isomeria isomeri costituzionali stereoisomeri importanza biologica della chiralità
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ISOMERIA
•Isomeri costituzionali
•Stereoisomeri
•Importanza biologica della chiralità
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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
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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
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Isomeri costituzionaliidentica formula molecolare ma diversa
struttura
• Isomeri di catena
• Isomeri di posizione
• Isomeri di funzione
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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)
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•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
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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.
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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.
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Stereoisomeri
•Isomeri CONFIGURAZIONALI Enantiomeripresenza nella molecola di un atomo CHIRALEsono immagini speculari non sovrapponibili
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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
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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
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Una molecola con un atomo asimmetrico esiste sotto forma di dueSTEREOISOMERI,
che formano una COPPIA DI ENANTIOMERI
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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
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le due immagini speculari si indicano con la lettera D e L
D gruppo OH a destra L gruppo OH a sinistra
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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
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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
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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
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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
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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.