1 / 24

IV. ISOMERISM AND STEREOCHEMISTRY

IV. ISOMERISM AND STEREOCHEMISTRY. ISOMERISM . Isomers are molecules with the same number and kinds of atoms but different arrangements of the atoms. Structural (or constitutional) isomers have the same molecular formula but different structural formulas.

mandel
Download Presentation

IV. ISOMERISM AND STEREOCHEMISTRY

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. IV. ISOMERISM AND STEREOCHEMISTRY • ISOMERISM • Isomers are molecules with the same number and kinds of atoms but different arrangements of the atoms. • Structural (or constitutional) isomers have the same molecular formula but different structural formulas. • Stereoisomers: Isomers with same attachment of atoms but different arrangements of atoms in space. • Conformational isomers: Interconvertible by rotation about single bonds. • Configurational isomers: not interconvertible by rotation, only by breaking and making bonds. • Chiral: mirror image not superimposable on itself. • AChiral: molelcule and mirror image are identical. • Enantiomers: mirror images: have opposite configurations at all stereogenic centers. • Diastereomers: stereoisomers but not mirror images; have same configuration at one or more centers, but differ at the remaining stereogenic centers.

  2. 1 1 1 2 CH3 CH3 CH3H C=C C=C C=C C=C 2 2 2 1 H CH3 H H Z E ICH2 CH3 CH3CHCl Br CH3CH2 H C=C C=C C=C H3C CH3 Br2CH H H3C CH3 Ph CH2CH2CH3 CH3CH2 CH3 C=C C=C H3C CN CH2=CH H • GEOMETRIC ISOMERS (1) trans-2-Butene (2) cis-2-Butene (3) (4) (5) (E)-3-Methyl-2- pentene (6) (Z)-2-Bromo-4-chloro- 3-methyl-2-pentene (7) (Z)-1,1-Dibromo-2- iodomethyl-2-butene (8) (E)-3-Ethyl-1,3-pentadiene • (9) • (E)-2-Phenyl-3-cyano-2-hexene

  3. CHO OHC COOH HOOC C C C C HOH2C CH2OH CH3 H3C H OH H HOH HO H HO Ph Ph Ph Ph C C Cl H H Cl CH3 CH3 H3C Cl H HCl CH3 • CHIRALITY (10) Lactic acid (11) Glyceraldehyde (12) (13)

  4. CHO CHO HO H H OH CH2OH CH2OH H H C C Cl Br F F Br Cl • OPTICAL ISOMERS POLARIMETER OPTICAL ROTATION SPECIFIC ROTATION DEXTROROTATORY VSLEVOROTATLRY (+)-Lactic acid []D25 = +11.98O • CONFIGURATION (14) (15) (16) (17)

  5. H H H H H H H H H H H H H H H H H H Me Me Me H H H Me Me H H H H H H H Me H H • CONFORMATIONAL ISOMERS • (18) • Ethane (19) Staggered (20) Eclipsed (21) Anti (22) Gauche (23) Gauche

  6. H H HH H H H H H H H H H H HH HH •  • (25) • Cyclopentane  (24) Cyclobutane (26) Chair (27) Half-chair (28) Boat (29) Twist-boat 120 pm 111.05o 153 pm (30) 56o Chair (31) Boat

  7. Cl H—C—CH2—CH3 CH3 Br I—C—CH2—CH3 Br OH CH3 CH3CH2—C—CH—CH3 CH2CH3 Question 1.Are the following molecules chiral? (a) (b) (c)

  8. Br Br CH3CH2CHCH3 and CH3CHCH2CH3 Br Br CH3 CH3 CH3CH2CHCH2CHCH3 and CH3CHCH2CHCH2CH3 Br Br CH3CCH2CH3 and Br—CCH2CH3 CH3 Br F CH3 CH2F FCH2CH2CCH2CH3 and CH2CH2CHCH2CH3 F CH3 CH3CH2CH2CH2CH2 and CH3CHCH2CH2CH3 CH3 Question 2.โครงสร้างใดต่อไปนี้เหมือนกันทุกประการ หรือเป็น Isomer ทางด้านโครงสร้าง หรือไม่มีความสัมพันธ์กันเลย (a) (b) (c) (d) (e)

  9. H3C CH3 OH CH3 Vitamin A Question 3.จงบอก Geometry (Configuration) ของพันธะคู่แต่ละอันด้วยอักษร E หรือ Z ตามที่เหมาะสม โมเลกุลนี้มี Chiral center หรือไม่ ที่ตำแหน่งใดบ้าง

  10. Question 4.จงเขียนสูตรโครงสร้างของสารต่อไปนี้ • trans-3-Heptene • cis-2-Octene • trans-3,4-Dimethyl-3-hexene • cis-1-Chloro-2-pentene • cis-2-Chloro-2-methyl-3-heptene • trans-5-Bromo-2,6-dimethyl-3-octene

  11. Question 5.สารต่อไปนี้ตัวใดมีความเป็น Chiralและแต่ละรูปสามารถแสดงสมบัติ Optical activity หรือไม่พร้อมทั้งบ่งบอกจุดที่เป็น Chiral center • (a) CH3CH2CH(OH)CH2CH3 (b) CH2=CHCHClCH3 • PhCH(OH)CH3 (d) 1,4-Br-cycloC6H10Cl • (e) 3-Chloro-2-butanol (f) 1-Chlorobutane Question 6.Chloropentanes, C5H11Cl เป็นผลผลิตที่เกิดจากการทำ Chlorination ของn-pentane, CH3(CH2)3CH3โดยตรง จงเขียนโครงสร้างผลผลิตที่แตกต่างกันที่เกิดจากปฏิกิริยาดังกล่าว

  12. (CH3)3C COOH Question 7.สำหรับโมเลกุล 4-tert-Butylcyclohexane-1-carboxylic acid (a) Stereoisomer ทั้งหมดที่เป็นไปได้มีกี่ตัว (b) Enantiomer ที่คาดว่ามีอยู่จริงมีจำนวนกี่คู่ (c) จงเขียน Conformation ที่ดีกว่าของ Isomer ที่เสถียรที่สุด Question 8.How many structural isomers can be identified for pentane, C5H12? Question 9.How many structural isomers are there in the alkane C6H14?

  13. CH3 COOH COOH CH3 Question 10.จงเขียนโครงสร้างของ cis-2-pentene และtrans-2-pentene. สารใดข้างต้นให้ค่า Heat of hydrogenation มากกว่ากัน (ค่าสูงกว่าหมายความว่าคายพลังงานได้มากกว่า ซึ่งก็หมายความว่าเสถียรน้อยกว่า) Question 11.(a) 2,5-Dimethyl-1,1-cyclopentanedicarboxylic acid (I) เตรียมได้2 isomer(A และ B) โดยที่ทั้งคู่ไม่เป็น Optically active compound แต่มีจุดหลอมเหลวต่างกัน จงเขียนสูตรโครงสร้างสารทั้งสอง (โครงสร้างสเตอริโอเคมี) (b) เมื่อให้ความร้อนพบว่า A จะให้ 2,5-Dimethylcyclopentanecarboxylic acids (II) 2 isomer ส่วน B จะให้เพียง isomer เดียวจงแสดงโครงสร้างของสารทั้ง A และ B

  14. Question 12.จงอธิบายว่า เพราะเหตุใด Ricinoleic acid (CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=(CH2)7COOH) สามารถมี Optical isomer ได้สี่รูปแม้ว่าโมเลกุลนี้มี Asymmetric carbon เพียงอะตอมเดียว Question 13.คุณได้รับภาชนะบรรจุสาร 2 ใบที่มิได้ติดฉลากไว้ โดยแต่ละใบบรรจุของเหลวใสไม่มีสี ถ้าภาชนะใบแรกบรรจุ Hexane ส่วนอีกใบบรรจุน้ำเปล่า (a) สมบัติกายภาพใดที่คุณจะใช้สำหรับบ่งบอกของเหลวทั้งสองชนิด (b) สมบัติเคมีอะไรที่คุณจะนำไปใช้บ่งบอกสารทั้งสองชนิด Question 14.คุณได้รับ Beaker มา 2 ใบ ในแต่ละใบบรรจุของแข็ง ผลึกสีขาว ซึ่งละลายน้ำได้ทั้งคู่ คุณจะทราบได้อย่างไรว่าสารใดเป็นสาร Ionic และสารใดเป็นสาร Covalent

  15. CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH Question 15.ข้างล่างคือโครงสร้างโซ่ตรงของ Galactose จงแสดงตำแหน่งของ Chiral center ทั้งหมดที่อยู่ภายในโมเลกุลนี้ พร้อมทั้งเขียนโครงสร้าง Isomer ที่เป็นได้ทั้งหมดที่เมื่อ C-1 และ O ในตำแหน่งที่ 5 จับกันเป็นวง

  16. Answer to Questions Answer 1.(a) Chiral, (b) Achiral, (c) Achiral Answer 2. (a) Constitutional isomer (b) Identical (c) Identical (d) Constitutional isomer (e) Constitutional isomer

  17. H3C CH3 E E OH E E CH3 Vitamin A Answer 3.มีแต่ Configuration บนพันธะคู่ แต่ไม่มี Chiral center

  18. Answer 4.จงเขียนสูตรโครงสร้างของสารต่อไปนี้ • trans-3-Heptene • cis-2-Octene • trans-3,4-Dimethyl-3-hexene • cis-1-Chloro-2-pentene • cis-2-Chloro-2-methyl-3-heptene • trans-5-Bromo-2,6-dimethyl-3-octene

  19. OH Br Cl Cl Cl Answer 5. (a) CH3CH2CH(OH)CH2CH3 (b) CH2=CHCHClCH3 [Chiral, optically active] (c) PhCH(OH)CH3[Chiral, optically active] (d) [Chiral, optically active] (e) [Chiral, optically active] (f) * * * * * *

  20. (CH3)3C COOH Cl Cl Cl Answer 6. • Answer 7. • Stereoisomer ทั้งหมดมีได้สามคือ aa, ae, ea, ee สำหรับ ae และ eaซ้ำกัน • ไม่มี Enantiomer เนื่องจากโมเลกุลมีความสมมาตร • Conformation ที่เสถียรที่สุดคือ ee Mirror plane

  21. Answer 8. There are 3 structural isomers. Answer 9.There are 5 structural isomers. Answer 10.Cis isomer liberates more heat

  22. CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Answer 11. A B

  23. Answer 12.เพราะ Ricinoleic acid มี Chiral center หนึ่งแห่ง และมีพันธะคู่อีกหนึ่งอัน(CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=(CH2)7COOH) Answer 13.(a) จุดเดือด กลิ่น รส ฯลฯ (b) ให้ฟอกสีของ Br2/CCl4 หรือ KMnO4 Answer 14.ดูที่จัดหลอมเหลว ซึ่งค่าจะแตกต่างกันมาก และเกลือจะสลายตัวก่อนที่จะหลอมเหลว

  24. HO CH2OH H O H H HO OH(H) OH H H(OH) Answer 15.มี Chiral center 4 แห่ง

More Related