Στερεοϊσομέρεια (εναντιοστερεομέρεια και διαστερεομέρεια)

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

1. Ισομερή είναι ενώσεις με ίδιο μοριακό τύπο και διαφορετικές ιδιότητες. Στη στερεοϊσομέρεια έχουν και ίδιο συντακτικό τύπο, αλλά διαφορετική διάταξη στο χώρο. Χωρίζεται σε εναντιομέρεια και διαστερεομέρεια· η γεωμετρική (cis - trans) ισομέρεια ανήκει στη δεύτερη.
2. Χειρικό (χειρόμορφο) είναι ένα σώμα που δεν ταυτίζεται με το κατοπτρικό του είδωλο, όπως το δεξί και το αριστερό χέρι. Χειρικό μόριο εμφανίζεται σε δύο μορφές, τα εναντιομερή· η χειρικότητα είναι αναγκαία και ικανή συνθήκη για εναντιομέρεια. Τέτοιο μόριο δεν έχει επίπεδο συμμετρίας και συνήθως περιέχει ασύμμετρο (στερεογονικό) άνθρακα C* με τέσσερις διαφορετικές ομάδες.
3. Κανόνες προτεραιότητας (Cahn, Ingold, Prelog): προηγείται το άτομο που συνδέεται στο C* με το μεγαλύτερο ατομικό αριθμό· αν δύο είναι ίδια, συγκρίνουμε τα επόμενα άτομα κάθε ομάδας ώσπου να βρεθεί διαφορά. Στο 2-βρωμοβουτάνιο: Br > C₂H₅ > CH₃ > H.
4. Απεικόνιση R ή S: ο αντίχειρας δείχνει την ομάδα 4 (μικρότερη προτεραιότητα). Αν τα δάχτυλα του δεξιού χεριού κλείνουν κατά 1 → 2 → 3 η μορφή είναι R (Rectus), αν του αριστερού είναι S (Sinister).
5. Τα εναντιομερή έχουν ίδια σημεία τήξης, ζέσης και διαλυτότητα, αλλά στρέφουν το επίπεδα πολωμένο φως κατά ίση γωνία με αντίθετο πρόσημο, (+) δεξιά ή (−) αριστερά. Το πρόσημο δεν προβλέπεται από το R ή S, μετριέται. Το ισομοριακό μίγμα εναντιομερών (ρακεμικό) δε στρέφει το φως.
6. Πολωμένο φως ταλαντώνεται σε ένα μόνο επίπεδο (μέσα από φακό Polaroid ή πρίσμα Nicol). Το πολωσίμετρο μετρά τη γωνία στροφής α, που είναι ανάλογη της συγκέντρωσης και του μήκους του σωλήνα και εξαρτάται από το μήκος κύματος και τη θερμοκρασία. Για σύγκριση χρησιμοποιείται η ειδική στροφή [α] = α/(l·c), με l σε dm και c σε g/mL.
7. Με n ασύμμετρα άτομα C* υπάρχουν το πολύ 2ⁿ στερεοϊσομερή. Όσα δεν είναι εναντιομερή μεταξύ τους είναι διαστερεομερή και διαφέρουν σημαντικά στις φυσικές ιδιότητες. Όταν δύο C* έχουν τους ίδιους υποκαταστάτες, μία μορφή έχει επίπεδο συμμετρίας και είναι οπτικά ανενεργή (μεσομορφή), οπότε τα ισομερή είναι λιγότερα.
8. Γεωμετρική ισομέρεια: ο δεσμός π του C=C εμποδίζει την περιστροφή· χρειάζεται κάθε C του διπλού δεσμού να έχει δύο διαφορετικούς υποκαταστάτες (π.χ. 2-βουτένιο, όχι στα αλκάνια). Cis όταν όμοιες ομάδες είναι από την ίδια πλευρά, trans όταν είναι απέναντι. Γενικότερα, με τις προτεραιότητες σε κάθε C: Z (zusammen) όταν οι ομάδες 1 και 1΄ είναι από την ίδια πλευρά, E (entgegen) όταν είναι αντίθετα.

Πρόσωπα

Cahn, Ingold και Prelog

κανόνες προτεραιότητας για R και S

Όροι

στερεοϊσομέρεια

ίδιος συντακτικός, άλλη διάταξη στο χώρο

χειρικό (χειρόμορφο) μόριο

δεν ταυτίζεται με το κατοπτρικό του

εναντιομερή

κατοπτρικά είδωλα που δεν ταυτίζονται

ασύμμετρο (στερεογονικό) κέντρο C*

C με τέσσερις διαφορετικές ομάδες

επίπεδο συμμετρίας

χωρίζει το μόριο σε κατοπτρικά μισά

1ος κανόνας προτεραιότητας

πρώτος ο μεγαλύτερος ατομικός αριθμός

2ος κανόνας προτεραιότητας

ισοπαλία: συγκρίνουμε τα επόμενα άτομα

απεικόνιση R (Rectus)

1 → 2 → 3 με το δεξί χέρι

απεικόνιση S (Sinister)

1 → 2 → 3 με το αριστερό χέρι

πολωμένο φως

ταλάντωση σε ένα μόνο επίπεδο

οπτικά ενεργή ουσία

στρέφει το επίπεδο του πολωμένου φωτός

ρακεμικό μίγμα

ισομοριακό μίγμα εναντιομερών, ανενεργό

πολωσίμετρο

όργανο για τη γωνία στροφής του φωτός

ειδική στροφή [α]

α/(l·c), l σε dm και c σε g/mL

μέγιστος αριθμός στερεοϊσομερών

2ⁿ για n ασύμμετρα άτομα C*

διαστερεομερή

στερεοϊσομερή που δεν είναι εναντιομερή

μεσομορφή

μη χειρική μορφή με δύο C*, ανενεργή

γεωμετρική (cis - trans) ισομέρεια

οφείλεται στη μη περιστροφή γύρω από C=C

στερεοχημική διάταξη Z

ομάδες 1 και 1΄ από την ίδια πλευρά

στερεοχημική διάταξη E

ομάδες 1 και 1΄ σε αντίθετες πλευρές