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Verso la seconda prova intercorso: esercitazione

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. Scrivi un composto chirale di formula C6H11Br. Attribuisci il nome IUPAC comprensivo di stereochimica a tale composto. Poi, scrivine un diastereoisomero.                                            

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. Spiega in che modo l’iperconiugazione contribuisce alla stabilizzazione dei conformeri sfalsati.   

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)

Esercitiamoci ancora sulla stereochimica

1. Individuare gli atomi di carbonio chirali nelle strutture A–L

2. Individuare tutte le unità stereogeniche nei composti dell’esercizio 1 e dire qual è il numero massimo possibile di stereoisomeri per ciascuna struttura.

3. Attribuire il nome IUPAC, comprensiovo di stereochimica, ai composti dell’esercizio 1.

Note:

Quando una molecola presenta sia centri chirali sia doppi legami per i quali è possibile definire la configurazione geometrica, i descrittori R/S ed E/Z devono essere riportati all’interno della stessa coppia di parentesi tonde, prima del nome del composto. I descrittori, ciascuno preceduto dal relativo numero di posizione (locante), vengono elencati in ordine crescente, indipendentemente dal fatto che si riferiscano a un centro chirale o a un doppio legame.

Esempio:

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Quando un centro chirale o un doppio legame stereogenico si trova all’interno di un sostituente ramificato, il relativo descrittore stereochimico deve essere associato al nome del sostituente, anziché a quello della catena principale. In questo caso, il descrittore R/S o E/Z, preceduto dal numero che indica la posizione, viene riportato tra parentesi tonde all’inizio del nome del sostituente. Il nome completo del sostituente, comprensivo del descrittore stereochimico, viene quindi racchiuso tra parentesi quadre.È importante ricordare che la numerazione del sostituente è indipendente da quella della catena principale.

Esempio:

4. Dire quali composti dell’esercizio 1 non sono otticamente attivi, giustificando la risposta.

5. Per ogni composto dell’esercizio 1 che contiene carboni chirali scrivi, quando possibile, i) l’enantiomero, ii) un diastereoisomero

6. Disegnare tutti gli isomeri costituzionali del bromopentano con catena lineare; indicare quali possono esistere come coppie di enantiomeri.

7. Disegnare una formula prospettica del (2R)-butan-2-olo e del (2S)-2-bromobutano; disegnare poi i rispettivi enantiomeri in proiezione di Fischer

8. Disegnare tutti gli stereoisomeri dell’1,2-dimetilciclopentano; indicare relazioni enantiomeriche e diastereoisomeriche.

9. Individuare un isomero costituzionale del pent-3-en-2-olo con centri chirali ma senza doppio legame C=C. Disegnarlo e attribuire nome IUPAC.

10. Per il (2R,3S)-2-bromo-3-metilpentano: (a) disegnare formula prospettica, Fischer e Newman lungo C2–C3; (b) disegnare enantiomero e un diastereoisomero

11. Per ciascuno dei seguenti composti fare quanto indicato nella colonna di destra

i) Attribuire il nome IUPAC comprensivo di stereochimica; ii) Convertire in proiezione di Fischer; iii) scrivere un diastereoisomero del composto mostrato, in proiezione di Fischer e iv) attribuire il nome IUPAC; v) scrivere il nome IUPAC dell’enantiomero del composto iniziale

i) Convertire in proiezione di Newman lungo il legame C2-C3; ii) Scrivere la struttura a cavalletto lungo lo stesso legame di un conformero eclissato e iii) trasformarla in una proiezione di Fischer; iv) scrivere la struttura a segmenti di un diastereoisomero; v) scrivere il nome IUPAC dell’enantiomero del composto scritto in iv).

i) convertire in proiezione di Fischer; ii) disegnare la proiezione di Fischer di un diastereoisomero; iii) disegnare la formula prospettica dell’enantiomero del composto scritto in ii); iv) dire qual è la relazione steroechimica tra quest’ultimo composto e quello iniziale; v) attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica al composto mostrato in figura.

i) Scrivere la proiezione di Newman corrispondente; ii) scriverne un conformero eclissato; iii) convertire la proiezione di Fischer in formula prospettica; iv) scrivere il conformero eclissato in formula prospettica v) scrivere la struttura a segmenti dell’enantiomero del composto in figura

i) Attribuire il nome IUPAC comprensivo di stereochimica; ii) Scrivere una proiezione di Newman lungo i legami C1-C6 e C3-C4; iIi) Individuare il conformero più stabile; iv) scrivere la struttura a sedia di tale conformero; v) Scrivere la struttura a sedia del conformero meno stabile di un suo diastereoisomero

12. 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 (isomeri conformazionali/enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro):

13. Scrivere la struttura a cavalletto, secondo il legame C2-C3, del conformero più stabile del (2S,3R)-2-cloro-3,4-dimetilpentano.

14. Prendendo in considerazione il (2R,3R)-2,3-dibromobutano, scrivere A) l’enantiomero in proiezione di Fischer, B) un diastereoisomero con una struttura a segmenti. Poi, per ciascuno dei due composti, dire se sono otticamente attivi  e giustificare la risposta.          

15. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti (vedi note esercizio 3 prima di procedere): 

Stereochimica: esercitazione

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica quando necessario, ai seguenti composti:

2. Disegnare il composto di formula molecolare C5H9Br che 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 (2S,3R)-2,3-butandiolo è un composto meso

B) Il (2S,3R)-2,3-butandiolo ruota il piano della luce polarizzata di +13,2°

C) Il (2R,3S)-2,3-butandiolo non ruota il piano della luce polarizzata

D) 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?

Molecole con più unità stereogeniche e con più carboni asimmetrici

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, 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

Nomenclatura e descrittori R/S

Come integriamo l’informazione relativa alla configurazione assoluta nel nome IUPAC?

Se c’è un solo carbonio chirale:

NB: prima dell’ultimo aggiornamento delle regole IUPAC, il numero che indica la posizione del carbonio chirale non doveva essere indicato se era presente un solo C chirale, per cui è ancora possibile trovare nomi IUPAC in cui esso non è riportato (per esempio, nel libro di riferimento). Nel caso specifico, sarà accettato anche il nome (S)-3-bromoesano.

Se il composto ha più carboni chirali:

Esempio:

NB: in rosso sono indicate le informazioni “nuove” che bisogna aggiungere al nome IUPAC

Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti (attenzione: non sempre la presenza di un legame indicato con un cuneo pieno o tratteggiato è indice di un carbonio chirale)


Attribuzione della configurazione assoluta al carbonio chirale

Definire la configurazione assoluta dei seguenti composti. Per ogni set, è disponibile un esercizio guidato

Esercizio guidato

La prima cosa da fare è attribuire le priorità relative agli atomi o ai gruppi legati al carbonio chirale, secondo quanto riportato a pag. 148 del Bruice.
Gli atomi direttamente legati al carbonio sono O, C, C, C. L’ossigeno ha numero atomico maggiore del carbonio, per cui possiamo già dire che avrà priorità 1. Dei tre carboni, quello del gruppo metile lega HHH, quello dell’etile lega CHH, quello dell’isopropile lega CCH. Sapendo che il carbonio ha numero atomico maggiore dell’idrogeno, possiamo dedurre che l’isopropile ha priorità rispetto all’etile, che avrà a sua volta priorità rispetto al metile.

A questo punto, dobbiamo verificare che il sostituente a priorità minore si trovi lontano dall’osservatore. Dato che questo è il caso, tracciamo una freccia nella direzione di priorità crescente 1–>2–>3 e vediamo il senso di rotazione della freccia (orario–>R, antiorario–>S)

Nel caso specifico la rotazione è oraria, quindi la configurazione assoluta del carbonio chirale sarà R.


Esercizi da svolgere:

Esercizio guidato

In questo caso, vediamo che il gruppo a priorità minore si trova verso l’osservatore. Praticamente, stiamo guardando la molecola dal lato diametralmente opposto rispetto a quello prescritto dal sistema di Cahn-Ingold-Prelog. In questo caso, rotazione oraria corrisponderà all’enantiomero S e antioraria all’enantiomero R. Per capire meglio questo concetto, provare a lavorare con i modellini con un collega: uno osserverà la molecola secondo la prospettiva giusta (sostituente a priorità minore lontano dall’osservatore), l’altro gli starà di fronte e quindi guarderà la molecola come illustrato sopra (col sostituente a priorità minore verso l’osservatore). A questo punto definite la rotazione e vedrete che se il primo osservatore determina una rotazione oraria, il secondo avrà una rotazione antioraria (e viceversa).

Ora, nel caso specifico, visto che in questo caso stiamo osservando la molecola dal lato diametralmente opposto a quello richiesto, dopo aver tracciato una freccia nella direzione di priorità crescente 1–>2–>3, osserviamo che essa avrà direzione antioraria.

Possiamo quindi dedurre che il nostro composto ha configurazione assoluta R.

In alternativa, è possibile operare seguendo uno scambio, come descritto nel set successivo


Esercizi da svolgere:

Esercizio guidato

Se il sostituente a priorità minore si trova sul piano, dobbiamo necessariamente effettuare uno scambio per portarlo sul cuneo tratteggiato, dato che non stiamo osservando la molecola nè dal lato giusto, nè dal lato opposto.

Attenzione: in questo modo ho ottenuto l’enantiomero del composto di cui voglio determinare la configurazione assoluta (anche questo è facilmente dimostrabile utilizzando i modellini). Quindi, detemino il senso di rotazione della freccia e di conseguenza la configurazione assoluta dell’enantiomero.

Nel caso specifico, sarà S. A questo punto conosco anche la configurazione assoluta del composto di partenza, che sarà quindi R.


Esercizi da svolgere:

Esercizio guidato

Nel caso della proiezione di Fischer, non ci sono gruppi sul piano (vedere immagine sotto ed utilizzare i modellini per capire da dove stiamo osservando il carbonio e i suoi legami). I gruppi sui legami verticali sono lontano dall’osservatore, quelli sui legami orizzontali verso l’osservatore.

In questo caso bisogna quindi
1) attribuire le priorità relative sempre seguendo le stesse regole
2) tracciare una freccia nella direzione di priorità crescente 1–>2–>3
3) determinare il senso di rotazione della freccia
4) osservare dove si trova il sostituente a priorità minore. Se su legami verticali, allora rotazione oraria–>R e antioraria–>S. Se invece è su uno dei legami orizzontali, la direzione della freccia darà una risposta opposta a quella corretta.

In questo caso, la direzione è antioraria e il sostituente a priorità minore è sulla linea verticale, quindi la configurazione assoluta sarà S.

Nell’esempio seguente, invece, l’atomo a priorità minore si trova su un legame orizzontale.

In questo caso, la direzione della freccia è oraria, ma poichè il sostituente a priorità minore si trova sulla linea orizzontale, la configurazione assoluta sarà S.


Esercizi da svolgere:

Esercizio svolto

Su una struttura a segmenti, il cuneo pieno indica un sostituente rivolto verso l’osservatore, il cuneo tratteggiato un sostituente lontano dall’osservatore. NB: l’idrogeno è spesso sottinteso.

Si individua il carbonio chirale, qui indicato dall’asterisco e si applicano le regole già viste per determinare le priorità relative degli atomi o dei gruppi legati. Si vede poi il verso della freccia nella direzione di priorità crescente 1–>2–>3. Fatto questo, di controlla se il sostituente a priorità minore è lontano dall’osservatore. Se è così, come in questo caso, la rotazione oraria, corrisponde alla configurazione assoluta R.

Se, invece, il sostituente a priorità minore è rivolto verso l’osservatore…

…la direzione oraria della freccia corrisponde alla configurazione assoluta S.

Se il verso della freccia fosse stato antiorario, allora: sostituente a priorità minore lontano dall’osservatore–>S, verso l’osservatore–>R (NB: nell’esempio mostrato, il sostituente a priorità minore è sempre l’idrogeno, che è sottinteso…ma poichè abbiamo già l’informazione su come sono orientati 3 dei sostituenti, sappiamo anche già come è orientato quello sottinteso).

In presenza di più carboni chirali, si attribuisce la configurazione assoluta a ciascuno di essi in maniera indipendente.

Lo stesso approccio si applica anche ai composti ciclici.


Esercizi da svolgere


ALTRI ESERCIZI

1) Assegnare la configurazione assoluta (R/S) ai carboni chirali delle seguenti molecole.

2) Rappresentare i seguenti composti come con: I) formule prospettiche, II) strutture a segmenti; III) proiezioni di Fischer:

a) (2S)-2-bromobutano
b) (3R)-3-cloro-2-metilpentano
c) (2S,3R)-3-cloro-2-pentanolo
d) (3R)-3-etil-2-metilesano
e) (2S,3S)-3-etil-4-metilentan-2-olo

3) Individuare, tra le seguenti strutture, l’enantiomero del (2R)-2-bromo-1-esanolo

4) Dire quale tra le strutture a-d è un’altra rappresentazione del seguente composto:               

5) Scrivi i quattro composti (inclusi gli enantiomeri) di formula molecolare C5H11Br che abbiano almeno un carbonio chirale. Attribuisci il nome, comprensivo di stereochimica, a ciascuno di essi.

Stereochimica: esercizi introduttivi

  1. Individuare i carboni chirali (se ci sono) nelle seguenti molecole.
    NB: è possibile riportare la risposta indicando la posizione del carbonio definito sulla base delle regole IUPAC per la nomenclatura. Es.: in a il carbonio chirale è il C3.


2. Definire la configurazione assoluta dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole e dire in che relazione sono tra di loro i componenti delle seguenti coppie di strutture (stesso composto/enantiomeri/composti diversi):

3. Per ognuna delle seguenti coppie di strutture dire se sono una coppia di enantiomeri o due rappresentazioni dello stesso composto. Per stabilirlo è necessario stabile la configurazione assoluta di ciascuna struttura

4. Assegnare la configurazione assoluta ai carboni chiari evidenziati nelle seguenti strutture tridimensionali

5. Dire quale tra le strutture a-d rappresenta l’enantiomero del seguente composto
Per stabilirlo è necessario stabile la configurazione assoluta per ciascuna struttura!

6. Stabilire la configurazione assoluta di ciascun carbonio chirale (se) presente nelle seguenti molecole

Nomenclatura alcheni-Isomeria geometrica (cis/trans; E/Z)

1. Assegna la configurazione E/Z ai doppi legami dei seguenti composti

2. Assegnare i nomi IUPAC ai seguenti alcheni

3. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti:

  • 1-metilciclobut-1-ene
  • 3-metilciclopent-1-ene
  • 2,3-dimetil-2-pentene
  • trans-2-esene
  • cis-3-eptene

4. Assegnare i nomi IUPAC ai seguenti alcheni

Esercitazione su analisi conformazionale e isomeri geometrici di cicloalcani

1. Il seguente grafico mostra la variazione di energia torsionale del propano in seguito alla rotazione intorno al legame C-C. Cosa indicano I, II, III?

2. Disegnare i conformeri anti e gauche del 1,2-dibromoetano usando sia le proiezioni di Newman sia le strutture a cavalletto.

3. Quale tra i due conformeri dell’esercizio 12 avrà momento dipolare maggiore?

4. Quale tra i seguenti è il conformero più stabile del 3-metil-1-butanolo?

5. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione meno stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale: 

6. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione meno stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale: 

7. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione più stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale: 

8. Disegnare il cis-1-isopropil-4-metilcicloesano in proiezione di Newman (rispetto ai legami C1-C6 e C3-C4). Effettuare l’inversione d’anello. Indicare qual è tra i due il conformero a più alta energia e spiegare perchè individuando le interazioni che lo rendono meno stabile rispetto all’altro (Potrebbe essere utile rivedere i paragrafi 3.14 e 3.15).

9. Scrivere le strutture a sedia che corrispondono ai due conformeri dell’esercizio 18.

10. Scrivere le formule di struttura per le due conformazioni a sedia del cis-1-isopropil-4-metilcicloesano. b) Le due conformazioni sono equivalenti? c) In caso negativo, spiegate quale sia la più stabile. d) Qual è la conformazione preferita all’equilibrio?

11. Scrivere i due isomeri geometrici (=isomeri cis/trans) del 1,4-dimetilcicloesano. Poi, per ciascun isomero geometrico disegnare le due conformazioni a sedia possibili e valutare la stabilità relativa delle due conformazioni a sedia di ciascun isomero geometrico.

12. Dalla tabella che riporta le costanti di equilibrio per i cicloesani monosostituiti (tabella 3.9 del Bruice) si evince che le costanti per gli alogeni sono le seguenti: F 1.5; Cl 2.4; Br 2.2; I 2.2. Fornire una spiegazione plausibile di questi dati sperimentali.

13. Dire se le seguenti coppie di composti sono: isomeri costituzionali, isomeri geometrici (=isomeri cis/trans), isomeri conformazionali o composti diversi:

14. Completare la tabella per il seguente composto, disegnando quanto richiesto:

Conformero a sedia più stabile




Conformero ottenuto in seguito all’inversione di anello





Proiezione di Newman secondo i legami C1-C2 e C5-C4 del conformero pù stabile





Proiezione di Newman secondo i legami C1-C2 e C5-C4 ottenuta in seguito all’inversione di anello





15. Scrivere gli isomeri conformazionali dei seguenti composti A e B, completando le proiezioni di Newman (secondo i legami C3-C2 e C5-C6) e le rappresentazioni a sedia (NB: i numeri 1 e 2 non hanno nulla a che vedere con la numerazione relativa alla nomenclatura).

16. Prendendo in considerazione le strutture dell’esercizio 26,
a) per ciascun isomero geometrico, dire quale è la conformazione più stabile, motivando la scelta
b) dire chi è più stabile tra A e B, motivando la scelta.

17. Completare la seguente tabella:

CompostoConformazione a
sedia più stabile
Inversione
d’anello
Proiezione di
Newman
Inversione
d’anello
1,1-dimetilcicloesanoLegame C1-C2; C5-C4




cis-1,2-dimetilcicloesanoLegame C2-C1; C4-C5





trans-1,2-dimetilcicloesanoLegame C1-C2; C5-C4



cis-1,3-dimetilcicloesanoLegame C2-C3; C6-C5




trans-1,3-dimetilcicloesanoLegame C2-C3; C6-C5




cis-1,4-dimetilcicloesanoLegame C2-C1; C4-C5




trans-1,4-dimetilcicloesanoLegame C1-C2; C5-C4




18. Disegnare un diagramma di energia potenziale per la rotazione di 360° del legame C2-C3 del 2-metilbutano, partendo da uno dei conformeri più stabili e disegnando tutte le conformazioni corrispondenti ai massimi e ai minimi di energia

19. 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.               

20. Esistono 4 combinazioni cis/trans per l’1,2,4-trimetilcicloesano. a) Disegnare le due possibili    conformazioni della sedia per ciascuna struttura e determinare quale sia la conformazione a sedia più stabile. b) Confrontando le conformazioni a sedia più stabili per ciascuna struttura, quale dei 4 isomeri sarebbe più stabile?                                                                                          

Oggi, niente Chimica Organica…ma qualcosa su cui riflettere

Oggi non saranno pubblicati nuovi contenuti di Chimica Organica.

Vogliamo invece condividere due frasi riportate su altrettanti cartelloni presenti alla manifestazione degli studenti delle scuole di Caserta di questa mattina.

Forse nelle immagini non si leggono bene, quindi le trascriviamo:

«Il silenzio rende complici»

«Chi non ha il coraggio di ribellarsi non ha il diritto di lamentarsi»

Due frasi forti, che crediamo meritino una riflessione.

In questi giorni si è scelto di ricorrere alla didattica a distanza per garantire la continuità delle lezioni nonostante la mobilitazione in corso. Una soluzione che, a nostro avviso, presenta due problemi.

Il primo è didattico: soprattutto in insegnamenti come Chimica Organica, la didattica a distanza non può sostituire con la stessa efficacia il confronto diretto, la discussione e l’interazione che caratterizzano una lezione in presenza.

Ma il secondo è ancora più importante. Di fronte a una protesta, limitarsi a trovare il modo di proseguire le proprie attività significa rischiare di ignorare le ragioni stesse della mobilitazione e di indebolirne il significato.

A voi studenti vorremmo dire una cosa. Vi chiediamo ogni giorno di ragionare, di porvi domande, di non accontentarvi di risposte imparate a memoria. Ma queste capacità non servono soltanto a comprendere la Chimica Organica. Servono soprattutto a comprendere il mondo in cui vivete e a decidere quale ruolo volete avere al suo interno.

Non vi chiediamo di condividere le nostre idee o le nostre scelte. Vi chiediamo di non rinunciare mai a farvi delle domande, a confrontarvi e a prendere posizione quando lo ritenete giusto. Perché l’indifferenza è anch’essa una scelta, e anche scegliere di non fare nulla può avere delle conseguenze.

Nei prossimi giorni riceverete ulteriori informazioni sull’organizzazione delle attività didattiche. Ma per oggi, niente Chimica Organica. Oggi lasciamo spazio alla riflessione.

Proff. Monica Scognamiglio e Antonio Fiorentino

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