ISOMERIA

•Isomeri costituzionali

•Stereoisomeri

•Importanza biologica della chiralità

ISOMERISi definiscono isomeri composti con identica formula molecolare, ma diversa struttura (concatenazione degli atomi) o diversa configurazione // conformazione (disposizione degli atomi nello spazio)N.B.• formula molecolare indica quali e quanti atomi sono presenti nella molecola• formula di struttura indica in che modo questi atomi sono reciprocamente dispostiGli isomeri hanno quindi stesso peso molecolare, madiverse caratteristiche chimico-fisiche

ISOMERIA:è il fenomenoper cuicomposti chehanno lastessaformulamolecolaresono diversi

COSTITUZIONALE:Se gli isomeridifferiscono perl’ordine con cuisono legati i loroatomi

STEREOISOMERIA:gli isomeri hanno lastessa costituzione madifferiscono perla disposizionedegli atomi nello spazio

Di catena Es. CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH3 I CH3 Di posizione Es. CH3CH2CH2-OH CH3CHCH3

I OHDi funzione Es. CH3CH2CH2-OH CH3CH2-OCH3

CONFORMAZIONALE:gli isomeri sonoconvertibili l’uno nell’altroper semplice rotazioneattorno a un legame

CONFIGURAZIONALE:gli isomeri sonoconvertibili l’uno nell’altro per rottura e ricostruzionedi un legame

DIASTEREOMERI

ENANTIOMERI

Isomeri costituzionaliidentica formula molecolare ma diversa

struttura

• Isomeri di catena

• Isomeri di posizione

• Isomeri di funzione

H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

n-pentanop.e.=-36,1 °C

H3C – CH – CH2 – CH3

| CH3

2-metilbutanop.e.=-28 °C

2,2-dimetilpropanop.e.=-9,5 °C

CH3

|H3C – CH – CH3

| CH3

Isomeri costituzionali identica formula molecolare ma diversa struttura • Isomeri di catena Nel pentano C5H12 ci sono tre possibili combinazioni dello scheletro (3 isomeri di catena)

•Isomeri di posizione C4H9Cl CH2Cl-CH2-CH2-CH3

1-clorobutano

CH3-CHCl-CH2-CH3 2-clorobutano

• Isomeri di funzione

CH3-CH2-OH e CH3-O-CH3

Etanolo dimetil etere p.e. 78,5 p.e.-23,6

STEREOISOMERIcomposti con atomi reciprocamente legati nello stesso ordine e sequenza ma DISPOSTI NELLO SPAZIO in modo diverso. Identica formula molecolare,diversa configurazione / conformazione.• Isomeri CONFORMAZIONALI derivano dalla diversa disposizione degli atomi nello spazio correlata alla possibilità di rotazione intorno al legame semplice C-C possono interconvertire senza rottura di legami (con poca energia; temperatura ambiente); non sono fisicamente separabili

• Isomeri CONFIGURAZIONALIsi interconvertono solo per rottura e riformazione di legami covalenti.Sono fisicamente separabili.

Stereoisomeri

•Isomeri CONFORMAZIONALI

CICLOESANOLA TENSIONE ANGOLARE IMPEDISCE A QUESTA MOLECOLA DIESSERE PIANA. LA CONFORMAZIONE FAVORITA È QUELLA A SEDIA IN CUITUTTI GLI ANGOLI C-C-C SONO DI 109,5°TUTTI GLI ATOMI DI IDROGENO CHE SI TROVANO SU ATOMI DICARBONIO ADIACENTI SONO PERFETTAMENTE SFALSATI.

Stereoisomeri

•Isomeri CONFIGURAZIONALI Enantiomeripresenza nella molecola di un atomo CHIRALEsono immagini speculari non sovrapponibili

questo è un carbonio asimmetrico

un carbonio asimmetrico è un carbonio chirale

Cos’è un carbonio asimmetrico ?Si definisce asimmetrico un atomo di Carbonio legato a quattro sostituenti diversi

C

La presenza di un atomo di carbonio asimmetrico rende le due molecole una

l’immagine speculare dell’altra

si definisce “chirale” una struttura o una molecola “che assomiglia ad una mano”

la sua IMMAGINE SPECULARE NON E’ IDENTICA,NON E’ SOVRAPPONIBILE

Una molecola con un atomo asimmetrico esiste sotto forma di dueSTEREOISOMERI,

che formano una COPPIA DI ENANTIOMERI

Il numero di isomeri dipende dal numero di carboni asimmetrici presenti nella molecola secondo la formula 2ndove n è il numero di carboni asimmetrici.

Negli zuccheri esosi ci sono 4 carboni asimmetrici quindi 16 isomeri8 della serie D ed 8 della serie L

Isomeri serie D

le due immagini speculari si indicano con la lettera D e L

D gruppo OH a destra L gruppo OH a sinistra

Proprietà fisiche degli enantiomeriGli enantiomeri hanno:

•proprietà fisiche identiche (p.ebollizione, p.fusione, solubilità ), tranne il senso di rotazione (+) o (-) del piano della luce polarizzata.•proprietà chimiche identiche, con l’esclusione della interazione con reattivi otticamente attivi

Non esiste alcuna correlazione tra la configurazione degli enantiomeri e il sensoin cui ruotano il piano della luce polarizzata

Il D(-)Fruttosio viene chiamato anche levulosio, in quanto è un composto levogiro

Significato della chiralità nel mondo biologico• Quasi tutte le molecole organiche sono chirali.

• Sebbene queste molecole possano esisteresotto forma di diversi stereoisomeri gli organismi usano un solo stereoisomero. Ad esempio usiamo solo il D glucosio e ilD fruttosio

vi sono casi in cui più stereoisomeri esistono in natura, ma raramente essi si trovano insieme nello stesso sistema biologicoEnantiomeri opposti infatti possono avere funzioni diverse (+) Limonene odora di arancia (-) Limonene odora di limone.

D-(-)-Acido ascorbico Nessuna attività L (+)-Acido ascorbico

La Talidomide era usata per risolvere problemi di nausea e vomito durante la gravidanza.Purtroppo, diverse donne, in seguito alla sua assunzione, hanno dato alla luce bambini seriamente malati. Si e subito capito che questo grave problema era causato dalla tremenda differenza di attività tra i due enantiomeri mentre uno era effettivamente lenitivo del vomito e della nausea,la sua immagine speculare risultava altamenteteratogena.