VERSO LA PROVA DI RECUPERO – RIEPILOGO 2

TUTORIAL STEREOISOMERIA

ISOMERIA E STEREOISOMERIA:

  1. Isomeri di struttura (o isomeri costituzionali): composti che presentano la stessa formula molecolare ma diverso ordine di connessione fra gli atomi.
  2. Stereoisomeri: isomeri i cui atomi sono collegati nello stesso ordine, ma presentano diversa disposizione spaziale. Si dividono in:
    • Isomeri conformazionali: diverse conformazioni dello stesso composto in equilibrio tra loro grazie alla veloce convertibilità (rotazione intorno ad un legame singolo). Non possono essere saparati l’uno dall’altro.
    • Isomeri configurazionali: sono stereoisomeri che, pur mantenendo la medesima connettività (i collegamenti tra i singoli atomi rimangono i medesimi), possono essere trasformati l’uno nell’altro solo rompendo legami chimici. Sono composti diversi e possono essere separati l’uno dall’altro. Gli isomeri configurazionali si dividono in:
      • Isomeri geometrici (isomeri cis-trans): composti che non presentano libera rotazione attorno al legame tra i due atomi di carbonio, ognuno dei quali è legato a due gruppi diversi
      • Isomeri ottici: composti in cui sono presenti degli elementi stereogenici, cioè elementi a causa dei quali la molecola ammette due isomeri che sono uno la forma speculare non sovrapponibile dell’altro.

ISOMERI CONFORMAZIONALI:

  • Un conformero sperimenta una tensione quando la sua struttura chimica subisce un qualche sforzo che innalza la sua energia interna rispetto a un conformero privo di tensione o con una minore tensione.
    • La tensione torsionale è la resistenza opposta alla rotazione dei legami.
    • La tensione angolare si manifesta quando gli angoli di legame deviano dal valore ideale
    • La tensione sterica è il risultato della repulsione tra le nuvole elettroniche di atomi o gruppi
  • Il conformero sfalsato è più stabile del conformero eclissato a causa dell’iperconiugazione
  • Il conformero anti è più stabile del conformero gauche a causa della tensione sterica
  • Il cicloesano interconverte rapidamente tra le due conformazioni a sedia ugualmente stabili. Questo processo è chiamato inversione di anello
  • I legami che sono assiali in un conformero sono equatoriali nell’altro e viceversa
  • Il conformero a sedia con un sostituente in posizione equatoriale ha meno tensione sterica ed è perciò più stabile del conformero con il sostituente assiale
  • Un sostituente in posizione assiale ha interazioni 1,3-diassiali sfavorevoli

ISOMERI GEOMETRICI

  • Poiché la rotazione attorno ai legami di un composto ciclico è impedita, i composti ciclici disostituiti possono presentare gli isomeri cis-trans.
  • L’isomero cis ha due sostituenti dallo stesso lato dell’anello; l’isomero trans ha i sostituenti su lati opposti.
  • Se in un cicloesano disostituito un conformero a sedia ha entrambi i gruppi in posizione equatoriale e l’altro entrambi i gruppi in posizione assiale, il conformero più stabile è quello con entrambi i gruppi in posizione equatoriale
  • Se in un cicloesano disostituito i due conformeri a sedia hanno entrambi un gruppo in posizione equatoriale e l’altro in posizione assiale, il conformero più stabile è quello con il gruppo più ingombrante in posizione equatoriale.
  • Poiché la rotazione intorno ad un doppio legame è impedita, un alchene può presentare gli isomeri cis-trans.
  • L’isomero cis ha gli idrogeni sullo stesso lato del doppio legame; l’isomero trans ha gli idrogeni su lati opposti del doppio legame.
  • Le lettere Z ed E indicano la configurazione di un doppio legame
  • L’isomero Z ha i sostituenti ad alta priorità (regole CIP) sullo stesso lato del doppio legame; l’isomero E ha i sostituenti ad alta priorità sui lati opposti del doppio legame.

Esercizio n. 1

Per ciascuno dei seguenti composti, relativamente al legame indicato, rappresentare le proiezioni di Newman dei confomeri a più alta e a più bassa energia:

  1. esano (C2-C3)
  2. 1-clorobutano (C1-C2)
  3. 2-metilbutano (C2-C3)
  4. 2,2-dimetilpentano (C2-C3)
  5. 2-cloro-2-metilpentano (C2-C3)

Esercizio n. 2

Per le seguenti coppie di composti, indicare se sono: stesso composto, isomeri di struttura o stereoisomeri

Esercizio n. 2

Disegnare un diagramma di energia qualitativo per il 2,3-dimetilpentano, relativo al legame C-3-C4 tra il gruppo metilenico (CH2) e quello metinico (CH). Le proiezioni di Newman sono riportate di seguito; etichettare con S le conformazioni sfalsate e con E quelle eclissate

Esercizio n. 3

Rappresentare le due conformazioni a sedia dei seguenti cicloesani disostituiti indicando il conformero a più bassa energia:

  1. cis-2-bromo-1-metilcicloesano
  2. cis-3.isopropil-1-metilcicloesano
  3. cis-4-etilcicloesanolo
  4. trans-2-butil-2-isopropilcicloesano
  5. trans-3-t-butil-1-metilcicloesano
  6. trans-4-cloro-1-propilcicloesano
  7. cis-1-ciclopropil-3-isopropilcicloesano

Esercizio n. 4

Scrivere l’1,2-cicloesandiolo nella conformazione a sedia a più bassa energia e in proiezione di Newman (relativa ai legami C1-C2 e C5-C4).

Esercizio n. 5

Assegnare la configurazione E,Z ai seguenti composti:

Esercizio n. 6

Scrivere gli isomeri geometrici del 2,4-esadiene e dare loro i nomi, secondo le notazioni E,Z e cis,trans

Esercizio n. 7

Scrivere le due conformazioni del butadiene: indicare i loro nomi e spiegare perché non si possono chiamare semplicemente cis e trans.

Esercizio n. 8

Individuare gli isomeri geometrici (se ce ne sono) dei seguenti composti e scriverne le formule

Esercizio n. 9

Scrivere le configurazioni cis e trans del biciclo[4.4.0]decano, servendosi delle formule sia proiettive che conformazionali (a sedia)

Esercizio n. 10

Indicare, per ciascuna delle seguenti molecole, la relazione esistente (stesso composto, isomeri di struttura, strutture di risonanza, stereoisomeri)

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