HOOFDSTUK IV: Stereoisomerie Mc Murry: pagina 275-315

a-D-glucose stereoisomeer b-D-glucose Stoelconformaties in de natuur a-D-glucose stereoisomeer b-D-glucose

IV.1 Enantiomeren en het tetrahedrale koolstofatoom (Mc Murry: p 275-276) (+) (-)  (-)-limoneen (+)-limoneen

CH3X en CH2XY: spiegelbeelden zijn superponeerbaar = identiek, achiraal CHXYZ: twee configuraties zijn sterk gelijkend maar niet identiek verhouden zich als beeld en spiegelbeeld, zijn chiraal enantiomeren koolstof heeft verschillende configuratie

Een molecule is niet chiraal wanneer er een spiegelvlak aanwezig is IV.2 Chiraliteit (Mc Murry: p 277-279) Een molecule is niet chiraal wanneer er een spiegelvlak aanwezig is

geen spiegelvlak of inversiecentrum chiraal

De chiraliteit van melkzuur is te wijten aan het centrale C-atoom waarop vier verschillende liganden gebonden zijn dit C-atoom = stereocenter of stereogeen center (asymmetrisch C-atoom) uitwisselen van twee liganden geeft een stereoisomeer, in dit geval het enantiomeer

Enantiomeren van een verbinding draaien het licht in tegengestelde zin. Specifieke rotatie

Een equimolaire hoeveelheid van de twee mogelijke enantiomeren Benzeen 0 º Azijnzuur 0 º (+) melkzuur +3.8º (-) melkzuur -3.8 º (±) melkzuur 0º (racemaat : 50/50;(+)/(-)) Kamfer + 44.26 º Penicilline V + 223 º Morfine - 132 º Natriumglutamaat + 25.5 º Sucrose + 66.47 º Cholesterol - 31.5 º Racemaat: Een equimolaire hoeveelheid van de twee mogelijke enantiomeren

NB: tetravalent koolstof Van Kekulé: 1858 !! IV.5 Pasteur’s ontdekking van enantiomeren : 1849 (Mc Murry: p 281-282) NB: tetravalent koolstof Van Kekulé: 1858 !! Recent praktisch voorbeeld uit het labo Organische Synthese: Wieland Miesher keton Bouwsteen voor het synthetisch bereiden van Vitamine D

Cahn – Ingold – Prelog Rules IV.6 Regels voor het specifiëren van configuratie (Mc Murry: p 282-286) Cahn – Ingold – Prelog Rules (CIP) regel 1: ken prioriteiten toe aan de vier atomen gebonden aan het chirale centrum * hoger atoomnummer = hogere prioriteit bv Br > Cl > O > N > C > H

regel 2: indien geen beslissing gemaakt kan worden op basis van regel 1, kijk naar het tweede, derde of vierde atoom tot een onderscheid kan gemaakt worden lager hoger hoger lager lager hoger

regel 3: meervoudig gebonden atomen zijn equivalent aan hetzelfde aantal enkelvoudig gebonden atomen oriënteer de molecule zdd de groep met laagste prioriteit naar achter wijst, weg van u kijk naar de overblijvende drie substituenten 1 2  3 : wijzerzin, R-configuratie (latijn: rectus = rechts) 1 2  3 : tegenwijzerzin, S-configuratie (latijn: sinister = links)

S-melkzuur (-) melkzuur (+) melkzuur ? R-melkzuur

Teken van optische rotatie, (+) of (-), heeft niets te maken met de R,S-aanduiding van configuratie !!

IV.7 Diastereomeren (Mc Murry: p 287-288) n verschillende stereocentra 2n verschillende steroisomeren Diastereomers

IV.8 Mesovormen (Mc Murry: p 288-289) Indien de stereogeniciteit van bepaalde centra dezelfde is: 2n regel niet meer geldig identiek

Een mesovorm is een achiraal diastereomeer van een verbinding met stereogene centra Mesovormen zijn optisch inactief

Fisher-projectie * de vlakke voorstelling in de figuur: speciale projectiemethode = Fisher-projectie * het C-skelet wordt vertikaal getekend en men neemt aan dat de opeenvolgende bindigen geëclipseerd zijn * de keten strekt zich uit in een vlak loodrecht op het vlak van het papier * substituenten links en rechts langsheen de keten wijzen naar de waarnemer toe

IV.9 Symmetrie-eigenschappen en chiraliteit Ja achiraal Neen chiraal Symmetrisch Asymmetrisch Sn-as ? Alleen C1-as 1 of meer Cn Symmetrievlak Inversiecentrum Achirale moleculen zijn optisch inactief Chirale moleculen zijn optisch actief Resolutie = scheiding van een racemaat in zijn twee enantiomeren Racemisatie = uit één zuiver enantiomeer worden een racemaat bekomen

IV.10 Racemische mengsels en hun resolutie (Mc Murry: p 291-293)

Belang van chiraliteit in natuur ??? IV.11 Fysische eigenschappen van stereoisomeren Enkele fysische eigenschappen van de stereoisomeren van wijnsteenzuur Stereoisomeer smeltpunt [a]D dichtheid oplosbaarheid bij 20°C (°C) (°) (g/cm3) (g/100 ml H2O) (+) 168-170 +12 1.7598 139.0 (-) 168-170 -12 1.7598 139.0 meso 146-148 0 1.6660 125.0 (±) 206 0 1.7880 20.6 Belang van chiraliteit in natuur ???

Recognitie van chirale moleculen door chirale receptoren Enantiomeer A Enantiomeer B Chirale receptor Chirale receptor Verschillende herkenning

Van vele chirale geneesmiddelen is vaak slechts 1 enantiomeer werkzaam ! Behandeling van Parkinson geen effect Actieve substanties pijnverzachtend ontstekings- remmend geen effect Belang van synthesemethoden die aanleiding geven tot enkel het gewenste enantiomeer Immers indien verbindingen verkregen worden als racemisch mengsel: * 50% van het uitgangsmateriaal heeft geen werking en is dus verloren * het ongewenste enantiomeer kan interfereren met de werking van het actieve, of zelfs een ongewenst biologisch effect hebben

andere voorbeelden: fluoxetine: racemisch: antidepressieve werking zuiver S enantiomeer: tegen migraine (S)- fluoxetine

Thalidomide/Softenon

Overzicht van isomerie