IZOMERIA OPTICA

carvona

ulei de menta ulei de chimin

(S) si (R) Talidomida

IZOMERIA OPTICA - Definitie

• Multe dintre dintre substantele organice prezinta proprietati optice – rotirea planului luminii polarizate: zaharoza, camforul, vitamina C, uleiul de lamaie, etc.

• Substantele care au proprietatea de roti planul luminii polarizate sunt denumite substante optic active

• Substantele optic active sunt molecule chirale, molecule ce nu prezinta nici un plan de simetrie

• Compusii ce prezinta plan de simetric sunt nechirali (nu prezinta izomerie optica)

• Moleculele chirale prezinta izomerie optica

(+) (-)

IZOMERIA OPTICA

IZOMERIA OPTICA - Definitie

• Izomeria optica apare in moleculele ce contin cel putin un centru chiral

• Centrul chiral este reprezentat de un atom de carbon asimetric (chiral)

• Un atom de carbon este asimetric atunci cand cele patru covalenţe ale sale sunt satisfăcute cu atomi sau grupări de atomi diferite între ele

IZOMERIA OPTICA - Definitie

• Dacă o moleculă are un atom de carbon asimetric, ea poate exista sub forma unei perechi de stereoizomeri, numiţi enantiomeri (antipozi optici)

• Enantiomerii sunt molecule care nu sunt identice sau superpozabile în plan cu imaginea lor în oglindă

C C

A A

B B

E ED D

oglinda

BED BED

C

A

B

E D C

A

B

D E

IZOMERIA OPTICA

C OHH

COOH

CH3

C HHO

COOH

CH3

C

COOH

H3C HOH

C

COOH

H CH3HO

oglindă

Acid R – (-) lactic Acid S – (+) lactic

33.3025 C

D 33.3025 C

D

IZOMERIA OPTICA – Configuratie R, S

Izomeria optica – Proiectia Fischer

C

COOH

CH3

H

OH

CH

COOH

CH3

OH CH

COOH

CH3

OH

IZOMERIA OPTICA – Proiectia Fischer

H

COOH

CH3

OH HO

COOH

CH3

H

Acid R-lactic Acid S-lactic

IZOMERIA OPTICA – Configuratia R, S

COOH

OHH

CH3

1

2

3

4

Fix

HO

H

COOH

CH3

2

3

1

4

R

Rotire

COOH

HHO

CH3

1

2

3

4

Fix S

RotireHOOC

H

OH

CH3

2

3

1

4

IZOMERIA OPTICA

• Enantiomerii au acelaşi unghi de rotaţie, dar sensul rotaţiei este diferit

• Enantiomerii ce au rotaţia specifică pozitivă se numesc dextrogiri şi se notează cu d sau (+), iar cei ce au rotaţie negativă se numesc levogiri şi se simbolizează cu l sau (‑)

• Astfel, amestecul echimolecular de enantiomeri (amestec racemic) este optic inactiv (nu roteşte lumina polarizată), datorită compensării întrei cei doi enantiomeri (+) şi (‑)

• Celelalte proprietăţi ca: solubilitate, puncte de topire, puncte de fierbere, spectre de absorbţie, sunt identice pentru enantiomeri

• Între configuraţia R‑S şi sensul rotaţiei nu există o legătură evidentă (ex. acidul lactic - enantiomerul R este levogir iar cel S este dextrogir)

IZOMERIA OPTICA – Rotatia specifica• Rotaţia specifică a unei substanţe se determină cu

aparate numite polarimetre• Depinde de structura moleculei, de concentraţie (număr

de molecule optic active în soluţie), de temperatură, lungimea de undă a luminii şi solventul în care este dizolvată substanţa

unde: α – rotaţia observatăl – lungimea tubului ce conţine proba (în decimetri)c – concentraţia substanţei în grame/mililitruλ ‑ lungimea de undă a luminii

)(1

][ solventc

t

IZOMERIA OPTICA - POLARIMETRUL

IZOMERIA OPTICA - Diastereoizomeri

• Dacă într‑o moleculă există mai multe centre chirale, numărul total de stereoizomeri va fi 2n, unde n reprezintă numărul de atomi de carbon asimetrici

• În cazul în care există două centre chirale, este posibil ca doi steroizomeri să aibă configuraţie identică la un atom de carbon asimetric, dar diferită la cel de al doilea carbon asimetric. În acest caz cei doi se numesc diastereoizomeri

• Diastereoizomerii nu sunt în relaţia de obiect – imagine în oglindă• Spre deosebire de enantiomeri, diasteroizomerii diferă între ei şi în

ceea ce priveşte proprietăţile fizice (punct de fierbere, topire, solubilitate), nu numai în ceea ce priveşte rotaţia specifică

• Atunci când o moleculă cu mai multe centre chirale are o axă de simetrie, numărul stereoizomerilor se reduce datorită apariţiei compuşilor mezo

• Compusii mezo sunt diastereoizomeri nechirali ai unui compus cu centre chirale. Un exemplu de substanţă ce poate prezenta forme mezo este acidul tartric

IZOMERIA OPTICA - Diastereoizomeri

IZOMERIA OPTICA – compusi mezo

COOH

H OH

HO H

COOH

COOH

HO H

H OH

COOH

(R, R) (S, S)

Enantiomeri chirali

COOH

H OH

H OH

COOH

COOH

HO H

HO H

COOH

Plan desimetrie

(R, S) (S, R)

Compuşi mezo nechirali

IZOMERIA OPTICA – Seriile sterice D, L

• Pentru biomoleculele optic active cum sunt aminoacizii şi glucidele se foloseşte sistemul seriilor sterice D şi L

• Pentru a se stabili apartenenţa la aceste serii sterice, se porneşte de la aldehida glicerică, cea mai simplă monoglucidă

• Aldehida glicerică în configuraţie S(‑) este considerată aldehida‑L‑glicerică, iar aldehida R(+) este denumită aldehida D‑glicerică

• Astfel, aminoacizii care au o configuraţie identică a carbonului asimetric cu cel din aldehida L‑glicerică vor aparţine seriei sterice L, deci vor fi L‑aminoacizi

• Acest sistem a fost extins şi la monoglucide, unde pentru încadrarea în seria sterică D sau L, se examinează configuraţia atomului de carbon asimetric cel mai îndepărtat de gruparea carbonil.

H2N CH

R

COOH

*

L-Aminoacid

HC NH2

R

COOH

D-Aminoacid

IZOMERIA OPTICA – Seriile sterice D, L

Enzimele manifesta stereospecificitate

Doar izomerul L este transformat