves vegyületek elnevezése. Konstitució, konfiguráció, konformáció. Az izoméria fajtái. A sztereoizoméria. A kettős kötéshez kapcsolódó izoméria jelenségek.

8. Szerkezetábrázolás Szerkezeti képletek (vegyértékelmélet, 1870) H C H H C C C H H H C C H H H C H O C H C H C N H Összevont szerkezeti képletek (1916) H H CH3 H3C CH3 CH CH3 C C CH4 CH3 H H (CH3)3 CH H2C CH2 CH HC HCN CH2 O H2C O CH2 O C2H2 N HC Elektronképletek (oktettelmélet) C H C H N HC O Cl

Kötéshossz arányos rudak, atom: gömb, tetraéder Rudas gömbmodellek (Dreiding modell) Kötéshossz arányos rudak, atom: gömb, tetraéder

Stuart-Briegleb modellek Méret- és alakhű modellek (kötéshossz, kötésszög, hatórádiusz)

Sztereoképletek

11. Szerves vegyületek elnevezése 1787 Franciaország „Méthode de nomenclarute chimique” H (gyúlékony levegő) O (élethez szükséges levegő) 1830 Név – szerkezet (név + eredet + felfedező) 1889, 1892 International Commission of the Reform of Chemical Nomenclature 34 európai kémikus, Svájc, Genf 1930 International Union of Chemistry, Liège 1945 International Union of Pure and Applied Chemistry [IUPAC] 1949-től Felülvizsgálatok 1980 közepe „Chemical Abstracts” név DE: Triviális („generic”) név

1. 2,4,4-trimetil-52-meto-5-propil-nonán Néhány IUPAC szabály 1. 2,4,4-trimetil-52-meto-5-propil-nonán 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 1. Leghosszabb C-lánc 2. Közel eső elágazás 3. Csoport név: -il, oldallánc-csoport, név: -o Alkán – alkil; alkén – alkenil; alkin – alkinil 2. 4,5-dimetil-4-hexén-2-ol 4 Alkoh -ol Oxovegyületek: -on -al 1 7 1. Leghosszabb C-lánc + kettős kötés + funkciós csoport 2. Funkciós csoport > kettős kötés > elágazás

Szerves vegyületcsaládok elnevezése

Vegyülettípusok - utótagok

Vegyülettípusok - előtagok Sokszorozás

9. Konstitúció, konfiguráció, konformáció 43 9. Konstitúció, konfiguráció, konformáció 9.1. Konstitúció: Az atomok kapcsolódási sorrendje Példa: 2-metil-propán bután 9.2. Konfiguráció: Egyetlen, azonos atomhoz kapcsolódó ligandumok egymáshoz viszonyított térbeli elrendeződésének módja. Állandó, időben nem változó jellegzetesség. Jellemzése: - központi atom - ligandumok száma - kötések hossza - kötésszög Példa: C-atom konfigurációi C(sp3) , C(sp2) , C(sp) tetraéderes planáris lineáris 9.3. Konformáció: A molekula egy, lehetséges térszerkezete, téralkata, amelyet számszerűen megadható térbeli koordinátákkal fejezhetünk ki; ezek időben változhatnak. Jellemzése: - atomok száma („központi”, „ligandum”) - kötések hossza - kötésszögek - egymással kovalens kötésben nem lévő atomok távolsága ! Példa: bután ciklohexán

Azonos összegképletű, de eltérő szerkezetű molekulák 45 10. Izoméria (Azonos részek, görög) Azonos összegképletű, de eltérő szerkezetű molekulák 10.1. Szerkezeti vagy konstitúciós izoméria Az atomok kapcsolódási sorrendje 1. Lánc-izoméria Pl. C5H12 2. Helyzeti v. szubsztitúciós izoméria Pl. C3H8O 3. Tautoméria Pl. keto-enol vinil-alkohol acetaldehid 10.2. Sztereoizoméria Azonos konstitúciójú, de eltérő térbeli elrendeződésű molekulák 1. Geometriai 2. Optikai izoméria izoméria (cisz „mellett” transz „szemben” izoméria, E-Z izoméria) 3. Konformációs izoméria

46 10.1. SZERKEZETI IZOMÉRIA 1. Lánc izoméria 2. Helyzet izoméria 3. Tautoméria: Molekulán belül egy kettős kötés és egy H-atom elhelyezkedésének kétféle módja. Jellemzés: A tautomerek képesek egymásba átalakulni. Dezmotrópia: Tautomerek elválaszthatósága. Típusai: 3.1. Allén-allilén allén ~6kJ/mol allilén 3.2. Keto-enol (oxo-vegyületek, telítetlen alkohol) keto ~65kJ/mol enol 3.3 Nitrozo-oxim nitrozo oxim 3.4. Ciánamid-karbodiimid

47 10.2. SZTEREOIZOMÉRIA 10.2.1. Geometriai izoméria 10.2.2. Optikai izoméria Ciklizáltság v. kettős kötés Aszimmetrikus v. részleges kettős kötés. Disszimmetrikus (csak szimmetriatengely van) Pl. 1,2-dimetil-ciklopropán Királis vegyületek Csak az optikai aktivitás „irányában” különböznek az enantiomerek. transz cisz Minden más fizikai, kémiai tulajdonság azonos. Azonos energiatartalom. transz cisz pl. 2-butén 10.2.3. Konformációs izoméria * *

48 10.2.1. GEOMETRIAI IZOMÉRIA Jellemzése: 1. A cisz-transz izomerek közvetlenül össze nem kapcsolt atomjaik egymástól való távolságában különböznek. 2. Energiatartalmuk, fizikai és kémiai tulajdonságaik egymástól különböznek. Leírása, nomenklatúra: 1. Cisz-transz rendszer Ha van H (=a), akkor ennek helyzete szerint, ha nincs, „jobb” vs. „rosszabb” ligandum helyzete szerint. 2. E-Z rendszer olajsav (Z) (E) A szubsztituensek atomszáma szerint: Magasabb rendszámú atom van azonos oldalon Z (zusammen) Magasabb rendszámú atom van ellenkező oldalon E (entgegen)

2. Cikloolefinek C3-C7 csak cisz, C8-tól cisz/transz 49 Típusai 1. Olefinek 2. Cikloolefinek C3-C7 csak cisz, C8-tól cisz/transz 3. Kumulált triének cisz transz 2,3,4-hexatrién 4. Konjugált diének 3 izomer 4 izomer 2 3 4 5 1 sp2 sp3 transz-transz cisz-cisz transz-cisz cisz-transz

• anellációs C-atom 50 5. Oximok op. 35ºC op. 130ºC benzal oxim (szin) (anti) 6. Cikloparaffinek [szteroidok] • anellációs C-atom C-C kötések ekvatoriális – ekvatoriális op. -31ºC dekalin transz op. -43ºC kevésbé stabil C-C kötések axiális – ekvatoriális cisz flexibilisebb 7. Karbonsav amidok [peptidek] cisz (E) transz (Z) SZERKEZETI FELTÉTELEK 1. A C-atomhoz különböző szubsztituensek kapcsolódnak. 2. Kettős kötés, vagy konjugált kötés, vagy rögzített struktúra léte (pl. olefin, amid, cikloparaffin)

59 MOLEKULÁK KIRALITÁSCENTRUM NÉLKÜL ALLÉN-IZOMÉRIA /DISSZIMETRIKUS/ CH2=C=CH2 CH2=C=C=CH2 (kumulált diének) (kumulált triének) C(sp2) b a b a b a b a ‘cisz’ C(sp) a b a b b a b a ‘transz’ optikai izomerek királis molekulák geometriai izomerek akirális molekulák BIFENIL-IZOMÉRIA /DISSZIMETRIKUS/ bifenil HEXAHELICÉN-IZOMÉRIA ld. 9.2.2. Optikai izoméria optikai izomerek királis molekulák