Chemia organiczna. Stereochemia. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Podobne dokumenty
Chemia organiczna. Stereochemia. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

4. Stereoizomeria. izomery. konstytucyjne różne szkielety węglowe, różne grupy funkcyjne różne położenia gr. funkcyjnych

7-9. Stereoizomeria. izomery. konstytucyjne różne szkielety węglowe, różne grupy funkcyjne różne położenia gr. funkcyjnych

RJC # Alk l a k ny n Ster St eoi er zom eoi er zom y er Slides 1 to 30

Izomerię konstytucyjną można podzielić na podgrupy a) izomeria szkieletowa, która polega na różnej budowie szkieletu węglowego cząsteczek Przykład:

Stereochemia Jak przedstawiamy cząsteczkę z węglem tetraedrycznym:

Stereochemia Ułożenie atomów w przestrzeni

STEREOCHEMIA ORGANICZNA

IZOMERIA Izomery - związki o takim samym składzie lecz różniące się budową

STEREOCHEMIA ORGANICZNA

Izomeria cukrów prostych

IZOMERIA OPTYCZNA. Znaczenie izomerii optycznej.

Materiały do zajęć dokształcających z chemii organicznej

STEREOCHEMIA ORGANICZNA

Spis treści ELEMENTY STEREOCHEMII

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

RJC # Defin i i n c i ja

Węglowodany (Cukry) Część 1. Związki wielofunkcyjne

Węglowodany. Monosacharydy Oligosacharydy Polisacharydy. Skrobia Celuloza Glikogen. Aldopentozy (ryboza) Disacharydy. Ketopentozy (rybuloza)

CO_05_W: Stereochemia

Ćwiczenie 9 Wyznaczanie skręcalności właściwej sacharozy, glukozy i fruktozy (zjawisko inwersji)

Zagadnienia na Konkurs Chemiczny, który w ramach Akademii Ciekawej Chemii odbędzie się 26 maja, godz

Różnorodny świat izomerów powtórzenie wiadomości przed maturą

Elementy chemii organicznej

Oznaczenia konfiguracji absolutnej związków konformacyjnie labilnych

Budowa przestrzenna alkanów

O MATURZE Z CHEMII ANALIZA TRUDNYCH DLA ZDAJĄCYCH PROBLEMÓW

Politechnika Wrocławska Wydział Chemiczny Zakład Materiałów Polimerowych i Węglowych. Analiza składu enancjomerów

Podstawy Chemii. Zarys chemii organicznej. Dr inż. Marcin Libera

Polarność cząsteczek

Deskryptory molekularne

Zestaw pytań egzaminu inŝynierskiego przeprowadzanego w Katedrze Fizykochemii i Technologii Polimerów dla kierunku CHEMIA

Wykład 1. Struktura i wiązania w cząsteczkach organicznych

PRZYKŁADOWE ZADANIA WĘGLOWODORY

Struktura biomakromolekuł chemia biologiczna III rok

Alkeny - reaktywność

C H N O L B I O T E ORGANICZNA I A. Hybrydyzacja. Atom węgla. Hybrydyzacja sp 3. Hybrydyzacja sp 2. Hybrydyzacja sp

BIOCHEMIA! Kierunek: Technologia Żywności # i Żywienie Człowieka# semestr III #

Makrocząsteczki. Przykłady makrocząsteczek naturalnych: -Polisacharydy skrobia, celuloza -Białka -Kwasy nukleinowe

RJC # Konf n ig i ur u ac a ja a a bs b olu l t u na

Wskaż grupy reakcji, do których można zaliczyć proces opisany w informacji wstępnej. A. I i III B. I i IV C. II i III D. II i IV

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Zdzisław Głowacki. Zakres podstawowy i rozszerzony. Odpowiedzi i rozwiązania zadań. Rozdział 1. Powinno być

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2010/2011

CHEMIA 10 WĘGLOWODORY I ICH FLUOROWCOPOCHODNE. ALKOHOLE I FENOLE. IZOMERIA. POLIMERYZACJA.

Test sprawdzający z chemii do klasy I LO i technikum z działu Budowa atomu i wiązania chemiczne

Modele: kulkowy i czaszowy: wzór półstrukturalny: H 2 C=CH 2. Obecność wiązania podwójnego sygnalizuje końcówka nazwy "-en" Wzór strukturalny:

LCH 1 Zajęcia nr 60 Diagnoza końcowa. Zaprojektuj jedno doświadczenie pozwalające na odróżnienie dwóch węglowodorów o wzorach:

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. I

CHEMIA ORGANICZA - węglowodory. Podział węglowodorów

Podstawy chemii organicznej. T. 1 / Aleksander Kołodziejczyk, Krystyna Dzierzbicka. wyd. 3. Gdańsk, Spis treści

Pochodne węglowodorów, w cząsteczkach których jeden atom H jest zastąpiony grupą hydroksylową (- OH ).

H H H. Wzór "płaskostrukturalny": Wzór klinowy: H H. Model kulkowy cząsteczki: (obrazuje długosci wiązań, kąty między wiązaniami)

Wyróżnione wymagania programowe odpowiadają wymaganiom ogólnym i szczegółowym zawartym w treściach nauczania podstawy programowej.

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

I. Substancje i ich przemiany

CHEMIA 10. Oznaczenia: R - podstawnik węglowodorowy, zwykle alifatyczny (łańcuchowy) X, X 2 - atom lub cząsteczka fluorowca

Kryteria ocen z chemii w klasie I gimnazjum. Chemia Nowej Ery, część 1, wydawnictwo: Nowa Era. I. Substancje i ich przemiany

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1. I. Substancje i ich przemiany

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.1. I. Substancje chemiczne i ich przemiany

Rozdział 9. Odpowiedzi i rozwiązania zadań. Chemia organiczna. Zdzisław Głowacki. Zakres podstawowy i rozszerzony

CHEMIA 12. Wzorcem konfiguracji względnej H C * OH HO C * H (odmiany L i D) jest aldehyd glicerynowy CH 2 OH CH 2 OH

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z CHEMII 2013/2014

Wymagania programowe na poszczególne oceny

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania oceny klasyfikacyjnej z chemii klasa trzecia -chemia organiczna

Ocena dobra [ ] Uczeń:

SUBSTANCJE CHEMICZNE I ICH PRZEMIANY

CHEMIA KLASA Chemia organiczna jako chemia związków węgla. 2. Węglowodory

1. Chemia organiczna jako chemia związków węgla. 2. Węglowodory

Wyróżnione wymagania programowe odpowiadają wymaganiom ogólnym i szczegółowym zawartym w treściach nauczania podstawy programowej.

Ocena dobra [ ] Uczeń:

Wyróżnione wymagania programowe odpowiadają wymaganiom ogólnym i szczegółowym zawartym w treściach nauczania podstawy programowej.

Alkeny. Wzór ogólny alkenów C n H 2n. (Uwaga identyczny wzór ogólny mają cykloakany!!!)

Skręcenie płaszczyzny polaryzacji światła w cieczach (PF13)

I. Właściwości wody: II. Stany skupienia wody. Na dnie zbiornika wodnego jest zawsze temperatura 4 O C (największa gęstość wody).

OBLICZENIA STECHIOMETRIA STECHIOMETRIA: INTERPRETACJA ILOŚCIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH

59 Olimpiada Chemiczna I etap PRÓBA. 10 października 2012, 10:00 15:00. redagowanie treści: Kuba Skrzeczkowski

Alkany i Cykloalkany C n H 2n+2

Elementy chemii organicznej

Przedmiot: chemia Klasa: IIa, IIb Nauczyciel: Agata SROKA Wymagania programowe na poszczególne oceny. II. Wewnętrzna budowa materii

ZAAWANSOWANE METODY USTALANIA BUDOWY ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH. Witold Danikiewicz. Instytut Chemii Organicznej PAN ul. Kasprzaka 44/52, Warszawa

Ocenę niedostateczną otrzymuje uczeń, który: Ocenę dopuszczającą otrzymuje uczeń, który: Ocenę dostateczną otrzymuje uczeń, który:

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

Karty pracy dla uczniów, plansze ze wzorami kwasów, sprzęt i odczynniki niezbędne do wykonania doświadczeń.

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Wymagania programowe: Gimnazjum chemia kl. II

Wymagania programowe na poszczególne oceny. I. Substancje i ich przemiany. Ocena bardzo dobra. Ocena dostateczna. Ocena dopuszczająca.

WYMAGANIA NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE SZKOLNE Z CHEMII klasa I

Cukry. C x H 2y O y lub C x (H 2 O) y

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

POLIMERYZACJA KOORDYNACYJNA

ANALIZA WYNIKÓW MATURY 2017 Z CHEMII

WYMAGANIA EDUKACYJNE KLASA 3B - CHEMIA 2018/19. Chemia organiczna jako chemia związków węgla

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny: I. Substancje i ich przemiany

Wymagania programowe na poszczególne oceny w klasie pierwszej. I. Substancje i ich przemiany

CHEMIA KLASA III LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO - wymagania edukacyjne. zakres rozszerzony

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny - klasa I a, I b, I c, I d. I. Substancje i ich przemiany. Ocena dopuszczająca [1]

Transkrypt:

Chemia organiczna Stereochemia Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Chemia organiczna jest nauką, która zajmuje się poszukiwaniem zależności pomiędzy budową cząsteczki a właściwościami związku. Ta część chemii organicznej, która dotyczy trójwymiarowej struktury cząsteczki nazywa się stereochemią. Izomery (gr. isos równy) związki mające ten sam wzór sumaryczny, ale odmienne właściwości fizyczne i chemiczne. Izomery są różnymi związkami, ponieważ mają odmienną strukturę cząsteczek 2

alkohol etylowy eter dimetylowy C C O C O C wzór sumaryczny C 2 6 O masa cząsteczkowa 46 alkohol etylowy eter dimetylowy temperatura wrzenia 78 o C - 24 o C stan skupienia ciecz gaz reakcja z I C 2 6 I C 3 I reakcja z Na met. C 2 6 ONa - C 3 C 3 C C C C C 3 C 3 cis-2-buten temp. wrz. +4 o C trans-2-buten temp. wrz. +1 o C 3

IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Optyczna Ukladów łańcuchowych Geometryczna Układów cyklicznych 4

Izomeria konstytucyjna izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Optyczna Ukladów łańcuchowych Geometryczna Układów cyklicznych 5

Izomeria konstytucyjna IZOMERIA Izomeria łańcuchowa izomery tworzą łańcuchy proste i rozgałęzione KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Konfiguracyjna Optyczna Geometryczna Konformacyjna Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych Konfiguracja absolutna DL C 3 C 3 -C 2 -C 2 -C 2 -C 3 C 2 -C-C 3 C 3 n-pentan izopentan 6

Izomeria konstytucyjna IZOMERIA Izomeria grup funkcyjnych: Łańcuchowa cząsteczka zawiera różne grupy funkcyjne zbudowane z atomów tych samych pierwiastków KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych Grup funkcyjnych Położenia STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Konfiguracyjna Optyczna Geometryczna Konformayjna Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych Konfiguracja absolutna DL C = O C O C 2 O aldehyd glicerynowy C 2 O C = O C 2 O dihydroksyaceton 7

Izomeria konstytucyjna IZOMERIA Izomeria położenia: różne położenia podstawników w łańcuchu lub pierścieniu KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Konfiguracyjna Optyczna Geometryczna Konformacyjna Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych Konfiguracja absolutna DL glukozo-1-fosforan glukozo-6-fosforan 8

Stereoizomeria poszczególne stereoizomery różnią się sposobem rozmieszczenia atomów w przestrzeni (przy identycznej kolejności łączenia się tych atomów ze sobą) IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Optyczna Ukladów łańcuchowych Geometryczna Układów cyklicznych 9

Stereoizomeria IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Stereoizomeria konfiguracyjna: izomery różnią się przestrzennym położeniem wiązań kowalencyjnych. Optyczna Geometryczna Stereoizomeria konformacyjna izomery różnią się wzajemnym położeniem grup funkcyjnych, w wyniku rotacji podstawników wokół wiązania. Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych 10

CZYNNOŚĆ OPTYCZNA substancję określa się jako optycznie czynną, jeżeli wykazuje ona zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji światła. Światło spolaryzowane jest to światło, którego drgania zachodzą tylko w jednej z wielu możliwych płaszczyzn (np. po przejściu przez soczewkę polaryzacyjną lub pryzmat Nicola). Jean Baptiste Biot odkrył zjawisko czynności optycznej (1815 r.) Louis Pasteur roztwory kryształów tego samego związku mogą się różnić skręcalnościa optyczną. Istnieją zatem izomery, które różnią się jedynie tym, że jeden stanowi lustrzane odbicie drugiego. Skręcają one płaszczyznę polaryzacji światła w przeciwnych kierunkach. Polarymetr urządzenie służące do wykrywania oraz pomiaru stopnia skręcalności płaszczyzny światła spolaryzowanego 11

Izomeria optyczna Substancja prawoskrętna (+) powoduje skręcanie płaszczyzny światła spolaryzowanego w prawo Substancja lewoskrętna (-) powoduje skręcanie płaszczyzny światła spolaryzowanego w lewo KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia IZOMERIA STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Konfiguracyjnaa Optyczna Geometryczna Konformacyjna Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych Konfiguracja absolutna DL 12

Izomeria optyczna enancjomery (gr.- enantio przeciwny) izomery będące wzajemnymi odbiciami lustrzanymi, które nie dają się na siebie nałożyć, czyli są chiralne. płaszczyzna lustrzana 13

ENANCJOMERY właściwości fizykochemiczne. Enancjomery mają identyczne właściwości fizyczne z wyjątkiem kierunku skręcania płaszczyzny swiatła spolaryzowanego. Skręcalność ma taką samą wartość, ale w przeciwnych kierunkach Enancjomery wykazują identyczne właściwości chemiczne i biologiczne z wyjątkiem ich zachowania się w stosunku do optycznie czynnych reagentów 14

ENANCJOMERY. Centrum chiralności atom węgla, do którego przyłączone są cztery różne podstawniki. Koniecznym i dostatecznym warunkiem enancjomerii jest chiralność, czyli niemożność nałożenia przedmiotu na jego lustrzane odbicie. Jest to także warunek konieczny (ale nie dostateczny) wystąpienia czynności optycznej. Istnienie lub brak centrum chiralności nie stanowi kryterium chiralności (struktura mezo). 15

Struktura mezo jest to związek, którego cząsteczki dają się nakładać na swoje lustrzane odbicia, mimo że zawierają centra chiralności. Związek mezo jest optycznie nieczynny. C 3 C 3 3 2 C 3 C * C * C 3 2,3-dichlorobutan C 3 C 3 płaszczyzna lustrzana Odmiana racemiczna mieszanina równych ilości enancjomerów. Odmiana racemiczna jest optycznie nieczynna 16

Kwas winowy kwas (+)-winowy (naturalny) kwas (-)-winowy kwas mezo-winowy w 175 C tworzą racemat 17

DIASTEREOIZOMERY są to izomery nie będące wzajemnymi odbiciami lustrzanymi 3 2 C 2 5 * C * C C 3 C 3 C 3 2,3-dichloropentan C 2 5 C 2 5 płaszczyzna lustrzana diastereoizomery (konstytucyjne) - zawierają co najmniej dwa centra stereogeniczne, z których co najmniej jedno ma taką samą konfigurację. 18

C 3 C 2 C * C * C 3 2,3-dichloropentan C 3 C 3 C 3 C 3 C 2 5 C 2 5 C 2 5 C 2 5 płaszczyzna lustrzana płaszczyzna lustrzana C 3 C 3 C 3 C 2 5 C 2 5 C 2 5 C 3 C 2 5 nienakładalne enancjomery nienakładalne enancjomery 19

DIASTEREOIZOMERY Mają podobne właściwości chemiczne, ponieważ należą do tej samej klasy związków. Mają różne właściwości fizyczne: temperaturę wrzenia temperaturę topnienia rozpuszczalność gęstość wartość współczynnika załamania światła różną skręcalność właściwą (jej znak może być ten sam lub przeciwny, a niektóre z nich mogą być optycznie nieczynne) 20

STEREOIZOMERY Maksymalna liczba możliwych stereoizomerów (enancjomerów i diastereoizomerów) danego związku jest równa 2 n, gdzie n jest liczbą centrów chiralności 21

Izomeria geometryczna IZOMERIA Izomery geometryczne są diastereoizomerami różniącymi się względnym KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia położeniem podstawników połączonych z atomami związnymi wiązaniem podwójnym lub połączonych z płaskim pierścieniem. Mogą tworzyć konfigurację: cis podstawniki są usytuowane po tej samej stronie wiązania podwójnego lub pierścienia trans podstwaniki znajduja się po przeciwnych stronach płaszczyzny wiązania podwójnego lub pierścienia STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Konfiguracyjna Optyczna Geometryczna Konformacyjnaa Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych Konfiguracja absolutna DL 22

Izomeria geometryczna Br Br C C C C C C C C Br Br cis trans cis trans 1,2-dichloroetan 1,2-dibromoetan temp. wrz. 60 o C temp. wrz. 48 o C temp. wrz. 110 o C temp. wrz. 108 o C temp. topn. -80 o C temp. topn. -50 o C temp. topn. -53 o C temp. topn. -6 o C 23

Izomeria geometryczna Kwas oleinowy Kwas elaidynowy kwas fumarowy OOC C kwas maleinowy C COO trans C COO C COO cis 24

Właściwości izomerów geometrycznych Izomery geometryczne mają takie same grupy funkcyjne - wykazują podobne właściwości chemiczne. Izomery geometryczne różnią się właściwościami fizycznymi: temperaturą topnienia temperaturą wrzenia wartościami współczynnika załamania światła rozpuszczalnością gęstością 25

Izomeria konformacyjna IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Optyczna Ukladów łańcuchowych Stereoizomery konformacyjne różnią się wzajemnym położeniem grup funkcyjnych, które jest wynikiem rotacji podstawników wokół pojedynczego wiązania. Geometryczna Układów cyklicznych 26

Izomeria konformacyjna IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Konformacja układów łańcuchowych: naprzeciwległa Optyczna Geometryczna naprzemianległa Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych 27

Izomeria konformacyjna IZOMERIA KONSTUTYCJA Izomery różnią się rodzajem i sekwencją wiązań kowalencyjnych STEREOIZOMERIA Izomery posiadają identyczną konstytucję, ale różnią się przestrzennym rozmieszczeniem atomów Łańcuchowa Grup funkcyjnych Położenia Konfiguracyjna Konformacyjna Konfiguracja absolutna DL Konformacja układów cyklicznych: łódkowa krzesełkowa Optyczna Geometryczna Ukladów łańcuchowych Układów cyklicznych 28

Stereochemia układów alicyklicznych Układy alicykliczne mogą tworzyć konfiguracje: cis podstawniki (lub atomy wodoru) przy węglach łączących obydwa pierścienie znajdują się po jednej stronie wiązania kowalencyjnego wspólnego dla obu pierścieni; jeden pierścień ma konformację krzesełkową, a drugi łódkową trans podstawniki (lub atomy wodoru) przy węglach łączących obydwa pierścienie znajdują się po przeciwnych stronach wiązania kowalencyjnego wspólnego dla obu pierścieni; oba pierścienie mają konformacje łódkową cis dekalina trans dekalina 29

Stereochemia układów alicyklicznych trans dekalina cis dekalina 30