Vincerà la sfida chi risponderà per primoCORRETTAMENTE al seguente quesito
La risposta dovrà essere inserita come commento al post.
Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
Il tempo massimo a disposizione sarà di 24h dalla pubblicazione del post.
Il vincitore (2 punti) sarà annunciato (insieme a quelli delle challenge precedenti) giovedì a lezione.
Abbiamo visto a lezione che, tra i conformeri sfalsati, in genere è favorito quello anti, essendo quello più stabile (es.: vedi conformazioni del butano lungo il legame C2-C3).
Ci sono però delle eccezioni: ad esempio, nel caso del 1,2-difluoroetano il conformero gauche è favorito. Fornire una spiegazione plausibile.
Sono state pubblicate le soluzioni della maggior parte dei set di esercizi. Per quelli relativi alla nomenclatura, potete commentare i post per ricevere feedback (vedere commenti dei post dedicati per le indicazioni più dettagliate).
Le altre correzioni sugli esercizi sulla stereochimica saranno pubblicate entro giovedì
Di seguito troverete 3 set di esercizi che possono essere usati come simulazioni per la prova stessa per capire se ci sono argomenti ancora poco chiari o su cui dovete ancora esercitarvi. Suggerimento: per poter usare questi esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 90 minuti per ciascun set.
PRIMO SET
1. Disporre i seguenti composti in ordine di solubilità crescente in acqua. Indicare l’ordine inserendo i numeri nei riquadri sotto le strutture: 1= il meno solubile, 4= il più solubile
2. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione meno stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale:
3. Scrivere, in proiezione di Newman secondo i legami C1-C2 e C5-C4, uno dei conformeri a sedia del trans-1,4-dimetilcicloesano. Poi, effettuare l’inversione d’anello e dire qual è il conformero più stabile
4. Dire se le strutture riportate a destra sono isomeri conformazionali, isomeri geometrici, isomeri ottici, isomeri costituzionali, o lo strutture identiche rispetto alla seguente struttura a segmenti:
5. Calcolare il numero massimo di stereoisomeri possibili per la seguente struttura. Scriverne uno a scelta e determinare la configurazione assoluta dei carboni chirali
6. Indicare con una freccia i doppi legami che presentano geometria Z
7. Attribuire la configurazione assoluta al seguente carbonio chirale:
8. Dire quale dei seguenti composti non è otticamente attivo:
9. Assegnare il nome IUPAC comprensivo di stereochimica ai seguenti composti:
10. Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro):
11.Prendere in considerazione il (2R,3S)-2-bromo-3-esanolo e completare la seguente tabella, disegnando o scrivendo quanto richiesto in ogni cella
12. Disegnare un diagramma di energia potenziale per la rotazione di 360° del legame C2-C3 del 2-metilbutano, partendo da uno dei conformeri meno stabili e disegnando tutte le conformazioni corrispondenti ai massimi e ai minimi di energia.
SECONDO SET
1. Disegnare la proiezione di Newman secondo il legame C2-C3 del conformero meno stabile del 2,3-dimetilbutano.
2.Disegnare la proiezione di Newman secondo il legame C2-C3 del conformero più stabile del seguente composto
3. Disegnare il conformero a minore energia del trans-1-terz-butil-4-metilcicloesano e del cis-1-terz-butil-4-metilcicloesano. Poi, confrontare tra loro i due isomeri geometrici Quale dei due sarà quello più stabile? Perché?
4. Quello riportato di seguito è il diagramma delle variazioni di energia potenziale rispetto all’angolo diedro per l’1,2-dicloroetano.
a) A cosa corrispondono A, C, E, G? b) Disegnare le proiezioni di Newman di tutti i conformeri eclissati, indicandoli con la lettera corrispondente sul grafico. c) Discutere dei fattori che giustificano la minore energia potenziale dei conformeri più stabili.
5. Dire quale tra le strutture a-d è un’atra rappresentazione del seguente composto.
6. Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali e dire qual è la relazione esistente tra i seguenti composti (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/isomeri costituzionali/altro)
a e b sono b e c sono a e c sono
7. Qual è il numero massimo di stereoisomeri per il seguente composto?
8. Quali dei seguenti composti è otticamente attivo? NB: è possibile scegliere più opzioni
a) (2R,3S)-2,3-dibromoesano
b) (2R,3S)-2,3-dibromobutano
c) (2R,3R)-2,3-dibromobutano
d) (1S,2S)-1,2-dibromocicloesano
9. Scrivere, in proiezione di Fischer, il (2R,3S)-2-bromo-3-metil-3-esanolo.
10. Un composto che presenta 3 carboni chirali con configurazione (2R,3S,4R) ha rotazione specifica pari a +108°. Rispondere alle seguenti domande:
a) Possiamo dire quale sarà la rotazione specifica per lo stereoisomero che ha configurazioni (2S,3R,4S)?
b) Possiamo dire quale sarà la rotazione specifica per lo stereoisomero che ha configurazioni (2S,3S,4S)?
11. Assegnare il nome IUPAC comprensivo di stereochimica al seguente composto:
TERZO SET
1. Disporre i seguenti composti in ordine di punto di ebollizione crescente. Indicare l’ordine inserendo i numeri nei riquadri sotto le strutture: 1= quello col punto di ebollizione più basso, 5= quello col punto di ebollizione più alto
2. Disegnare il conformero a sedia meno stabile del trans-1-t-butil-3-metilcicloesano. Spiegare brevemente i fattori che rendono questo conformero meno stabile rispetto a quello che si ottiene effettuando l’inversione della sedia
3. Prendendo in considerazione il legame C3-C4 del 2-metilpentano, scrivere la proiezione di Newman del conformero più stabile in assoluto e la struttura a cavalletto del conformero meno stabile in assoluto.
4. Dire quale tra le strutture a-d rappresenta l’enantiomero del seguente composto
5. Dire qual è la relazione esistente tra i seguenti composti (enantiomeri/diastereoisomeri/ isomeri geometrici/isomeri conformazionali/ stesso composto/isomeri costituzionali/altro)
a e b sono b e c sono a e c sono
6. a) Qual è il numero massimo di stereoisomeri per il seguente composto?
b) Disegnare e attribuire il nome IUPAC comprensivo di stereochimica ad uno dei possibili stereoisomeri
7. Dire quale dei seguenti composti non è otticamente attivo (è possibile scegliere più opzioni):
8. Quale delle seguenti strutture corrisponde al (2R,3S)-2-bromo-3-metilesano?
9. Denominare le seguenti molecole secondo le regole del sistema di nomenclatura IUPAC (NB: il nome IUPAC deve includere anche le informazioni relative alla stereochimica):
Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi: -rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog). -contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni a lezione, sia fare ricevimento (anche in gruppo)
Al seguente link, troverete un TEST DI AUTOVALUTAZIONEsulla stereochimica. Avrete 1 ora per rispondere alle domande e alla fine potrete verificare il punteggio ottenuto e se avete risposto correttamente o meno. Il form si chiuderà domani alle 18:00.
Utilizzando il seguente form, potrete esprimere i vostri dubbi in relazione agli argomenti del test e alla stereochimica in generale:Dubbi stereochimica – Fill out form
1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica quando necessario, ai seguenti composti:
2. Disegnare il composto di formula molecolare C5H9Brche contenga 2 carboni chirali. Disegnare e attribuire il nome IUPAC a tutti i possibili stereoisomeri.
3. Disegna l’enantiomero di ciascuno dei seguenti composti:
4. Qual è il numero massimo di stereoisomeri per i seguenti composti:
Per i composti che contengono doppi legami, dire se si tratta dell’isomero E o Z.
5. Qual è il numero massimo di stereoisomeri per il seguente composto?
6.Individuare tra le strutture riportate sotto quella che rappresenta l’enantiomero del seguente composto:
7. Individuare tra le strutture riportate sotto (a-c) quella che corrisponde alla seguente:
8. Attribuire la configurazione assoluta a tutti i carboni chirali e individuare la relazione stereochimica esistente tra le seguenti strutture:
A)
B)
C)
D)
E)
9. Dire se le seguenti molecole sono chirali:
10. Quale dei seguenti è un composto meso?
a) (2R,3S)-diclorobutano
b) (2R,3R)-diclorobutano
c) (2R,3S)-3-cloro-2-butanolo
d) (2R,3R)-3-cloro-2-butanolo
11.Quale dei seguenti composti non è chirale?
12. Scrivete le formule di struttura dei seguenti composti:
a) una molecola ciclica, isomero costituzionale del cicloesano
b) molecole di formula C6H12 che contengano un anello ed esistano come coppia di enantiomeri
c) molecole di formula C6H12 che contengano un anello e siano diastereoisomere tra loro
13. Scrivere le formule di struttura di tutti gli stereoisomeri e di tutti i conformeri corrispondenti a ciascuno dei seguenti nomi. Indicate le coppie di enantiomeri e i composti achirali eventuali:
a) 1-bromo-2-clorocicloesano
b) 1-bromo-3-clorocicloesano
c) 1-bromo-4-clorocicloesano
Attribuire la configurazione R,S a ciascuno dei composti indicati nelle risposte
14. Il (2R,3R)-2,3-butandiolo ha una rotazione ottica specifica di -13,2° e una temperatura di ebollizione di 77,3° C. Quale delle seguenti affermazioni è falsa?
A) Il (2R,3R)-2,3-butandiolo è un enantiomero treo
B) Il (2S,3R)-2,3-butandiolo è un composto meso
C) Il (2S,3R)-2,3-butandiolo ruota il piano della luce polarizzata di +13,2°
D) Il (2R,3S)-2,3-butandiolo non ruota il piano della luce polarizzata
E) Il (2S,3S)-2,3-butandiolo ha una temperatura di ebollizione di 77.3°C
15.Dire quale dei seguenti composti ruota il piano della luce polarizzata
16. Dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i seguenti composti (confrontare a/b; a/c; a/d; b/c; b/d; c/d).
17. Confrontare i seguenti composti e definirne le relazioni stereochimiche. In particolare, dire se sono enantiomeri, diastereoisomeri o isomeri conformazionali.
a e b sono___________________ a e c sono___________________ b e c sono___________________
18. Quale/i struttura/e è/sono diversa/e dalla seguente?
19.Scrivere, in proiezione di Fischer, formula prospettica e struttura a segmenti il (2S,3R)-2-bromo-3-metil-3-esanolo.
20. Scrivere la proiezione di Fischer del (2R,3R)-2-bromo-3-metilpentano. Poi scrivere la proiezione di Newman del conformero più e meno stabile lungo il legame C2-C3.
21. Quale delle seguenti strutture è la (2S,3R)-3-bromo-2-butanammina? (NB: è possibile scegliere più di una opzione):
22.Scrivere il (2R,3S)-3-bromopentan-2-olo (struttura a segmenti). Questo composto sarà quello cui si farà riferimento in tutte le domande seguenti (se non indicato diversamente). a) Scrivere un isomero di struttura che contenga comunque due carboni chirali e attribuirgli il nome IUPAC (sempre comprensivo di stereochimica b) Scrivi un isomero costituzionale che non contenga carboni chirali. c) Scrivi un composto costituito dallo stesso numero di atomi di C, Br e O, ma che sia caratterizzato da un grado di insaturazione e che non contenga carboni chirali. d) Scrivi la proiezione di Fischer e) Scrivi la proiezione di Newman del conformero più stabile in assoluto. f) in che relazione stereochimica sono la struttura descritta in d e quella in e? g) disegna un diagramma di energia potenziale per la rotazione di 360° del legame C2-C3, disegnando tutti i conformeri che corrispondono ai minimi e ai massimi di energia. h) analizzare i singoli conformeri eclissati e valutare quali tipi di tensione contribuiscono a renderli meno stabili i) quale fenomeno fa sì che i conformeri sfalsati siano a più bassa energia? l) Scrivi l’enantiomero m) Scrivi un diastereoisomero n) Scrivi la struttura a cavalletto del conformero più stabile in assoluto per i composti scritti in l ed m o) qualora conoscessi il potere ottico rotatorio specifico di l, potresti dire qualcosa circa il potere ottico rotatorio specifico del composto iniziale? p) e qualora conoscessi il potere ottico rotatorio specifico di m? q) immagina di aver sintetizzato il composto in laboratorio, di averne determinato la struttura, ma la misura del potere ottico rotatorio ti ha fornito un valore pari a 0 nonostante la presenza dei carboni chirali nella molecola. Cosa è possibile dedurre?
23. Fornire una definizione sintetica di a) enantiomeri; b) diastereoisomeri; c) carbonio chirale; d) unità stereogenica
24. Dire se ciascuno dei seguenti composti è o meno chirale
25. Le seguenti coppie di strutture rappresentano enantiomeri, diastereoisomeri o lo stesso composto?
Una nota importante rispetto a quanto detto a lezione oggi: come evidenziato a lezione, dato che il passaggio da una rappresentazione all’altra richiede un certo allenamento, nella prova non vi sarà chiesto di fare il passaggio da una rappresentazione all’altra, SE NON STRETTAMENTE NECESSARIO (come visto a lezione per il caso dei composti ciclici).
Nel corso della lezione di oggi, non abbiamo visto però un caso importante. Nel caso dell’attribuzione della configurazione assoluta, anche nel caso di composti a catena aperta, è sempre consigliabile trasformare una proiezione di Newman o una rappresentazione a cavalletto in una proiezione di Fisher (vedere CONVERTIRE UNA STRUTTURA A CAVALLETTO IN PROIEZIONE DI FISCHER e PROIEZIONE DI NEWMAN/PROIEZIONE DI FISCHER del post dedicato). Per ora limitatevi a considerare i casi in cui la molecola viene osservata dall’alto. In ogni caso, domani a lezione chiariremo questo punto. Se avete difficoltà su questo, per ora tralasciate gli esercizi che vi chiedono di fare questo passaggio: potrete tornarci dopo aver seguito la lezione di domani.
1. Per ciascuna delle seguenti molecole prevedere il numero massimo di stereoisomeri
I) Individuare gli elementi stereogenici (o unità stereogeniche= carbonio chirale, doppio legame che ammette isomeria geometrica, ciclo con due sostituenti che non possiede carboni chirali ma che dà origine ad isomeria cis-trans); II) definire il numero massimo di stereoisomeri (2n dove n è il numero di elementi stereogenici)
2. Definire la geometria (E o Z) dei doppi legami presenti nelle seguenti molecole
3. Confrontare ciascuna delle strutture indicate dalle lettere a-n con quella riportata qui sotto. Definire la relazione esistente tra la struttura in questione e le strutture a-n (cioè dire se sono tra loro enantiomeri, diastereoisomeri, stesso composto, isomeri costituzionali, isomeri geometrici, isomeri conformazionali o altro).
Nel confrontare due strutture: I) capire se gli atomi sono connessi allo stesso modo (se non lo sono, ma la formula molecolare è la stessa–> isomeri costituzionali; se la formula molecolare è diversa–> altro) II) se I è vero, capire se i carboni chirali hanno configurazione assoluta corrispondente. Se non è così, determinare se ci troviamo di fronte ad enantiomeri o a diastereoisomeri. NB: nel primo caso (enantiomeri), tutte le configurazioni saranno opposte. Per verificare questo punto è quindi necessario attribuire le configurazioni assolute. Se necessario, convertire la rappresentazione in quella più utile per determinare la configurazione assoluta* (es. da proiezione di Newman a Fischer). III) se le configurazioni dei carboni chirali corrispondono, capire se ci troviamo di fronte a isomeri conformazionali. IV) Se le molecole non sono distinguibili sulla base dei punti elencati in I, II e III, siamo di fronte allo stesso composto.
*NB: In questo caso specifino, l’unica rappresentazione da convertire è quella di Newman (QUESTA PARTE DELL’ESERCIZIO SARA’ CHIARITA DOMANI A LEZIONE), in quanto le altre rappresentazioni permettono di determinare in maniera agevole la configurazione assoluta.
4. Dire in che relazione tra loro sono i componenti delle seguenti coppie di strutture (stesso composto/entantiomeri/diastereoisomeri/composti diversi, ecc.). Inoltre, per ciascun composto dire se è o meno chirale:
Per il primo punto, far riferimento alle linee guida degli esercizi precedenti. Per l’ultimo, dobbiamo capire 1) se ci sono carboni chirali 2) nel caso in cui ci sono due o più carboni chirali, dobbiamo capire se siamo o meno di fronte al composto meso.
5. Confrontare ciascuna delle strutture indicate dalle lettere a-l con quella riportata qui sotto. Definire la relazione esistente tra la struttura in questione e le strutture a-l (cioè dire se sono tra loro enantiomeri, diastereoisomeri, stesso composto, isomeri costituzionali, isomeri geometrici, isomeri conformazionali o altro).
Nel caso del cicloesano sostituito, dobbiamo far attenzione anche alla posizione relativa dei sostituenti (es. 1-3, 1-4) per capire se abbiamo o meno carboni chirali. Dobbiamo, inoltre, tenere in conto che in questo caso possiamo avere anche isomeri geometrici (NB: se ad es. il cicloesano è sostituito 1-4, saranno possibili solo isomeri geometrici e non sarà possiile avere isomeri ottici). Per quanto riguarda i carboni chirali, per evitare errori, convertire le proiezioni di Newman e la rappresentazione a sedia in strutture a segmenti prima di determinare la configurazione assoluta.
6. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti.
7) Quale/i dei seguenti composti non è/non sono chirale/i?
In questo esercizio e nel successivo bisogna innanzitutto valutare se ci sono carboni chirali. In presenza di più carboni chirali, dobbiamo capire se siamo di fronte al composto meso
8. Dire se i seguenti composti sono otticamente attivi
9. Rispondere alle domande A-D relative ai seguenti composti:
10.Disegnare la proiezione di Newman secondo il legame C2-C3 del conformero più stabile del seguente composto (ANCHE QUESTO ESERCIZIO SARA’ CHIARITO DOMANI A LEZIONE)
Vincerà la sfida chi risponderà per primoCORRETTAMENTE al seguente quesito
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Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
Il tempo massimo a disposizione sarà di 24h dalla pubblicazione del post.
Il vincitore (2 punti) sarà annunciato lunedì a lezione.
Attribuire il nome sistematico IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:
Studiare la stereochimica divertendosi? Assolutamente possibile! Non ci credete? Provate a giocare a R/S Chem…una risorsa interattiva che vi permette di allenarvi nell’attribuzione della configurazione assoluta ai carboni chirali.
Ci sono due modalità “learn” e “expert”. Nella modalità expert le domande sono a tempo. In entrambe le modalità, ci sono poi tre livelli (easy, medium e hard). Il primo passaggio è sempre la determinazione dell’ordine di priorità (trascinando i numeri che trovate in basso sugli atomi):
Solo quando l’attribuzione delle priorità è corretta, sarà possibile procedere (la freccia in basso a destra si colorerà di verde).
A questo punto, nella modalità learn, bisognerà riportare i numeri 1-3 su una sorta di proiezione di Newman (rispettando l’ordine in cui sono presenti nella molecola e assumendo che il sostituente con priorità 4 sia lontano dall’osservatore) e determinare la configurazione. Nella modalità expert sarà necessario stabilire direttamente la configurazione dopo aver determinato l’ordine di priorità (NB: il passaggio intermedio che si effettua nella modalità learn non è necessario ed in genere procediamo seguendo ciò che accade nella modalità expert).
Se la risposta è corretta si aprirà questa finestra. Sarà anche possibile valutare se il ragionamento utilizzato per l’attribuzione dell’ordine di priorità è corretto, dato che l’ordine in questione viene qui ampiamente giustificato.
Se volete invece rivedere la stereochimica in generale (quindi non limitata alla determinazione della configurazione assoluta), è possibile giocate allo stereogame (utilizzare la solita password per accedere alla cartella), un gioco da tavolo ideato da una università brasiliana (Universidade Federal do Ceará). Nella cartella che scaricherete (seguendo il link riportato sopra) troverete sia le card sia il tabellone. Nella cartella troverete anche le risposte corrette alle domande riportate nelle card.
Le regole sono molto semplici. 1. Bisogna lanciare il dado, che determinerà di quanti passi potrete procedere. 2. Pescherete una card che conterrà una domanda a risposta multipla. Una sola è la risposta corretta. 3. Se la risposta è corretta, avanzerete (del numero di passi indicati dal dado). Il consiglio è di iniziare da “basic” per poi procedere coi livelli “intermediate” e “advanced”.
4. Se la risposta è sbagliata, dovrete indietreggiare dello stesso numero di passi
5. Al quarto errore è game over e si deve ricominciare il livello da capo.
Diversi tipi di rappresentazioni strutturali dei composti organici sono disponibili e ciascuna di esse è utile per mettere in evidenza determinati aspetti spaziali (e non solo). Saperle scrivere e leggere è fondamentale. Inoltre, è importante saper convertire queste rappresentazioni tra loro.
Sicuramente una struttura che vedremo spesso è quella a segmenti, in cui l’orientamento nello spazio dei sostituenti viene indicato usando un cuneo pieno (verso l’osservatore) e un cuneo tratteggiato (lontano dall’osservatore). Questo tipo di rappresentazione però non è adatta per l’analisi conformazionale, nè utile per mostrare gli aspetti stereochimici delle reazioni.
Nelle formule prospettiche, i legami sul piano del foglio sono disegnati come linee continue (vicine tra loro), quelli diretti fuori dal foglio sono cunei pieni, quelli lontani dall’osservatore cunei tratteggiati. Come disegnare le formule prospettiche? Indicazioni sono presenti nel paragrafo 4.7*. Come fare quando ci sono due centri asimmetrici? Indicazioni sono riportate nella “strategia per la risoluzione dei problemi” a pag. 175. Le formule prospettiche che troverete sul libro mostrano per lo più la struttura tridimensionale della molecola in una conformazione sfalsata. In ogni caso, è possibile anche scrivere la formula prospettica della conformazione eclissata (vedere pag. 166).
Nel paragafo 4.7 vengono introdotte anche le proiezioni di Fischer, mentre nel paragrafo 4.12 si analizzano le proiezioni di Fischer di molecole con più centri chirali. Le proiezioni di Fischer rappresentano sempre il composto in una conformazione eclissata e si ottengono osservando la molecola al centro della V definita da due dei legami del carbonio con i sostituenti. Queste rappresentazioni sono molto utili per riportare molecole con più centri chirali e rendono agevole l’attribuzione della configurazione assoluta.
Le proiezioni di Newman sono usate per rappresentare su carta le strutture tridimensionali che derivano dalla rotazione intorno ai legami sigma. Indicazioni su come scriverle sono riportate nel paragrafo 3.11. Le strutture a cavalletto mostrano il legame C-C in modo prospettico. In particolare, stiamo osservando la molecola da un angolo. I legami possono essere eclissati o sfalsati.
Una nota a parte è essenziale per le rappresentazioni del cicloesano, che sono ampiamente trattate sul libro. Nel paragrafo 3.13 vedrete come disegnare i conformeri a sedia e come effettuare la conversione d’anello. A pagina 133 sono disponibili invece informazioni su come disegnare la proiezione di Newman del cicloesano.
Note sull’interconversione delle rappresentazioni strutturali
Per poter convertire agevolmente una rappresentazione strutturale in un’altra è essenziale aver compreso a fondo ogni singola rappresentazione. Sul libro, a pagg. 187-189 troverete anche un tutorial su come interconvertire le rappresentazioni strutturali.
Un punto importante da precisare è che queste rappresentazioni guardano il legame cabonio-carbonio da diverse prospettive, ed è essenziale sapere da quale angolazione è osservata la molecola. Un’altra cosa da aver chiara, è che è possibile scrivere più rappresentazioni di uno stesso composto (anche dello stesso tipo), semplicemente cambiando il punto di osservazione. Scegliere la prospettiva ottimale che ci permette di fare le operazioni di conversione in maniera agevole è sicuramente vantaggioso, ma potrebbe essere utile anche provare a utilizzare punti di osservazione diversi.
CONVERTIRE UNA STRUTTURA A CAVALLETTO IN PROIEZIONE DI NEWMAN E VICEVERSA
Innanzitutto vediamo la relazione esistente tra la rappresentazione a cavalletto e la proiezione di Newman. Se immaginiamo la proiezione di Newman come una rappresentazione 2D della struttura a cavalletto, che invece ci mostra il legame C-C da un certo angolo, il passaggio dall’una all’altra dovrebbe essere immediato.
Per passare dalla proiezione a cavalletto a quella di Newman, immaginiamo di proiettare i legami (e gli atomi) sul foglio (vedi immagine); per fare il contrario, immaginiamo di estendere la proiezione di Newman fuori dal foglio (immaginate di prendere il carbonio più vicino a voi-cioè quello frontale sulla proiezione di Neman-e di tirarlo verso di voi).
CONVERTIRE UNA STRUTTURA A CAVALLETTO IN PROIEZIONE DI FISCHER
Vediamo che succede se abbiamo una struttura a cavalletto e vogliamo ottenere la proiezione di Fischer corrispondente. Ricordiamo che la proiezione di Fischer rappresenta un conformero eclissato. Quindi, se la proiezione a cavalletto riporta un conformero sfalsato, il primo passo è quello di eclissarla. Vediamo qui due esempi di come è possibile ottenere un conformero eclissato (NB: ricordiamo che questi sono solo due dei diversi possibili modi in cui possiamo ottenere un conformero eclissato).
Ora prendiamo la prima struttura a cavalletto eclissata (quella in alto). Per convertirla in una proiezione di Fischer, dobbiamo innanzitutto guardarla al centro della V costituita dai legami tra i carboni chirali e due sostituenti legati a ciascun carbonio. Dobbiamo anche scegliere il punto di osservazione. Quello più immediato per chi sta guardando la struttura sul foglio è dall’alto, con lo stereocentro davanti (che nell’immagine è quello cui è legato l’ossidrile) collocato più vicino a noi. Questo carbonio sarà in basso sulla proiezione di Fischer. Così facendo, nell’esempio in questione, il bromo e il metile dovranno stare sulla linea verticale (che, ricordiamo, indica i legami lontani dall’osservatore). Il bromo però starà in alto e il metile starà in basso sulla linea verticale della proiezione di Fischer.
Mantenendo fisso il punto di osservazione, ora possiamo riportare sulla proiezione di Fischer tutti i sostituenti alla nostra sinistra (che andranno sulle linee orizzontali a sinistra) e tutti quelli che stanno alla nostra destra (che andranno sulle linee orizzontali a destra).
Possiamo guardare la molecola da altre angolazioni? Sì, però è necessario fare molta attenzione a posizionare bene i sostituenti. Immaginiamo per esempio di guardarla sempredall’alto, ma con le spalle rivolte al foglio e quindi con il C-3 (quello che lega il bromo) più vicino a noi. In quel caso avremo sempre il metile e il bromo lontani da noi, ma il metile sarà sul carbonio in alto e il bromo su quello in basso. Inoltre, i sostituenti a destra saranno l’ossidrile e il metile e a sinistra avremo i due atomi di idrogeno.
Notiamo che questa proiezione di Fischer è praticamente quella in alto, ruotata di 180° sul foglio (e quindi, sono lo stesso composto come evidenziato anche dalla configurazione assoluta dei due stereocentri). Potremmo guardarla anche da altre angolazioni, ma queste richiedono un maggiore sforzo di immaginazione. Ad esempio, immaginiamo di guardarla tra i legami indicati in rosso nell’immagine seguente, con il carbonio davanti (C-2) più vicino a noi. In questo caso, lontani da noi sono collocati i due atomi di idrogeno. Ancora una volta dobbiamo far attenzione alla posizione relativa degli altri sostituenti (altrimenti scriveremmo uno stereoisomero del nostro composto).
Ora prendiamo il secondo conformero eclissato, quello che abbiamo ottenuto nel primo passaggio, ruotando il carbonio 2. Anche qui possiamo scegliere la prospettiva di osservazione. Immaginiamo di guardarlo dal basso e frontale (non dando le spalle al foglio). In tal caso, possiamo anche immaginare semplicemente di “ribaltare” la struttura sul foglio. Immaginiamo di appoggiare la mano nel punto indicato dalla freccia blu qui sotto e di spingere il carbonio verso l’alto, mentre l’altro carbonio resta fisso sul foglio. Otterremo il ribaltamento della struttura. Quindi l’OH starà sulla linea verticale della proiezione di Fischer in alto e l’H sulla linea verticale, ma in basso. Facciamo attenzione alla disposizione degli altri sostituenti. Ancora una volta è comunque possibile osservarla da più angolazioni, ma bisogna sempre fare molta attenzione.
Notiamo come la configurazione dei carboni chirali è sempre la stessa. Abbiamo infatti lavorato su un singolo stereoisomero.
Consiglio: provate a lavorare con l’aiuto dei modellini!
CONVERTIRE UNA PROIEZIONE DI FISCHERIN PROIEZIONE A CAVALLETTO
Come passare da proiezione di Fischer ad una a cavalletto? Ci ricordiamo che la proiezione di Fischer è relativa ad un conformero eclissato e che i due sostituenti sulla linea verticale sono lontani dall’osservatore. Quindi, li posizioniamo come mostrato in figura
A questo punto, mettiamo sulla destra i sostituenti che stanno a destra sulla proiezione di Fischer e a sinistra quelli a sinistra (attenzione! Il nostro punto di osservazione della struttura a cavalletto in questo momento è dall’alto guardando verso il foglio).
PROIEZIONE DI NEWMAN/PROIEZIONE DI FISCHER
E per quanto concerne la conversione proiezione di Newman/proiezione di Fischer e viceversa? Se è chiara la relazione tra la proiezione di Newman e le strutture a cavalletto, non dovrebbe essere difficile…
Partiamo sempre ottenendo una delle possibili conformazioni eclissate della molecola.
Vediamo un esempio di passaggio dalla proiezione di Newman a quella di Fischer.
Qui la stiamo osservando sempre dall’alto e rivolti verso il foglio (o lo schermo).
E se l’abbiamo eclissata nel modo seguente?
In questo caso, possiamo seguire il consiglio del libro e quindi “muovere” verso il basso il legame che coinvolge il metile sul carbonio posteriore (o in generale quello che punta verso l’alto sul carbonio in questione). Così facendo, il metile starà in basso e legherà alla sua sinistra il bromo e alla sua destra l’H. L’altro legame, quello con H che punta verso l’alto, sarà sul carbonio in alto nella proiezione di Fischer. L’ossigeno sarà alla sua sinistra e il metile alla sua destra.
Si può passare dalla proiezione di Fischer a quella di Newman agevolmente se si ricorda che Fischer rappresenta un conformero eclissato. Bisogna però essere attenti nel definire il punto di osservazione sulla proiezione di Newman e scrivere il conformero eclissato corretto. All’inizio, potrebbe essere utile “passare” per la struttura a cavalletto (vedere sopra la descrizione del metodo) e poi convertire quella in proiezione di Newman.
INTERCONVERSIONE DI VARIE RAPPRESENTAZIONI STRUTTURALI
Immaginiamo di voler rappresentare, in varie forme, il (2S,3R)-3-bromobutan-2-olo. Qui rappresentato con una struttura a segmenti:
Ricordiamo che i legami non esplicitati sui carboni chirali sono legami che il carbonio fa con l’idrogeno, per cui:
La struttura a destra nella figura in alto somiglia già a quella che è una formula prospettica, per cui questo passaggio è abbastanza semplice e ci porta ad ottenere la formula prospettica che osserviamo nella figura qui sotto (immagine a destra):
Nelle varie conversioni che seguiranno, i legami con gli idrogeni saranno sempre riportati in rosso. Fate attenzione alla lora posizione relativa. Inoltre, osservate bene sempre quale dei due carboni chirali è il 2 (quello che lega -OH) e qual è il 3 (quello che lega -Br). Notate inoltre come la configurazione assoluta dei carboni chirali non cambia MAI.
Un altro punto da chiarire è che è possibile ottenere rappresentazioni dello stesso composto da diverse prospettive.
Sappiamo già come ottenere le conformazioni eclissate nelle proiezioni di Newman e a cavalletto, ma è possibile eclissare i legami anche nella formula prospettica:
A questo punto, possiamo fare le stesse operazioni viste prima su questa formula eclissata. In questo caso, possiamo scrivere anche la proiezione di Fischer (NB: per farlo, è ovviamente anche possibile eclissare le strutture a cavalletto o le proiezioni di Newman precedentemente scritte).
Il punto di osservazione ottimale per convertire le strutture a cavalletto e le proiezioni di Newman a Fischer è già stato chiarito precedentemente, all’inzio del post, ma vediamo cosa succede se eclisso le strutture, dirigendo la “V” verso il basso.
I punti di osservazioni mostrati qui sono solo alcuni di quelli possibili. Nella figura in basso si mostra, ad es., come è possibile osservare una stessa struttura a cavalletto, ottenendo due diverse formule prospettiche (che ovviamente sono equivalenti in quanto rappresentano sempre lo stesso composto). Da ogni formula sfalsata, si ottiene poi anche quella eclissata.
Nell’immagine seguente, un altro esempio. Una proiezione di Newman osservata da tutti i possibili punti di vista per convertirla in proiezione di Fischer. Nell’osservarla e nel confrontare le proiezioni di Fischer, fate attenzione a confrontare sempre il carbonio 2 su una proiezione con lo stesso carbonio sull’altra proiezione, non essendo sempre il carbonio 2 quello scritto più in alto (le proiezioni di Fischer a destra sono ruotate di 180° nel piano del foglio rispetto a quelle a destra).
O ancora, di seguito trovate tre dei possibili punti di osservazione di una formula prospettica (ma questi non sono tutti: è possibile osservarla anche da altri punti di vista, semplicemente ruotandola, o ad esempio guardandola dalle stesse angolazioni, ma “a testa in giù”… il che equivale ad una rotazione di 180° sul piano del foglio per la proiezione di Fischer). Il colore della proiezione di Fischer corrisponde al punto di osservazione indicato da una freccia dello stesso colore.
Passare da una rapprensentazione all’altra può sembrare complesso all’inizio. Per poterlo fare in maniera consapevole è essenziale aver capito bene ciascun tipo di rappresentazione…e tanto esercizio. Basta scegliere un composto e provare a interconvertirne le varie rappresentazioni, magari con il supporto delle indicazioni qui riportate.
*In questo post di fa spesso riferimento al libro: in questo caso ci riferiamo all’ultima edizione del Bruice. Chi ha un libro diverso, potrà avvalersi dell’aiuto dell’indice analitico
Chimica Organica-DiSTABiF 
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