UVOD U ORGANSKU HEMIJU II

1. UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET DEPARTMAN ZA HEMIJU UVOD U ORGANSKU HEMIJU II

2. IZOMERIJA ORGANSKIH JEDINJENJA

3. IZOMERI 1. Jedinjenja sa istim brojem i vrstom atoma u molekulu, ili različitim vrstama, vezama i položajima funkcionalnih grupa u molekulu – STRUKTURNI IZOMERI 2. Jedinjenja sa različitim rasporedom atomskih grupa u krutim sistemima – GEOMETRIJSKI IZOMERI 3. Jedinjenja sa različitim rasporedom supstituenata na hiralnim C atomima – OPTIČKI IZOMERI

4. STRUKTURNA IZOMERIJA 1.IZOMERIJA NIZA a) Obična izomerija normalnog niza C5H12 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-pentan H3C CH-CH2-CH3 2-metilbutan (izopentan) H3C CH3 CH3-C-CH3 2,3-dimetilpropan (neopentan) CH3

5. STRUKTURNA IZOMERIJA b) Izomerija bočnog niza kod aromatičnih jedinjenja C8H10 1,2-dimetilbenzen (o-ksilen) 1,3-dimetilbenzen (m-ksilen) 1,4-dimetilbenzen (p-ksilen)

6. STRUKTURNA IZOMERIJA C9H12 propilbenzen etil-(2-metil)-benzen 1-metil-2-etilbenzen 1-metil-3- etilbenzen 1,2,3-trimetilbenzen (vicinalni) 1,2,4-trimetilbenzen (asimetrični) 1,3,5-trimetilbenzen (simetrični)

7. STRUKTURNA IZOMERIJA c) Izomerija prstena C6H12 metilciklopentan cikloheksan

8. STRUKTURNA IZOMERIJA 2. IZOMERIJA POLOŽAJA a) Izomerija funkcionalnih grupa CH3-CHOH-CH2-CH2-COOH 4-hidroksipentanska kiselina (- hidroksipentanska kiselina) CH3-CH2-CHOH-CH2-COOH 3-hidroksipentanska kiselina (- hidroksipentanska kiselina) b) Izomerija dvostruke i trostruke veze CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3 2-buten 1-buten

9. STRUKTURNA IZOMERIJA c) Izomerija supstituenata orto meta para simetrični vicinalni asimetrični

10. STRUKTURNA IZOMERIJA 3. IZOMERIJA FUNKCIONALNIH GRUPA a) Kiseline i estri CH3-COOH HCOOCH3 b) Alkoholi i etri CH3-CH2OH CH3-O-CH3 c) Aldehidi i ketoni CH3-CH2CHO CH3-CO-CH3 d) 10, 20 i 30 amini CH3-CH2-CH2-NH2CH3CH2NHCH3 N(CH3)3 e) Monohidroksikiseline i hidroksialdehidi CH3-CHOH-COOH CH2OH-CHOH-CHO

11. STRUKTURNA IZOMERIJA 4. KETO-ENOL TAUTOMERIJA – javlja se kada se –OH grupa nalazi na C-atomu koji je povezan dvostrukom vezom. CH2=CHOH CH3-CHO vinil alkohol acetaldehid CH2-C=CH2 CH3-C-CH3 OH O 2-hidroksi-1-propen aceton uracil

12. Ako je izomerija posledica različitog prostornog rasporeda atoma u molekulu tj. izomeri imaju istu strukturu, a različite perspektivne formule radi se o PROSTORNOJ IZOMERIJI ili STEREOIZOMERIJI. • Stereoizomerija može biti: • Geometrijska • Optička izomerija

13. Slobodna rotacija oko C-C veze GEOMETRIJSKA IZOMERIJA Javlja se u sistemima sa dvostrukom vezom kod kojih ne postoji mogućnost rotacije oko C-C veze. Ne postoji kod sp3 hibridizovanih C-atoma:

15. Slobodna rotacija je nemoguca oko C=C veze GEOMETRIJSKA IZOMERIJA Kod sp2 hibridizovanih C-atoma:

16. GEOMETRIJSKA IZOMERIJA CIS-buten TRANS-buten CH3CH=CHCH3

17. GEOMETRIJSKA IZOMERIJA CIS-dihlorcikloheksan TRANS-dihlorcikloheksan

18. OPTIČKA IZOMERIJA

19. D * C A B OPTIČKA IZOMERIJA • Javlja se kada se na tetraedarskom C-atomu nalaze vezane četiri različite funkcionalne grupe. • Hiralni (asimetrični) C-atom; obeležava se *

20. Molekulske vrste koje se odnose kao predmet i lik u ogledalu zovu se enantiomeri, a pojava enantiomerija. • Imaju istu gustinu, tt, tk, indeks prelamanja svetlosti, istom brzinom reaguju sa simetričnim molekulima • Razlikuju se samo po tome što ravan polarizovane svetlosti obrću u suprotnom smeru.

21. OPTIČKA IZOMERIJA MLEČNA KISELINA CH3 CHOH COOH Broj opt. izomera = 2n n-broj C* * A (+)-mlečna kis. (-)-mlečna kis. B

22. OPTIČKA IZOMERIJA • Npr. vinska kiselina – ima 2 hiralna C-atoma, pa se očekuju 4 optički aktivna oblika. (+)-vinska kis. (-)-vinska kis. mezo-vinska kis. B

23. ODREĐIVANJE RELATIVNE KONFIGURACIJE MOLEKULA D-gliceraldehid L-gliceraldehid * B D-mlečna kis. L-mlečna kis. D-(+)-glukoza L-(-)-glukoza

24. PREDSTAVLJANJE ORGANSKIH JEDINJENJA

25. Empirijske formule – daju kvalitativan sastav jedinjenja i relativne odnose elemenata u jedinjenjima. Npr. 40% C, 6,66% H i 53,34% O C:H:O = 1:2:1  CH2O • Molekulska formula predstavlja celobrojni umnožak empirijske formule  CH2O; CH2O • 2 = C2H4O2 (sirćetna kiselina, metilformijat, glikolaldehid) • Zbog mogućnosti da 3 različita jedinjenja imaju istu molekulsku formulu uvodi se strukturna formula u kojoj se obeležava svaka pojedinačna veza.

26. Racionalne formule – u njima su označene samo određene veze • Pogodne su za prikazivanje cikličnih i aromatičnih jedinjenja, kao i dugih lanaca C-atoma. Benzen Steranski sistem prstenova -D-glukopiranoza

27. Perspektivne formule - puna crta – iznad ravni - isprekidana crta – ispod ravni • Fischer-ove projekcione formule • - horizontalna crta – iznad ravni • - vertikalna crta – ispod ravni • Newman-ove projekcione formule • - atom C se predstavlja krugom • Trodimenzionalni model

28. VRSTE REAKCIJA • Postoji pet klasa reakcija. U svakoj od njih dolazi do raskidanja kovalentne veze: • Homolitičko raskidanje • A : B  A+ B • CH3-CH3 CH3 + CH3 • Heterolitičko raskidanje • A : B  A++ B • CH3-CH3 CH3+ + :CH3 • Pri heterolitičkom raskidanju veze koju gradi ugljenik nastaju karbanjon (:CH3) i karbenijum jon (CH3+)

29. 1. REAKCIJE ADICIJE • Učestvuju jedinjenja sa = i  vezom i gradi se – veza. -1 -1 -2 -2 -3 -3 -1 -1 0 0 +1 +1 -2 -2 -3 -1

30. 2. REAKCIJE ELIMINACIJE • Izdvajaju se manji molekuli pri čemu se najčešće formira nezasićeno jedinjenje dehidratacija dehidrohalogenovanje - H2 - H2 dehidrogenizacija dekarboksilacija

31. 3. REAKCIJE SUPSTITUCIJE • Dolazi do zamene jednog ili više atoma nekim drugim atomom ili atomskom grupom ½ O2 ½ O2 ½ O2 - H2O • Mogu biti nukleofilne, elektrofilne ili radikalske reakcije • Može doći do promene oksidacionog broja, ali ne mora.

32. 4. REAKCIJE PREMEŠTANJA • Dolazi do premeštanja atoma ili atomskih grupa u okviru jednog jedinjenja i nastaje drugo 5. REAKCIJE OKSIDOREDUKCIJE 3 CH3CH2OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 3 CH3COOH + 2 Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + 11 H2O 5 CH2=CH2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 2 H2O  5 CH2OH-CH2OH + 2 MnSO4 + K2SO4

33. NOMENKLATURA ORGANSKIH JEDINJENJA

34. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) - SISTEMSKA NOMENKLATURA

35. 4 5 6 1 2 3 7 8 9 1. Nazivi jedinjenja izvode se iz naziva normalnih ugljovodoniičnih nizova (metan, etan, propan, butan, pentan; eten, butin itd.) 2. Mesta račvanja obeležavaju se brojem, računajući od bližeg kraja molekula 2,4,6-trimetil-4-etil- 3. Grupe vezane za najduži niz na mestima račvanja nazivaju se ALKIL-grupe (metil-, etil-, propil-) nonan 4. Za svaku vrstu alkil-grupe navodi se njihov položaj i broj u molekulu.

36. NOMENKLATURA CIKLIČNIH JEDINJENJA 1 2 1 6 2 3 5 4 2-aminocikloheksanol 2,4,6-trinitrobenzoeva kiselina

37. 1,2,3 = vicinalni 1,2 = orto 1,3 = meta 1,2,4 = asimetrični 1,4 = para 1,3,5 = simetrični POLOŽAJI SUPSTITUENATA U BENZENU o o m m p

38. aspirin TRIVIJALNI NAZIVI HCOOH – mravlja kiselina

39. Imena poznatih molekula veoma komplikovane strukture Složeni molekuli izolovani iz prirodnog materijala uvek nose trivijalne nazive jer je u većini slučajeva praktično nemoguće dati im sistemski naziv. Vitamin B12

40. KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA • Ugljovodonici • Zasićeni – alkani • Nezasićeni – alkeni, polieni, alkini, ciklični, aromatični • Alkilhalogenidi (C-X) • Alkoholi i fenoli (funkcionalna grupa –OH) • Karbonilna jedinjenja (funkcionalna grupa C=O) • Aldehidi (R-CHO) • Ketoni (R2C=O)

41. KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA • Karboksilne kiseline (funkcionalna grupa –COOH) • Funkcionalni derivati karboksilnih kiselina • Etri (C-O-C) • Amini (C-N) • Tioli (C-SH) • Sulfidi (C-S-C) • Halogenidi (R-COX) • Estri (R1COOR2) • Anhidridi (R1-COOOC-R2) • Amidi (RCONH2)