1 / 50

Izoméria előadó: Dr. Bak Judit

Izoméria előadó: Dr. Bak Judit. Optikai izoméria. Diasztereomerek. Konformáció. Geometriai izoméria. Geo metriai izoméria. Izoméria. Sztereoizoméria. Konstituciós izoméria. Izoméria.

jayden
Download Presentation

Izoméria előadó: Dr. Bak Judit

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Izomériaelőadó: Dr. Bak Judit

  2. Optikai izoméria Diasztereomerek Konformáció Geometriai izoméria Geometriai izoméria Izoméria Sztereoizoméria Konstituciós 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(3366319) • -a zárójel előtt a szénatomszáma, a zárójelben az izomerek száma látható

  4. I. Konstituciós izoméria1. Kapcsolódási izoméria2. Helyzeti izoméria3. Tautoméria

  5. El nem ágazó szénláncú alkánok nevezék tana: CH4 metán C2H6 etán C3H8 propán C4H1O bután C5H12 pentán C6H14 hexán C7H16 heptán C8H18 oktán C9H2O nonán C1OH22 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) I.1. Helyzeti izomériaSzerves vegyületek elnevezése

  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 CH2=CH-CH2-CH3 1-butén CH3-CH=CH-CH3 2-butén • 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

  9. I.3. TautomériaAz 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-transz izoméria Cisz-izomer: a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt “pillératomok” azonos oldalán helyezkedik el. Transz-izomer: a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt “pillératomok”ellentétes oldalán helyezkedik el. trans-1,2-

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

  17. III. SztereoizomériaOptikai izoméria

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

  19. Kiralitás 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.

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

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

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

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

  24. Enantiomerek A teljes tükörképi párokatmás néven enantiomereknek nevezzük.

  25. H CH3 CH2CH3 C OH Egy kiralitás centrumú molekula Például: 2-Butanol

  26. CH3 CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2 C CH2CH3 Egy kiralitás centrummal rendelkező molekula 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 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  2n lehetséges sztereoizomerek

  30. Két vagy több kiralitás centrum esetén Enantiomerek és diasztereomerek Pl.: 22 = 4 lehetséges sztereoizonerek enantiomerek enantiomerek diasztereomerek

  31. Két vagy több kiralitás centrum esetén Mezo vegyületek Pl.:. 22 = 4 lehetséges sztereoizomer Szimmetria- sik azonos vegyületek mezo molekulák enantiomerek diasztereomerek

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

  33. 27 D Pl: (+)-2-butanol [a] = + 13.5º (–)-2-butanol – 13.5º Optikai aktivitás Specifikus forgató-képesség hőmérséklet a forgatás mértéke fokokban küvetta hossza (dm) koncentráció (g/1OO ml) Na D -vonalának megfelelő hullámhossza 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. Fischer-féle ábrázolás • Emil Fisher (kémiai Nobel-díj, 19O2) - relatív konfiguráció • A királis vegyületek síkbeli ábrázolásának egyik módja.

  37. Fischer-féle ábrázolás szabályai H Cl Br F 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.

  38. Királis vegyületek elnevezésére D-glicerinaldehid a poláris fény síkját jobbra forgatja el, enantiomerje az L-glicerinaldehid balra forgatja el. D- (+) glicerinaldehid 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 A legoxidáltabb C-atomtól legtávolabb eső kiralitási centrumon a D-sorozatú molekulákban az OH csoport jobbra található (megegyezően a D-glicerinaldehiddel). D-glicerinaldehid 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. H Br Cl F Fischer-féle ábrázolás • Előnye: jól mutatja a konfigurációs rokonságot (D-,L- sorozat). • Hátránya: csak bizonyos vegyületek esetében használható.

  42. The Cahn-Ingold-PrelogR-S nomenklatúra

  43. R. S. Cahn, Sir Christopher Ingold, and V. Prelog ábrázolási mód (1956) 1. A kiralitás centrumhoz fűzödő ligandumokat 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.

  44. Cahn-Ingold-Prelog szabályokA ligandumok rangsorolása 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 -CCl3 >-CHCl2 >-CH2Cl

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

  46. Cahn-Ingold-Prelog szabályok • 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.

  47. 4 4 1 2 2 1 3 3 Óramutató járásával ellentétes Óramutató járásával egyező R S Példa: A ligandumok sorrendje:12 3

  48. H H CH2CH3 CH3CH2 C HO C OH CH3 H3C (S)-2-Butanol (R)-2-Butanol 2-butanol enantiomerjei

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

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

More Related