Izomerie chlorocoalkanów - ćwiczenia
Transkrypt
Izomerie chlorocoalkanów - ćwiczenia
Opracowanie: Marek Walnik, maj - wrzesień 2014 Ćwiczenie 1. 2-chlorobutan + chlor (1:1) - zapisać równanie reakcji - narysować wzory i nazwy powstających produktów organicznych - zaznaczyć asymetryczne atomy węgla lub stwierdzić ich brak - narysować wzory klinowe wybranego produktu reakcji wykazującego aktywność optyczną i jego enancjomeru Wzór półstrukturalny wyjściowej substancji H3C 1 CH 2 CH2 3 Cl 2-chlorobutan CH3 4 H3C 1 CH 2 CH2 3 CH3 4 Cl 2-chlorobutan Równanie reakcji: C4H9Cl + Cl2 hν C4H8Cl2+ HCl dichlorobutan ogólna nazwa powstających produków organicznych H3C 1 CH 2 CH2 3 CH3 4 Cl możliwe pozycje podstawienia atomu chloru Cl Możliwe produkty podstawienia H2C 1 Cl H3C 1 CH 2 CH2 3 CH3 4 H3C 1 2 Cl CH 3 Cl 2 CH2 3 CH3 4 Cl Cl CH C CH3 4 H3C 1 CH 2 Cl CH2 3 CH2 4 Cl Uwaga: numeracja atomów węgla - patrz następna strona! Tworzenie nazw produktów: H2C 1 Cl CH 2 CH2 3 CH3 4 Cl H3C 1 Cl 1 CH CH Cl Cl 2 3 2 CH3 CH2 4 3 Cl 2,2-dichlorobutan 1,2-dichlorobutan H3C C CH3 4 2,3-dichlorobutan H3C 1 CH 2 CH2 3 Cl CH2 4 Cl 1,3-dichlorobutan H3C 4 CH 3 CH2 2 Cl - numeracja! CH2 1 Cl 1,3-dichlorobutan Porównywanie zbiorów lokantów: {1, 3} < {2, 4} - już pierwsza liczba w zbiorze { 1, 3} jest mniejsza od pierwszej liczby w zbiorze {2, 4} Inny przykład: {2, 2, 3} < {2, 3, 3} - porównujemy kolejne liczby w zbiorach, do znalezienia pierwszej pary różniących się liczb zbiór lokantów: {2, 4} zbiór lokantów: {1, 3} Ustalanie możliwych asymetrycznych atomów węgla (oznaczonych * ) H2C 1 Cl * CH 2 CH2 3 H3C CH3 1 4 Cl 1 * CH 2 Cl * CH 3 C 2 CH3 CH2 4 3 Cl 2,2-dichlorobutan 1,2-dichlorobutan H3C brak asymetrii Cl H3C CH3 4 4 * CH 3 CH2 2 Cl Cl CH2 1 Cl 1,3-dichlorobutan 2,3-dichlorobutan Asymetryczny atom węgla jest połączony z czterema różnymi atomami lub grupami atomów. Na przykład w cząsteczce 2,3-dichlorobutanu atom nr 2 jest połączony z: 1) grupą -C 1H3, 2) atomem wodoru, 3) atomem chloru, 4) grupą: - C3HCl-C4H3 H H3C 1 C 2 CH 3 Cl Cl CH3 4 "Trójwymiarowy" - klinowy wzór wybranej cząsteczki, z jednym, asymetrycznym atomem węgla. Do przedstawiania przestrzennej budowy cząsteczek z dwoma lub więcej asymetrycznymi atomami węgla stosuje się zwykle inne konwencje. H2C 1 Cl * CH 2 CH2 3 CH3 4 Konwencja wzorów klinowych: Cl 1,2-dichlorobutan wiązanie w płaszczyźnie rysunku H * C 2 H3C 4 CH2 3 Cl CH2 1 Cl wiązanie nad/przed płaszczyzną rys. wiązanie pod/za płaszczyzną rys. Rysowanie "odbicia lutrzanego" - wzoru cząsteczki enancjomeru (izomeru optycznego) wyjściowej substancji H H * C Cl 2 H3C CH2 4 CH2 3 1 Cl H2C * C 2 Cl CH3 CH2 4 3 1 Cl C2(Cl, C?,C?,H) Ustalanie pierwszeństwa podstawników - porządkujemy je według malejącej liczby atomowej kolejnych atomów połączonych z asymetrycznym atomem węgla i oznaczamy, odpowiednio, a, b, c, d. C1(Cl, H, H) d d H C3(C4, H, H) * C 2 a b c 1 3 d C (Cl, C ,C ,H) H3C 4 c CH2 3 O pierwszeństwie jednakowych atomów (tu: 1C i 3C) decyduje porównanie ich podstawników (podobnie, jak porównuje się zbiory możliwych lokantów). 2 H a Cl b CH2 1 Cl a Cl b H2C 1 2 c CH3 CH2 4 3 Cl H Ustalamy kierunek "patrzenia na cząsteczkę", tak aby asymetryczny atom węgla "zasłaniał" podstawnik "d". Ustalamy wzajemne położenia podstawników a, b, c, stwierdzając, czy ich kolejność jest zgodna (R - rectus), czy przeciwna (S - sinister) do kierunku ruchu wskazówek zegara. Na przykładzie z lewego rysunku "obserwator" widzi coś takiego: b C1H2Cl H3C4-3CcH2--2C* * C płaszczyzna rysunku Cla a b c - kierunek: w lewo, a więc oznaczenie konfiguracji asymetrycznego atomu węgla 2C: "S" Cl C H H C H C H H C H H (2R)-1,2-dichlorobutan Cl Przykład 2. Izomery powstające w reakcji 3-chloropentanu z chlorem (1:1) H3C CH2 1 2 CH 3 CH2 4 CH3 5 Cl 3-chloropentan ? Cl H2C 1 Cl CH2 2 *3 CH Cl CH2 4 CH3 5 H3C 1 *3 CH *2 CH Cl Cl CH2 4 CH3 5 H3C 1 CH2 2 C 3 CH2 4 CH3 5 Cl brak asymetrii Powstają tylko trzy izomery, bowiem "hipotetyczne" cząsteczki z podstawnikami w pozycjach {3, 4} i { 3, 5} są identyczne z cząsteczkami o pozycjach, odpowiednio, {2, 3} i {1, 3} (kwestia obrócenia cząsteczki). Przykład 3. 2-chlorobutan + brom (1:1) - zapisać równanie reakcji - narysować wzory i nazwy powstających produktów organicznych - zaznaczyć asymetryczne atomy węgla lub stwierdzić ich brak - narysować wzory klinowe wybranego produktu reakcji wykazującemu aktywność optyczną i jego enancjomeru H3C CH 1 CH3 CH2 2 4 3 Cl 2-chlorobutan C4H8BrCl+ HBr bromochlorobutan C4H9Cl + Br2 Br H2C 1 Br * CH 2 CH2 3 CH3 4 4 1 Cl * CH 3 Cl * CH 2 C* 2 CH2 3 CH3 4 Cl 1-bromo-2-chlorobutan H3C H3C CH3 2-bromo-2-chlorobutan H3C 4 1 Br 2-bromo-3-chlorobutan * CH 3 Cl CH2 2 CH2 1 Br 1-bromo-3-chlorobutan W tym przypadku o wyborze kierunku numeracji decyduje lokant podstawnika, który w nazwie występuje pierwszy ("b" > "c"). Ćwiczenie 4. Ile wszystkich izomerów podstawienia posiada: a) dichlorobutan; b) bromochlorobutan? Które z tych izomerów posiadają w cząsteczkach asymentryczne atomy węgla?