Föreläsning 5. Stereokemi Kapitel 6

Transkript

1 Föreläsning 5 Stereokemi Kapitel 6 1) Introduktion 2) Definition av begrepp 3) Stereokemi i verkligheten 4) Nomenklatur 5) Flera stereocenter 6) Ringsystem 7) Kirala molekyler utan stereocentra

2 1. Introduktion Vad händer på denna bild? Tony Meléndez, 15:e september 1987

3 2. Definition av begrepp ur många isomerer finns det av butanol (C410)? strukturisomerer n-butanol sek-butanol isobutanol tert-butanol

4 2. Definition av begrepp ur många isomerer finns det av butanol (C410)? strukturisomerer sek-butanol stereoisomerer

5 2. Definition av begrepp Stereoisomerer stereoisomerer har samma bindningsordning men olika ordning i rymden enantiomerer är stereoisomerer som är spegelbilder till varandra

6 Stereoisomerer 2. Definition av begrepp stereoisomerer har samma bindningsordning men olika ordning i rymden diastereomerer är stereoisomerer som inte är spegelbilder till varandra

7 2. Definition av begrepp Stereoisomerer föreningar som kan ha enantiomerer är kirala en kiral molekyl är inte identisk med sin spegelbild en akiral molekyl är identisk med sin spegelbild

8 2. Definition av begrepp Stereoisomerer många kirala molekyler (men inte alla) har ett stereocenter ett stereocenter har fyra olika grupper som, om man byter plats på två, ger upphov till stereoisomerer

9 2. Definition av begrepp Isomeri isomerer olika föreningar med samma summaformel strukturisomerer isomerer där atomerna är bundna till varandra i olika ordning stereoisomerer isomerer där atomerna är bundna i samma ordning men med olika riktning i rymden enantiomerer stereoisomerer som är spegelbilder till varandra diastereomerer stereoisomerer som inte är spegelbilder till varandra

10 Isomeri 2. Definition av begrepp 21.3 Isomeri Är summaformeln samma? nej olika ämnen Skiljer bara (-C 2 -) n? nej inte homologer ja Ja Är molekylerna identiska? ja samma ämne homologer (3.1) ex. metan,etan, propan nej Inte heller efter alla tänkbara konformationsändringar? jo konformerer (4.4) ex. Cl Cl Cl Cl nej Isomerer Kommer atomerna i samma följd? ja nej strukturisomerer (konstitutionella isomerer, 4.1) ex. stereoisomerer (4.1) Cl Är molekylerna spegelbilder av varandra? nej diastereomerer (6.1) ex. Cl Cl Cl Cl Cl ja Finns symmetriplan? Nej ja Cl mesoförening (6.2) Cl ex. symmetriplan enantiomerer (6.1) ex.

11 3. Stereokemi i verkligheten Utvikning: optisk aktivitet ljuskälla (589 nm) polarisator prov

12 3. Stereokemi i verkligheten Är stereokemi viktigt? Fysikaliska skillnader kokpunkt 99,5 C 99,5 C densitet 0,808 g/ml 0,808 g/ml brytningsindex 1,397 1,397 NMR identiskt IR identiskt löslighet samma optisk aktivitet

13 3. Stereokemi i verkligheten Är stereokemi viktigt? Biologiska skillnader proteiner är uppbyggda av aminosyror R R' R" 2 N C 2 N C 2 N C 2 N R R" R' N C N tripeptid

14 3. Stereokemi i verkligheten Är stereokemi viktigt? Biologiska skillnader proteiner är uppbyggda av aminosyror N 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 glycin, Gly, G pi = 6.0 alanin, Ala, A pi = 6.0 valin, Val, V pi = 6.0 essentiell leucin, Leu, L pi = 6.0 essentiell S S isoleucin, Ile, I pi = 6.1 essentiell 2 N fenylalanin, Phe, F pi = 5.5N 2 essentiell N N tryptofan, Trp, W pi = 5.9 essentiell N N 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 3 N C 2 tyrosin, Tyr, Y pi = 5.7 C 2 serin, Ser, S pi = C threonin, Thr, T pi = 6.5 essentiell cystein, Cys, C pi = 5.0 N 2 2 N metionin, Met, M pi = 5.8 essentiell lysin, Lys, K pi = 9.8 essentiell arginin, Arg, R pi = 10.8 essentiell histidin, is, pi = 7.6 essentiell 3 N C 2 asparaginsyra, Asp, D pi = N C 2 glutaminsyra, Glu, E pi = N C 2 asparagin, Asn, N pi = N C 2 glutamin, Gln, Q pi = 5.7 N 2 C 2 prolin, Pro, P pi = 6.3

15 3. Stereokemi i verkligheten Är stereokemi viktigt? Biologiska skillnader proteiner är uppbyggda av aminosyror för att känna igen en kiral molekyl krävs en kiral miljö (S)-karvon (kummin) (R)-karvon (pepparmint)

16 3. Stereokemi i verkligheten Läkemedlet neurosedyn läkemedel mot illamående för gravida den aktiva substansen, talidomid, består av två stereoisomerer den ena fungerar bra den andra ger fosterskador beroende på vilken vecka i graviditeten, uppstår olika skador oftast utvecklas inte armar och ben normalt N N N N

17 3. Stereokemi i verkligheten Är stereokemi viktigt? Biologiska skillnader omeprazol för att känna igen en kiral molekyl krävs en kiral miljö 3 C N N S Nexium N C 3 3 C N N S N C 3 Losec

18 Tetraedriska centra Äldre begrepp: D, L 4. Nomenklatur används för kolhydrater och aminosyror jämför med glyceraldehyd C C 2 C C 2 D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd Äldre begrepp: +, - anger optisk aktivitet

19 4. Nomenklatur Tetraedriska centra Cahn-Ingold-Prelogs system: R, S det rekommenderade sättet att ange stereokemi Gör så här: 1) numrera alla substituenter från 1 till 4 där fyra har lägst prioritet enligt: a) högst atomvikt b) om samma, gå vidare till skillnad uppkommer c) multipelbidningar multipliceras 2) Rotera molekylen så att att 4 hamnar bakåt 3) Kolla ordningen på övriga tre: medurs = R moturs = S

20 4. Nomenklatur Tetraedriska centra: R,S 2 Cl 1 F 3 4 Gör så här: 1) numrera alla substituenter från 1 till 4 där fyra har lägst prioritet enligt: a) högst atomvikt b) om samma, gå vidare till skillnad uppkommer c) multipelbidningar multipliceras 2) Rotera molekylen så att att 4 hamnar bakåt 3) Kolla ordningen på övriga tre: medurs = R moturs = S 1 2 Cl F 3 (S)-bromo-kloro-fluoro-metan

21 4. Nomenklatur Tetraedriska centra: R,S Gör så här: 1) numrera alla substituenter från 1 till 4 där fyra har lägst prioritet enligt: a) högst atomvikt b) om samma, gå vidare till skillnad uppkommer c) multipelbidningar multipliceras 2) Rotera molekylen så att att 4 hamnar bakåt 3) Kolla ordningen på övriga tre: medurs = R moturs = S

22 4. Nomenklatur Tetraedriska centra: R,S Gör så här: 1) numrera alla substituenter från 1 till 4 där fyra har lägst prioritet enligt: a) högst atomvikt b) om samma, gå vidare till skillnad uppkommer c) multipelbidningar multipliceras 2) Rotera molekylen så att att 4 hamnar bakåt 3) Kolla ordningen på övriga tre: medurs = R moturs = S

23 4. Nomenklatur Tetraedriska centra: R,S Gör så här: 1) numrera alla substituenter från 1 till 4 där fyra har lägst prioritet enligt: a) högst atomvikt b) om samma, gå vidare till skillnad uppkommer c) multipelbidningar multipliceras 2) Rotera molekylen så att att 4 hamnar bakåt 3) Kolla ordningen på övriga tre: medurs = R moturs = S

24 5. Flera stereocentra Exempel 1: 2,3-dibromo-pentan enantiomer diastereomer diastereomer diastereomer diastereomer enantiomer

25 5. Flera stereocentra Jämför alltid par av molekyler Det finns 2 n stereoisomerer (n = antalet stereocenter) N N N 2

26 5. Flera stereocentra Exempel 2: 2,3-dibromo-butan enantiomer diastereomer diastereomer?

27 5. Flera stereocentra Molekyler med symmetriplan kallas för meso-former symmetriplan = =

28 6. Ringsystem Undersök om det finns symmetriplan (R) (R) (S) (S) symmetriplan

29 6. Ringsystem Undersök om det finns symmetriplan

30 7. Kirala molekyler utan stereocenter Allener sp 2 sp sp 2

31 7. Kirala molekyler utan Atropisomerer stereocenter

32 7. Kirala molekyler utan stereocenter elixar kan vara vridna både åt höger och vänster

33 7. Kirala molekyler utan stereocenter elixar kan vara vridna både åt höger och vänster DNA är högervriden