Основы стереохимии

Основные понятия Энантиомеры – пара стереоизомеров, относящиеся как предмет и зеркальное отражение. Содержат по крайней мере один хиральный атом. Обладают одинаковыми физико-химическими свойствами, но различной биологической активностью. Имеют разные свойства по отношению к хиральным объектам !

Вращение плоскополяризованного света (хиральный объект): (+) – по часовой стрелке (правовращающий) и (-) – против часовой стрелке (левовращающий) Относительная конфигурация энантиомеров определяется по правилам D/L – номенклатуры (Э.Фишер): D – функциональная группа (OH или NH 2 ) расположены справа от углеродного скелета; L – функциональная группа расположена слева. [α] D t – удельное вращение; L – длина кюветы поляриметра; С – концентрация вещества D - энантиомерыL - энантиомеры D и L конфигурации выбраны Фишером условно (от D-глицеринового альдегида) и не связаны с углом вращения α.

Абсолютная конфигурация, правила R/S номенклатуры Абсолютная конфигурация определяется методом рентгеноструктурного анализа. Правила R/S номенклатуры. Энантиомеру присваивается R или S конфигурация в зависимости от взаимного расположения четырех заместителей вокруг хирального центра. Для каждого из заместителей вначале определяется старшинство по правилу Кана- Ингольда-Прелога, затем молекулу ориентируют так, чтобы младший заместитель был направлен в сторону от наблюдателя, и устанавливают направление падения старшинства остальных трех заместителей. Если старшинство заместителей уменьшается по часовой стрелке, то это R-энантиомер (R- rectus – правый), если - против часовой стрелки, то S-энантиомер (S – sinister – левый). R/S – обозначения не связаны с углом оптического вращения (+) или (-).

Правила старшинства заместителей: Атом с большим атомным номером старше атома с меньшим атомным номером. Если первый атом у заместителей одинаков, то в расчет берут следующие атомы (второй, третий «слои»). Возрастание старшинства групп: неподеленная электронная пара CCl 3 > CH 2 CH 3 > CH 3 CH 3 O > OH > CH(CH 3 ) 2 > CH 2 CBr 3 Почему CH(CH 3 ) 2 старше CH 2 CBr 3 ? Комбинация (С,C,H) старше комбинации (C,H,H)

R - конфигурация

Если атом углерода в заместителе имеет кратные связи с атомами последующего слоя, то формально полагают, что он связан с двумя или соответственно тремя атомами того же типа. Реально несуществующие атомы отмечены штрихом

F > CH(OCH 3 ) 2 > CHO > CH 3 Группы с реальными атомами старше тех групп, где такие же атомы появляются за счет двойных или тройных связей

Заместитель с R-конфигурацией старше, чем с S- S-конфигурация Из двух изотопов старше тот, у которого больше массовое число: H < D < T

Правила старшинства заместителей используются для определения конфигурации замещенных алкенов в Z/E номенклатуре. Если два старших заместителя расположены по одну сторону плоскости С=С связи, то это будут Z-изомеры (от немецкого Zusammen – вместе). При противоположном положении – E-изомеры (от немецкого Entgegen – напротив). (Е)-1-нитро-1-бром-2-хлорпропен (Z)-1-нитро-1-бром-2-хлорпентен

(2,3E),(4,5E)-2-бромгексадиен (2Е,4Е)-2-бромгекса-2,4-диен 5-хлор-3[2(Е)-хлорвинил]пентадиен-2(Z)-4(Z)-ол-1 (2Z,4Z)-5-хлор-3-((Е)-2-хлорвинил)пента-2,4-диен-1-ол (Е)-оксим ацетофенона (Е)-ацетофенон оксим

Противовоспалительный препарат Ибупрофен (рацемическая смесь энантиомеров) (S)-(+)-ибупрофен (текс ибупрофен) Активный энантиомер Седативный препарат Талидомид, 1955 г. запрещен в 1962 г. (рацемическая смесь) (+) – активный энантиомер (-) – тератогенное действие Противосудорожный препарат Галодиф (создан на кафедре БИОХ ТПУ) в 1985 г.) (рацемическая смесь)

Хороший полимер Плохой полимер Катализатор полимеризации Циглера-Натта (Нобелевская премия 1963 г.)

Диастереомеры

Диастереомеры содержат больше одного хирального атома и не являются зеркальным отображением друг друга. Если два стереоизомера имеют противоположные конфигурации всех соответствующих хиральных атомов, то это – ЭНАНТИОМЕРЫ (предмет и зеркальное отражение). Если конфигурация различается лишь у нескольких хиральных атомов, то это – ДИАСТЕРЕОМЕРЫ. Цис-, транс- (E, Z) изомеры алкенов относятся к π- ДИАСТЕРЕОМЕРАМ Правила обозначения диастереомеров: строят молекулу в заслоненной конформации так, чтобы атомы углеродной цепи располагались в одной плоскости Заслоненная конформация Заторможенная конформация

Правила обозначения диастереомеров: 1) строят молекулу в заслоненной конформации так, чтобы атомы углеродной цепи располагались в одной плоскости; 2) поворачивают связь С-С вертикально; 3) поворачивают молекулу на 90 о относительно центральной связи С-С так, чтобы группы СН 3 ушли под плоскость рисунка, а заместители располагались над этой плоскостью; 4) проектируют молекулу на плоскость чертежа. При этом подразумевается, что лишь центральная связь С-С лежит в плоскости чертежа, связи С-СН3 направлены от нас, а связи С-заместитель – в нашу сторону Заслоненная конформация Заторможенная конформация (2S,3S)-2-бром-3-хлорбутан

(2S,3S)-2,3-дихлорпентан (2R,3R)-2,3-дихлорпентан (2S,3R)-2,3-дихлорпентан (2R,3S)-2,3-дихлорпентан

Для молекул с несколькими асимметрическими атомами n число стереоизомеров равно 2 n, где n – число асимметрических атомов. Следовательно для 2-бром-3-хлорбутана должно существовать 2 2, т.е. 4 стереоизомера. Любой стереоизомер из группы А по отношению к любому стереоизомеру группы Б является диастереомером

Стереоизомеры: мезо-формы мезо-Форма – соединение, молекулы которого совместимы с их зеркальными изображениями, хотя они и имеют асимметрические атомы углерода S,S-2,3-дихлорбутанR,R-2,3-дихлорбутан R,S-2,3-дихлорбутан