26.3.2015 г.

1

Лекция 11

Оптична изомерия

Органична

химияПантелей Денев

Изомери

Структурни изомери

Еднаква молекулна формула, но различна

структура

Пространствени изомери

Еднаква молекулна формула и еднаква структура, но

различно пространствено разположение на атомите

Оптична изомерия

Геометрична изомерия

Пространствена изомерия

26.3.2015 г.

2

Плоскополяризована светлина

Неполяризована светлина

Поляризована светлина

26.3.2015 г.

3

Поляриметрична тръба

Оптична активност

c = g/mL

l = dm

26.3.2015 г.

4

Хиралност

Хирални молекули

Ахирална

АхиралнаАхирална Хирална

26.3.2015 г.

5

Ахирални молекули

Енантиомери

Енантиомери

Енантиомерите са двойка съединения, които се отнасят като предмет и огледално отражение

26.3.2015 г.

6

Правило на Кан-Инголд-Прелог

От атомите свързани към хиралния център по-старши е този с по-голям пореден номер в периодичната система.

Когато атомите са еднакви, за всеки от тях се прилага по-горното правило.

Изотопите с по-голямото масово число са по-старши от изотопите с по-малкото. Ако към един и същи хирален център са свързани 21Н и 11Н, по-старши е 21Н.

С

Определяне на абсолютната конфигируция

1

23

4

26.3.2015 г.

7

R

S

26.3.2015 г.

8

Свойства на енантиомерите

Едни и същи физични показатели (точка та кипене, точка на топене, плътност).

Един и същи ъгъл на пречупване (рефрактив индекс).

Една и съща големина на въртене на поляризованат светлина, но в различни посоки.

Различно взаимодействие с други хирални молекули :

Различен вкус и мирис.

Ензимната активност е селективна за специфичен енантиомер.

(R)-2-Бромобутан (S)-2-Бромобутан

D =1.255 g/ mL

nD =1.437

т.т. = −112.65 °Cт.к. = 91 °C

Свойства на енантиомеритев симетрична среда

26.3.2015 г.

9

Свойства на енантиомеритев асиметрична среда

Дясновъртящи (по часовниковата стрелка)

(+)

Лявовъртящи (срещу часовниковата стрелка)

(‒)

ВНИМАНИЕ

(+) и (‒)Не е длъжно да съвпада с (R) и (S)

(R)-(‒)-КарвонМирис на мента

(S)-(+)-КарвонМирис на кимион

[α]D = ‒62,520 [α]D = +62,5

20

26.3.2015 г.

10

Енантиомерна чистота(ЕЧ)

ЕЧизмерен

на чист енантиомер

Броят на оптичните изомери при n-асиметрични въглеродни атоми =2n

Броят на рацематите при n-асиметрични въглеродни атоми =2n-1

26.3.2015 г.

11

Два хирални атома Три хирални атома Четири хирални

атома

Изомери

Структурни(Конституционни)

Пространствени(Стерео изомери)

Енантиомери(Огледални образи)

Диастериомер(Неогледални образи)

Степен на окисление

Метан Метанол ФормалдехидМравчена киселина

Въглероден диоксид

26.3.2015 г.

12

Правила на Фишер

• Най-окислената част на молекулата да бъде отгоре

• Въглеродните атоми да бъдат подредени надолу един под друг, като асиметричния въглероден атом не се пише

• Двата крайни въглеродни атома, най-горният и най-долният да бъдат зад равнината на проектиране

Проекционни формули на Фишер

• Хиралният въглероден атом е на пресечната точка на четирите валенции.

• Хоризонталните валенции са пред равнината на проектиране.

• Вертикалните заместители са зад равнината.

• Ако ОН групата е от дясната страна, изомерът е D. Ако групата е от ляво изомерът е L

D-Глицеролов алдехид

L-Млечна киселина

26.3.2015 г.

13

Завъртане на 180°

Позицията на ОН групата се обръща, но конфигурацията

се запазва

COOH

COOH

OHOH

HH

COOH

COOH

OHH

HHO

COOH

COOH

HOH

HOHH

Диастериомери

Енантиомери

Диастериомери

COOH

COOH

OHOH

HH

COOH

COOH

HH

HOHO

Инактивни изомери

Meзo изомери

26.3.2015 г.

14

Проекционни формули на петвалентните алкохоли

Третият въглероден атом при тях съдържа два структурно еднакви, но пространствено антиподни заместителя и се нарича псевдоасиметричен.

Псевдоасиметричните атоми не причиняват оптична активност, тъй като молекулата като цяло е симетрична.

Проекционни формули на петвалентните алкохоли

Третият въглероден атом при двете форми на арабитола е симетричен (съдържа два еднакви заместителя).

дL-арабитол

еD-арабитол

жидентичен с е

зидентичен с д

Свойства на диастериомерите

• Диастериомерите имат различни физични

свойства и могат лесно да се разделят.

• Енантиомерите имат различни свойства в

хирална среда или поляризована светлина.

• Енантиомерите са трудни за разделяни.

• Превръщането на енантиомери в

диастериомери ще позволи да ги разделим.

26.3.2015 г.

15

Превръщането на енантиомери в диастериомери

Двойка енантиомери Двойка диастериомери

Хроматографско разделяне на енантиомери

1 2 3

Хирален сорбент

Разтвор на енантиомери

Елуент

(+) енантиомер

(‒) енантиомер

(‒) енантиомер

(+) енантиомер