1

IZOMERIA COMPUŞILOR ORGANICI

Definiţie:

Izomerii sunt substanţe cu aceeaşi formulă moleculară(aceeaşi compoziţie), dar structură

diferită(proprietăţi diferite).

Tipuri de izomerie:

A- de constituţie: a) de catenă;

b) de poziţie;

c) de funcţiune(şi tautomeria);

B- stereoizomerie: a) enantiomeria;

b) diastereoizomerie(izomerie de distanţă)

- geometrică(cis-trans; E-Z)

.

A. a) izomeria de catenă – izomerii diferă prin forma catenei. Exemple:

H3C CH

2CH

2CH

3butan

b) izomerie de poziţie – izomerii diferă prin :

- poziţia legăturilor multiple:

1-butenãH2C CH CH

2CH

3

2-butenãH3C CH

3CH CH

HC≡ C- CH2- CH3 1-butină

H3C- C≡C- CH3 2-butină.

- poziţia grupării funcţionale: H3C- CH2- CH2- Cl 1- clororpropan;

H3C CH CH

3

Cl2-clo ropropan

izomerii disubstituiţi ai benzenului: orto-, meta-, para-

orto xilen meta xilen para xilen

c) de funcţiune - izomerii diferă prin natura grupării funcţionale.

1. alcooli-eteri

H3C CH

2O H etanol

H3C O CH

3eter metilic

H3C CH CH

3

CH3

Izobutan (2-metil propan)

CH3

CH3

C H3

C H3

C H3

C H3

2

2. nitroderivaţi – aminoacizi

CH CO O H

nitropropan

CH3

N H2

alaninã

CH3

CH2

CH2N O

2

3. acizi - esteri

CH3- CH2- COOH acid propanoic

CH3- COO-CH3 acetat de metil

4. aldehide(cetone) - alcooli nesaturaţi – eteri cu radical nesaturat

OCH

3 CCH

2H

aldehidã

alcoo l

nesaturat

CH2 CH OHCH

2 CH

2 CH CH

3O

eter

cu radical nesaturat

5. alchene – cicloalcani

CH2=CH- CH2- CH3 1-butena

Ciclobutan

6. alchine – alcadiene

HC≡ C- CH2- CH3 1-butina

H2C=CH- CH=CH2 1,3 butadiena.

7. enol – aldehide(cetone) → tautomerie

aldehidã

C H3

OC

H

eno l

C H2 C H

O H

tautom er ie

B. Stereoizomerie. Izomerii care diferă prin orientarea atomilor faţă de un plan sau faţă de un centru al

moleculei se numesc izomeri sterici sau stereoizomeri.

a) Izomerie optică.

Substanţele care prezintă activitate optică(rotesc planul luminii polarizate când sunt străbătute de aceasta) au

cel puţin un atom de carbon asimetric(chiral).

Un atom de carbon asimetric este un atom de carbon hibridizat sp3 care are cele patru valenţe satisfăcute cu

patru substituenţi diferiţi.

CH2

CH2

CH2

CH2

3

Stereoizomerii care se prezintă ca obiect şi imagine în oglindă nesuperpozabile se numesc enantiomeri sau

antipozi optici.

Stereoizomerii care nu se prezintă ca obiect şi imagine în oglindă se numesc diastreoizomeri.

Diastereoizomerii pot fi optic activi sau optic inactivi (de ex. izomerii cis-trans).

Enantiomerii pot fi: dextrogir- rotesc planul luminii polarizate spre dreapta(+).

levogir- rotesc planul luminii polarizate spre stânga(-).

Enantiomerii au toate proprietăţile identice, diferă doar prin sensul în care rotesc planul luminii polarizate.

Amestecul echimolecular al unei perechi de enantiomeri este lipsit de activitate optică din cauza

compensării intermoleculare. Se numeşte amestec racemic.

O substanţă optic activă se caracterizează printr-o mărime numită rotaţie specifică a cărei valoare se

calculează după expresia:

[α] = gl

100

(pentru soluţie)

Numărul stereoizomerilor posibili cu aceeaşi formulă structurală este egal cu 2n, în care n este

numărul de atomi de carbon asimetrici.

În cazul în care substanţa organică are doi atomi de carbon asimetrici cu aceeaşi substituenţi, numărul

enantiomerilor se reduce la jumătate. De exemplu, acidul tartric(acidul 2,3 dihidroxisuccinic) prezintă trei

izomeri de configuraţie: doi enantiomeri şi o mezoformă optic inactivă prin compensare intramoleculară.

....

....

....

....

....

....

C

CO O H

H

C

O H

O H

CO O H

H

C

CO O H

HO

C

H

H

CO O H

HO

.................................................................

p lan

de

simetrie

formule superpozabile

mezoformã

Compuşii simetrici conţinând atomi de carbon asimetrici se numesc compuşi mezo.

b) Izomerie geometrică (caz particular de diastereoizomerie) – izomerie de distanţă – izomerii diferă

prin poziţia substituenţilor faţă de planul π al legăturii duble sau planul ciclului.

Izomeri cis-trans

H2C

CH2

CH2

CH

CH2 CH

Cl

trans 1,2-diclo ro -

ciclohexan

Cl

cis 2-butenã

C C

H

C H3

H

H3C

C O HH

CO O H

CH3

C HH O

CO O H

CH3

(+) (-)

4

Izomeri E-Z.

Reguli:

- se stabileşte prioritatea standard a substituenţilor, ordinea descrescătoare a valorilor lui Z, pentru

atomii care se leaga direct de atomii de carbon inplicati in legatura dubla;

- se alege ca pereche de referinţă substituenţii cu prioritate minimă de la fiecare atom de carbon;

- daca substituentii cu prioritate minima se gasesc de aceesi parte a planului de referinta, este

izomerul Z (de la germanul zusammen = impreuna), daca se gasesc in parti opuse eate izomerul

E ( de la germanul entgegen = opus).

C C

CH3

H

Cl

F

C C

CH3

HCl

F

Z-1-cloro-1-fluoropropena E-1cloro-1-fuoropropena

ZCl = 17 Z C = 6 in CH3

ZF = 9 ZH = 1

F si H au Z mai mic, deci sunt substituenti de referinta.

trans 2-butenã

C C

H

C H3H

H3C

cis 1,2-diclo ro -

ciclohexanH

2C

CH2

CH2

CH

CH2 CH

Cl

Cl