Slajd 1

Stereochemia

Ułożenie atomów w przestrzeni

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 2

IzomeryIzomery to różne związki posiadające ten sam wzór sumaryczny

izomery

izomery konstytucyjne stereoizomery

izomerycis-trans

izomery zawierające centrum chiralności

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 3

Izomeria cis-trans

cis-2-penten trans-2-penten

cis-2-penten trans-2-penten

cis-1-bromo-3-metylocyklobutan trans-1-bromo-3-metylocyklobutan

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 4

Związki achiralne mają nakładające się na siebie odbicia lustrzane

Związki chiralne mają nienakładające się na siebie odbicia lustrzane

cząsteczkachiralna

nienakładającesię odbicie

cząsteczkaachiralna

nakładające się odbicie

enancjomery identyczne cząsteczki

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 5

Enancjomerynienakładające się odbicia lustrzane

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 6

Nazewnictwo enancjomerów

Należy ustalić pierwszeństwo grup (atomów) przyłączonych do centrum chiralności

Nomenklatura R,S

najniższy priorytet

najwyższy priorytet

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 7

Podstawnik o najniższym priorytecie (4) należy ustawićod siebie

Zgodnie z ruchem wskazówek zegara = konfiguracja R

Niezgodnie z ruchem wskazówek zegara = konfiguracja S

zgodnie = konfiguracja R

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 8

Nazewnictwo w oparciu o wzór perspektywiczny

1

23

4

1. Określ pierwszeństwo podstawników

2. Jeśli podstawnik o najmniejszym priorytecie jestpołączony przerywanym klinem

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 9

3. Jeśli to konieczne obróć cząsteczka tak aby podstawnik o najniższym priorytecie był połączony przerywanym klinem

4. Możesz narysować strzałkę od podstawnika 1 do 2,omijając 4 ale nigdy 3

zamieńCH3 i H

(R)-1-bromo-3-pentanol

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 10

Nazewnictwo w oparciu o projekcjęFischera

1. Określ pierwszeństwo podstawników przy węglu asymetrycznym i poprowadź strzałkę od podstawnikao najwyższym priorytecie do podstawnika o najniższym

Cl

H

CH2CH2CH3CH3CH2(R)-3-chloroheksan

2. Jeśli podstawnik o najniższym priorytecie ułożony jesthoryzontalnie nazwa jest odwrotna do kierunku strzałki

CH3

CH2CH3

OHH (S)-2-butanol

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 11

Cząsteczka w projekcji Fischera może być obracanao 180° tylko w płaszczyźnie kartki aby dać tą samącząsteczkę

3. Możesz narysować strzałkę od podstawnika 1 do 2,omijając 4 ale nigdy 3

CO2H

OH

CH3H kwas (S)-mlekowy

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 12

Związki chiralne są aktywne optycznie co oznacza, żeskręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego

zgodnie (+) niezgodnie (-)

Nie ma nic wspólnego zkonfiguracją R,S

Achiralne nie skręcają płaszczyzny światła spolaryzowanego. Są optycznie nieczynne.

kierunek padania światłapłaszczyzna uległa

skręceniu

źródło światła

normalne światło

polaryzator światło spolaryzowane

rurka zawierająca

związek chiralny

światło spolaryzowane

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 13

Polarymetr mierzy skręcalność optyczną związkuZmierzona skręcalność (α)

[ ]lxc

=Τλαα

T temperatura w °C

λ długość faliα zmierzona skręcalność w stopniach

l długość rurki w decymetrach

c stężenie w gramach na ml

[ ] rotationspecificT =λα

Każdy związek czynny optycznie ma charakterystycznąskręcalność właściwą

skręcalność właściwa

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 14

Mieszanina racemiczna to mieszanina zawierającarówne ilości obu enancjomerów i jest ona nieaktywnaoptycznie

Diastereoizomery to stereoizomery nie będące enancjomerami

stereoizomery 3-chloro-2-butanolu

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 15

Związki mezoPosiadają dwa lub większą liczbę atomów chiralnychi płaszczyznę symetrii

Związki mezo są achiralne

związki mezo

płaszczyznasymetrii

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 16

cis-1,3-dimetylocyklopentanzwiązek mezo

trans-1,3-dimetylocyklopentanpara enancjomerów

cis-1,2-dibromocykloheksanzwiązek mezo

trans-1,2-dibromocykloheksanpara enancjomerów

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 17

Jeśli związek posiada płaszczyznę symetrii jestachiralny

plane ofsymmetry

plane ofsymmetry

płaszczyzna symetrii

płaszczyzna symetrii

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 18

Rozpoznawanie enancjomerówprzez układy biologiczne

enancjomer R enancjomer S

miejsce wiązania w receptorze miejsce wiązania w receptorze

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 19

Nie tylko atomy węgla mogą być asymetryczne

N+CH3CH2CH2 CH2CH3

H

CH3

N+CH2CH2CH3CH3CH2

H

CH3

Br- Br-

O

POCH2CH3

H

O

PCH3CH2O OCH3

HCH3O

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 20

Reakcja substytucji halogenków alkilu

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 21

Atom lub grupa, która ulega podstawieniu lub eliminacjinazywana jest grupą odchodzącą

grupa odchodząca

reakcja substytucji

reakcja eliminacji

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 22

Halogenki alkilu posiadają stosunkowo dobrą grupęodchodzącą

Jak reagują halogenki alkilu?RCH2 X X= F, Cl, Br, I

Nu:- + C X C Nu + X-

δ+ δ-

δ+ δ-

Albo …

Nu:- +

C X C+δ+ δ-+ X-

C+ C Nu

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 23

Ponieważ halogen jest podstawiany nukleofilem toreakcja ta nazywana jest substytucją nukleofilową

Przebieg tej reakcji zależy od następujących czynników:

• budowy halogenku alkilu• reaktywności nukleofila• stężenia nukleofila• rozpuszczalnika w jakim przebiega reakcja

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 24

Mechanizm SN2

Kinetyka reakcji:

CH3Br + OH– CH3OH + Br–

v = k[halogenek alkilu][nukleofil]

Reakcja drugiego rzędu kinetycznego

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 25

Trzy dowody doświadczalne na istnienie mechanizmu reakcji SN2

1. Szybkość reakcji zależy zarówno od stężeniahalogenku alkilu jak i nukleofila

2. Szybkość reakcji z danym nukleojile maleje wraz zewzrostem halogenku alkilu

3. Konfiguracja produktu jest przeciwna do substratowego halogenku alkilu

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 26

mechanizm reakcji SN2

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 27

Diagram energetyczny reakcji: (a) SN2 bromku metylu(b) SN2 sterycznie trudniej dostępnego bromku alkilu

postęp reakcjipostęp reakcji

Ener

gia

swob

odna

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 28

Inwersja konfiguracji (inwersja Waldena) reakcji SN2

trzy wiązania są w tej samej płaszczyźnie

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 29

Im słabsza zasada tym lepsza grupa odchodząca

względna zasadowość jonów halogenkowych

względna łatwość odchodzenia jonów halogenkowych

najlepsza grupaodchodząca

najgorsza grupaodchodząca

najsłabsza zasada,najbardziej stabilna

najsilniejsza zasada,najmniej stabilna

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 30

Porównując cząsteczki atakujące ten sam atom można powiedzieć, że:

silniejsza zasada,lepszy nukleofil

słabsza zasada,słabszy nukleofil

OH– > H2OCH3O– > CH3OH–NH2 > NH3CH3CH2NH– > CH3CH2NH2

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 31

Dowody doświadczalne na istnienie mechanizmu reakcji SN1

1. Szybkość reakcji zależy wyłącznie od stężeniahalogenku alkilu

2. Szybkość reakcji jest silnie zależna od zawadysterycznej w halogenku alkilu

3. Podczas substytucji przy chiraInym atomie węglapowstaje mieszanina racemiczna

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 32

mechanizm reakcji SN1

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 33

Diagram energetyczny reakcji SN1

Postęp reakcji

Ener

gia

swob

odna

karbokation

etap decydujący o szybkości reakcji

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 34

Stereochemia reakcji SN1

Jeśli grupa odchodząca w reakcji SN1 przyłączona jest do chiralnego atomu węgla jako produkty powstają dwa enencjomery

produkt z inwersją

konfiguracji

produkt z retencją

konfiguracji

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 35

Szereg reaktywności3° > 2° > 1° > metyl

Szereg reaktywnościmetyl > 1° > 2° > 3°

Produkty mają odwróconą i zachowanąkonfigurację w odniesieniu do substratuProdukt ma odwróconą konfigurację w

odniesieniu do substratu

Może zachodzić przegrupowanie karbokationu

Nie zachodzi przegrupowanie karbokationu

Reakcja drugiego rzędu kinetycznegoReakcja pierwszego rzędu kinetycznego

Mechanizm wieloetapowy, tworzy siękarbokationReakcja jednoetapowa

SN1SN2

Porównanie mechanizmów SN2 i SN1

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 36

Tylko SN13° halogenek benzylu i allilu

Tylko SN13° halogenek alkilu

SN1 i Sn21° i 2° halogenek benzylu i allilu

SN1 i Sn22° halogenek alkilu

Ani SN1 ani SN2Halogenek winylu i arylu

Tylko SN2Metyl i 1° halogenek alkilu

SN1SN2

Podsumowanie reaktywności halogenków alkiluw reakcjach substytucji nukleofilowej

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 37

Wpływ rozpuszczalnika

oddziaływanie jon-dipolpomiędzy nukleofilem

a cząsteczką wody

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________

Slajd 38

Halogenki alkilu wykorzystywane przez organizmy morskie do obrony przed drapieżnikami - silnie trujące.

syntezowany przez czerwone algi syntezowany przez ślimaka morskiego

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________