Organisk kemi i denna kurs KIRALITET NUKLEOFIL SUBSTITUTION Föreläsning v17 Nina Kann v16 karbonylgruppens kemi =O v17 nukleofil substitution (alkylhaliders reaktivitet), kiralitet v18 alkener, karbokatjoner, konformationer = v19 aromaticitet och konjugering v20 aromatiska molekylers reaktivitet, organisk syntes l Enantiomerer Kiralitet Vissa molekyler kan finnas i två olika former som är spegelbilder av varandra men ej identiska. Jämför med händer. 3 l l 3 Sådana molekyler sägs vara kirala och de två olika formerna kallas enantiomerer. 4 1
Optisk aktivitet Enantiomerer 5 6 Kirala molekyler vrider planpolariserat ljus. Vidi Vridning medsols betecknas (+)(dextrorotary = högervridande) Vridning motsols betecknas (-) (levorotary = vänstervridande) Enantiomerer har samma fysikaliska egenskaper men kan ha olika biologiska egenskaper. luktar citron limonen luktar apelsin (+) (-) Enantiomerer Nomenklatur: R och S 8 Många läkemedel tillverkas nu i enantiomert ren form p.g.a. att aktiviteten iteten kan vara olika hos de två enantiomererna. Ge substituenterna prioritet 1-4 efter atomnummer. Vrid molekylen så att 4 pekar bakåt. Rita ett pil från 1 till 2 till 3. Ex. Propranolol O O S β-receptor blockerare (behandling av hjärtsjukdomar) N Medsols: R Motsols: S 1 3 3 l 4 2 2 1 4 l 3 3 S 2
Nomenklatur: olika beteckningar Diastereomerer R/S bestäms av strukturen D/L bestäms efter jämförelse med de två enantiomererna av glyceraldehyd (+)/(-) resp. d/l: talar om åt vilket håll molekylen vrider planpolariserat ljus Dessa beteckningar är ej kopplade till varandra. 10 Diastereomerer är stereoisomerer som ej är spegelbilder av varandra. Diastereomerer har olika fysikaliska egenskaper. 3 3 2 5 2 5 Meso föreningar 11 Vissa föreningar kan vara optiskt inaktiva trots att de innehåller stereocentra. De innehåller ett symmetriplan. Sådana föreningar kallas meso föreningar. Olika reaktionstyper 3 symmetriplan 3 3
Reaktionstyper Olika typer av substitution Addition / substitution vid =O (v16) Oxidation / reduktion (v16) Substitution vid =O Nukleofil substitution av alkylhalid (v17) Omlagringsreaktioner (v17) Nukleofil substitution av alkylhalid Addition till = / elimination för att bilda = (v18) Elektrofil aromatisk substitution (v20) Elektrofil aromatisk substitution Addition / elimination = Isomerisering / Omlagring l NaOEt 4
Mekanismer Reaktionerna kan ske via olika mekanismer: Polära reaktioner Alkylhalider Polariserad bindning i alkylhalid Radikalreaktioner Jfr. polarisering i karbonylgrupp Reaktioner där alla steg sker samtidigt (concerted reactions) O 19 Nukleofiler En nukleofil söker sig till något positivt. En nukleofil kan vara antingen en anjon eller en neutral molekyl med minst ett fritt elektronpar. Lämnande grupp Den lämnande gruppen skall kunna stabilisera en negativ laddning, antingen via induktion (elektronegativitet) eller via resonans. Ex. på bra lämnande grupper är halider och s.k. pseudohalider (som t.ex. -OSO 2 3 ). Neutrala molekyler som N 3 och 2 O kan också fungera som lämnande grupp. 5
Mekanismer: S N 2 / S N 1 Alkylhalider - struktur 22 Nukleofil substitution kan ske via två olika mekanismer. Vilken mekanism det blir beror på hur substratet ser ut, vilken nukleofil som används samt betingelser för reaktionen. X X X Primärt sekundärt tertiärt substrat 1 2 3 S N 2 S N 1 23 Bimolekylär nukleofil substitution. astighet = k [nukleofil] [substrat] Sker med inversion. 24 Unimolekylär nukleofil substitution. astighet = k [substrat] Sker med racemisering (50% inversion, 50% retention). R R' O O R R' - O R' R R R' l - l - R R' 2 O 2 O Substrat: 1º > 2º > 3º Nu = anjon: använd polärt aprotiskt lösningsmedel Nu = neutral: använd polärt protiskt lösningsmedel Substrat: 3º > 2º > 1º Kräver en bra lämnande grupp. retention R R' O inversion O R' R 6