Ex 3

‫כימיה אורגנית‪125801 -‬‬

‫תרגיל ‪ -3‬סטראוכימיה‬ ‫אור מקוטב‬

‫רוב האור שאנו רואים אינו מקוטב‪ ,‬כלומר‪ ,‬עושה ויברציות לכל הכיוונים‪ .‬כאשר אור לא מקוטב‬ ‫עובר דרך פילטר פולריזציה‪ ,‬הויברציות האקראיות מסוננות כך שהאור העובר דרך הפילטר הוא‬ ‫בכיוון אחד‪ .‬כאשר אור מקוטב עובר דרך דוגמת תמיסה המכילה חומר כיראלי‪ ,‬החומר הנ"ל‬ ‫גורם למישור האור להסתובב‪ .‬בסוף המערכת קיים גלאי המאפשר את מדידת זווית האור‪.‬‬ ‫מרכז כירלי‪ :‬פחמן הקשור לארבעה אטומים או לארבע קבוצות שונות )בד"כ מסמנים בסימן *‪C‬‬ ‫( ‪ .‬הפחמן הזה נקרא מרכז כירלי‪.‬‬ ‫מולקולה כירלית‪ :‬מולקולה המכילה מרכז כירלי‪.‬‬ ‫‪m irro r‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪Br‬‬

‫*‪C‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪*C‬‬ ‫‪H 3C H 2C‬‬

‫שלבים לקביעת קונפיגורציה אבסולוטית ‪:‬‬ ‫‪ (1‬ממספרים את האטומים הקשורים לאטום הכיראלי לפי מספר אטומי‪.‬‬ ‫‪ (2‬איזוטופ כבד מקבל מספר נמוך יותר מאיזוטופ קל‪.‬‬ ‫‪ (3‬זוג אלקטרונים לא קושרים תמיד יהיה אחרון‪.‬‬ ‫‪ (4‬כאשר יש שני אטומים זהים הקשורים ישירות לאטום הכיראלי‪ ,‬הולכים אטום אחרי אטום‬ ‫עד לנקודת השוני‪ ,‬ושם ממספרים לפי סעיפים ‪ 1‬ו‪.2 -‬‬ ‫‪ (5‬קשר כפול‪/‬משולש שווה כאילו יש שניים‪/‬שלושה מתמירים בהתאמה‪.‬‬ ‫‪ (6‬מציבים את המולקולה כך שאטום מספר ‪ 4‬מופנה כלפי פנים הדף‪.‬‬ ‫‪ (7‬במידה והאטומים מסודרים כך שהמספרים הולכים בכיוון השעון ‪ :‬הקונפיגורציה היא ‪R‬‬ ‫במידה והאטומים מסודרים כך שהמספרים הולכים נגד כיוון השעון ‪ :‬הקונפיגורציה היא‬ ‫‪.S‬‬

‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪4‬‬

‫‪H 4‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪CH2OH‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪F‬‬

‫‪F‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪S enantiomer‬‬

‫‪HOH2C‬‬

‫‪2‬‬

‫‪R enantiomer‬‬

‫אננטיומרים ‪ :‬היחס בין שני חומרים המהווים תמונת ראי אחד של השני‪.‬‬ ‫תערובת רצמית ‪ :‬תערובת בה שני אננטיומרים נמצאים בכמויות שוות‪.‬‬ ‫דיאסטריומרים ‪ :‬היחס בין שני חומרים אשר חלק מהפחמנים הכיראלים בהם מהווים שיקוף‬ ‫ובחלק זהות‪.‬‬ ‫)‪(S,R‬‬

‫אננטיומרים‬

‫)‪(R,S‬‬

‫דיאסטריומרים‬

‫דיאסטריומרים‬

‫דיאסטריומרים‬

‫)‪(S,S‬‬

‫אננטיומרים‬

‫)‪(R,R‬‬

‫הערה ‪ :‬אין קשר בין הקונפיגורציה האבסולוטית )‪ (R/S‬לבין זוית הסיבוב האור!!!‬ ‫חישוב זוית הסיבוב ‪:‬‬ ‫מגדירים סיבוב ספציפי ‪ α‬שמתרחש בתא של ‪ 1‬דצימטר‪ ,‬בריכוז של ‪ 1‬גרם‪/‬מ"ל‪.‬‬

‫‪α‬‬ ‫‪l*c‬‬ ‫כאשר ‪ D :‬מציין את אורך הגל‬ ‫‪ T‬מציין טמפרטורה‬ ‫‪ α‬מציין את הזוית הנמדדת‬ ‫‪ c‬מציין ריכוז בגרם‪/‬מיליליטר‬ ‫‪ l‬מציין אורך תא המדידה בדצימטרים )העברת יחידות ‪ 10 :‬דצימטר = ‪ 1‬מטר‪,‬‬ ‫‪ 1‬דצימטר = ‪ 10‬ס"מ (‬ ‫= ‪[α]TD‬‬

‫חישוב עודף אננטיומר ‪:‬‬ ‫מחשבים את העודף של אננטיומר אחד על פני השני‪.‬‬ ‫‪ R-S‬עודף של אננטיומר אחד‪.‬‬ ‫‪ R+S‬סה"כ תערובת‪.‬‬

%ee =

R−S R+S

* 100 =

[α ] measured * 100 [α ]clean

‫השלכת פישר‬

‫תרגיל בסטראוכימיה‬ :‫( ציירו קונפיגורציית פישר עבור התרכובות הבאות‬1

a.

H3C

H

b. CH2OH

H3CH2C

c.

H3C

H

H3CH2C

CH3 CH2Br

H3CH2C

d. CH2F

H

H3 C HO

H C H

CH2

‫‪ (2‬עבור החומרים הבאים קבע‪/‬קבעי קונפיגורציה אבסולוטית למרכזים הכיראליים ‪:‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪Br‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪Me‬‬ ‫‪Et‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪HO‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪Me‬‬ ‫‪F‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪ (3‬קבע‪/‬קבעי את הקונפיגורציה האבסולוטית עבור כל אחד מהמרכזים הכיראלים בחומרים‬ ‫הבאים וציין‪/‬צייני עבור כל זוג חומרים את היחס בינם )אננטיומרים‪ ,‬דיאסטריומרים וכו‪.(,‬‬ ‫א‪.‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫ב‪.‬‬

‫‪Br‬‬ ‫‪D‬‬

‫ג‪.‬‬

‫‪D‬‬

‫‪D‬‬

‫‪Cl‬‬ ‫‪Et‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪D‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪HO‬‬

‫‪Et‬‬

‫ד‪.‬‬

‫ה‪.‬‬

‫‪F‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪H F‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪I‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪F‬‬

‫‪F‬‬

‫‪Me‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H Et‬‬ ‫‪F‬‬

‫‪H‬‬

‫‪I‬‬

‫‪Cl‬‬ ‫‪Me‬‬

‫‪ (4‬כתוב‪/‬כתבי מבנים לכל אחד מהחומרים הבאים ‪:‬‬ ‫‪(1R,3R)-1,3-dichlorocyclohexane‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪(3S,4R)-3-chloro-4-methylhexane‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫איזומר ‪ meso‬של ‪1,3-dimethylcyclopentane‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫איזומר ‪ meso‬של ‪2,3-diflourobutane‬‬ ‫ד‪.‬‬

‫‪ (5‬צייר‪/‬ציירי את כל הנוסחאות הסטריאוכימיות האפשריות לחומרים הבאים וציין מי מהם‬ ‫אננטיומרים‪ ,‬דיאסטריומרים או ‪.meso‬‬ ‫‪1,3-dibromobutane‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪3-methylpentane‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫‪3,4-dibromo-3,4-dimethylhexane‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫‪3-iodo-2-methylpentane‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫‪1,2,2,4-tetrabromopentane‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫‪ (6‬סמן‪/‬סמני ‪ R‬או ‪ S‬עבור כל אטום כיראלי ‪:‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪CH3‬‬ ‫‪CH‬‬ ‫‪CH‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪3‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪H‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪HO‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪D‬‬

‫‪H‬‬

‫‪HO‬‬

‫‪H‬‬

‫‪OH‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪H3C‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪Cl‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪ (7‬עבור השלכות ניומן הבאות ציין‪/‬צייני זוג אננטיומרים‪ ,‬זוג דיאסטריאומרים וזוג מבנים‬ ‫המתארים את אותו סטריאואיזומר ‪:‬‬ ‫‪Br‬‬

‫‪Cl‬‬ ‫‪H3C‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪C2 H5‬‬

‫‪H‬‬ ‫‪H‬‬

‫‪H‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C2H5‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪Br‬‬

‫‪CH3‬‬

‫‪Cl‬‬

‫‪H‬‬

‫‪C2H5‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪Cl‬‬

‫‪ (8‬חשב‪/‬חשבי את ‪ [α]D‬עבור החומרים הבאים ‪:‬‬ ‫א‪ .‬תמיסת ‪ 0.5M‬של ‪ 2-chloropentane‬בכלורופורם )‪ (CHCl3‬בתא של ‪ 5cm‬נותנת‬ ‫זוית סיבוב של ‪α=+3.64‬‬ ‫ב‪ .‬תמיסה המכילה ‪ 1.93gr‬של ‪ 2-bromooctane‬ב – ‪ 10ml‬אתר נותנת זוית סיבוב‬ ‫‪ α=-3.6‬בתא באורך של ‪.5cm‬‬ ‫‪ (9‬התקבלה תערובת אננטיומרים בעלת ‪ [α]D=310o‬בטמפרטורה ‪ .22oC‬ידוע בספרות‬ ‫שאננטיומר אחד בעל קונפיגורציה ‪ R‬באותה טמפרטורה נותן ‪ .[α]D=357o‬מהו הניקיון‬ ‫האופטי )‪ (%ee‬ומהוא האחוז של כל אננטיומר בתערובת ?‬