1. regole per la priorità dei sostituenti al centro stereogenico in ordine di precedenza

(1)

Stereochimica

(2)

La vita è dominata da azioni dissimmetriche;

mi sento persino di affermare che tutte le specie viventi, siano nella loro struttura, nelle loro forme esterne, funzioni primordiali della dissimmetria

Cosmica. 1854 Louis Pasteur

(3)

Chiralità molecolare:

Enantiomeri

(4)

Isomeri

stereoisomeri Isomeri

costituzionali

(5)

diastereomeri enantiomeri

Isomeri

stereoisomeri Isomeri

costituzionali

(6)

Una molecola è chirale se non è sovrapponibile alla sua immagine speculare.

Una molecola è achirale se è sovrapponibile alla propria immagine speculare

Chiralità

(7)

(8)

Br

Cl

H

F

Il bromoclorofluorometano è chirale

Non è

sovrapponibile alla sua

immagine speculare.

(9)

Br

Cl

H

F

H

Cl

Br

F

Per rendercene conto, ruotiamo il modello di 180° attorno all’asse verticale

Il bromoclorofluorometano è chirale

(10)

Br

Cl

H

F

H Cl

Br

F Il bromoclorofluorometano è chirale

(11)

Da un altro punto di vista

(12)

sono enantiomeri l’uno dell’altro e

immagini speculari non sovrapponibili si chiamano ENANTIOMERI

Enantiomeri

(13)

Il clorodifluorometano è achirale

(14)

Le due

strutture sono immagini

speculari, ma non sono

enantiomeri perchè

possono

sovrapporsi l’uno sull’altro Il clorodifluorometano

è achirale

(15)

Il “Centro Stereogenico”

(16)

E’ un atomo di carbonio con 4 sostituenti diversi

chiamato anche:

centro chirale

centro asimmetrico stereocentro

Il Centro Stereogenico

w

x y

z C

(17)

Una molecola con uno stereocentro è chirale Il Bromoclorofluorometano è un esempio

Chiralità e Centri Stereogenici

Cl F

Br H C

(18)

CH₃

OH H

C CH₂CH₃

Chiralità e Centri Stereogenici

Una molecola con uno stereocentro è chirale il 2-butanolo è un altro esempio

(19)

Esempi di molecole con uno stereocentro

CH₃ C

CH₂CH₃

CH₂CH₂CH₂CH₃ CH₃CH₂CH₂

un alcano chirale

(20)

Linalolo, un alcolo chirale di origine naturale OH

(21)

1,2-Epossipropane: un centro stereogenico può far parte di un ciclo

O

H₂C CHCH₃

sono legati allo stereocentro:

—H

—CH₃

—OCH₂

—CH₂O

(22)

limonene:

centro stereogenico incluso nell’anello CH₃

H C

CH₃

CH₂

sono legati al centro stereogenico:

—H

—CH₂CH₂

—CH₂CH=

—C=

(23)

Risulta chirale per sostituzione isotopica CH₃

D C

T H

(24)

Una molecola con un solo centro stereogenico DEVE essere chirale

Tuttavia, una molecola con due o più centri stereogenici può essere o può non essere

chirale

(25)

Simmetria nelle strutture achirali

(26)

Requisiti di simemtria per strutture achirali Ogni molecola con un piano o

un centro di simmetria deve essere achirale.

(27)

Una piano di simmetria biseca una molecola in due metà speculari. Il Clorodifluorometano

ha un piano di simmetria.

Piano di Simmetria

(28)

Una piano di simmetria biseca una molecola in due metà speculari. Il Clorodifluorometano

ha un piano di simmetria.

(29)

Un piano di simmetria biseca una molecola

in due metà speculari. L’ 1-Bromo-1Cloro-2-Fluoroetene ha un piano di simmetria.

(30)

Una piano di simmetria biseca una molecola

in due metà speculari. L’ 1-Bromo-1Cloro-2-Fluoroetene ha un piano di simmetria.

(31)

Un punto in un centro di una molecola è un centro di

simmetria se una linea che va da esso verso

un elemento,

prolungata in egual misura nella direzione opposta,

incontra un elemento identico

Centro di Simmetria

(32)

Un punto in un centro di una molecola è un centro di

simmetria se una linea che va da esso verso

un elemento,

prolungata in egual misura nella direzione opposta,

incontra un elemento identico

Centro di Simmetria

(33)

Le Regole di Cahn Ingold Prelog:

Il Sistema di Notazione R-S

(34)

1. regole per la priorità dei sostituenti al centro stereogenico in ordine di precedenza

decrescente

2. una convenzione per orientare le molecole in modo che la priorità dei sostituenti

possa essere paragonata e ordinata.

Questo sistema fu usato e messo a punto da R. S. Cahn, Sir Christopher Ingold, e V. Prelog.

Per specificare la configurazione assoluta di una molecola ci vogliono 2 requisiti

(35)

1. Attribuire le priorità ai sostituenti al centro

stereogenico secondo le stesse regole usate

per la notazione E-Z e cioè ordinarli per numero atomico decrescente.

2. Orientare la molecola in modo che il sostituente a priorità più bassa punti al di sotto del piano.

Le regole di Cahn-Ingold-Prelog

(36)

3 4

2 1

Esempio

4 3

2 1

Ordine di priorità:

4 > 3 > 2 > 1

(37)

3. Se seguendo con lo sguardo l’ordine decrescente delle priorità si effettua una rotazione oraria,

la configurazione assoluta è R. Se il senso è antiorario, la configurazione è S

Le regole di Cahn-Ingold-Prelog

1. Attribuire le priorità ai sostituenti al centro

stereogenico secondo le stesse regole usate per la notazione E-Z.

2. Orientare la molecola in modo che il sostituente a priorità più bassa punti al di sotto del piano.

(38)

3 4

2 1

Esempio

4 3

2 1

Ordine di priorità decrescente:

4  3  2 orario

R antiorario

S

(39)

(S)-2-Butanolo C OH H₃C

H CH₃CH₂

Enantiomeri del 2-butanolo

HO C

CH₃ H

CH₂CH₃

(R)-2-Butanolo

(40)

Importantissimo! Due composti diversi che ruotano la luce polarizzata

con lo stesso segno della rotazione

non hanno necessariamente la stessa configurazione

(41)

H H₃C

H H

Stereocentro in un ciclo

R

—CH₂C=C > —CH₂CH₂> —CH₃ > —H

(42)

Proiezioni di Fischer

• Lo scopo delle proiezioni di Fischer è di mostrare la configurazione del centro

stereogenico senza la necessità di disegnare linee spesse o tratteggiate o di costruire

modelli.

(43)

Regole per le proiezioni di Fischer

Sistemare la molecola in modo che i

legami orizzontali al centro stereogenico puntino sopra il piano e quelli verticali

puntino al di sotto.

Br Cl

F

H

(44)

La proiezione di una molecola su un foglio è una croce. In questo modo si intende che legami orizzontali vengono al di sopra del foglio,

mentre i verticali puntano al di sotto.

Br Cl

F H

(45)

Br Cl

F H

La proiezione di una molecola su un foglio è una croce. In questo modo si intende che legami orizzontali vengono al di sopra del foglio,

mentre i verticali puntano al di sotto.

(46)

Proprietà fisiche degli Enantiomeri

(47)

Uguali:

punto di fusione, d’ebollizione, densità, etc

Diversi:

proprietà che dipendono dalla forma della molecola (proprietà bio-fisiologiche) possono essere differenti

Proprietà fisiche degli enantiomeri

(48)

O O

CH₃ CH₃

H₃C CH₂ H₃C CH₂ Odore

(–)-Carvone olio di menta

(+)-Carvone caraway seed oil

(49)

L’Ibuprofene è chirale, ma è normalmente venduto come miscela racemica. L’enantiomero S è

l’unico responsabile per le sue proprietà analgesiche e antiinfiammatorie

Farmaci chirali

CH₂CH(CH₃)₂ H₃C H

C

O C HO

(50)

Proprietà delle Molecole Chirali:

Attvità Ottica

(51)

Una sostanza è attiva otticamente se ruota la luce polarizzata

Affinchè una sostanza esibisca attività ottica,

essa deve essere chirale e un enantiomero deve essere in eccesso rispetto all’altro.

Gli enantiomeri si differenziano per il senso di rotazione del piano della luce polarizzata

Attività Ottica

(52)

Luce

ha proprietà ondulatorie

c’è incremento e decremento periodico nella sua intensità

(53)

Luce

l’attività ottica è misurata alla lunghezza d’onda di 589 nm

questa è la lunghezza della luce gialla di una

lampada al sodio ed è chiamata linea D del sodio.

(54)

Luce Polarizzata

La luce ordinaria (non polarizzata) consiste di molti

raggi che oscillano in piani diversi

La luce polarizzata nel piano consiste di un solo raggio che oscilla in un piano unico

(55)

Polarizzazione della Luce

(56)

prisma di Nicol

(57)

prisma di Nicol

(58)

Rotazione della luce polarizzata

(59)

(60)

(61)