STEREOCHEMISTRY STEREOCHEMISTRY 03/04/60 STEREOCHEMISTRY Part I STEREOCHEMISTRY Part I By Parinya Theramongkol , Ph.D. Department of Chemistry Faculty of Science , Khon Kaen University 4/3/2017 Parinya T.211

STEREOCHEMISTRY การศึกษาโมเลกุลในแบบ 3 มิติ 03/04/60 STEREOCHEMISTRY การศึกษาโมเลกุลในแบบ 3 มิติ อะตอมทั้งหลายในโมเลกุล จัดเรียงตัวสัมพันธ์ต่อกันอย่างไร ? 4/3/2017 Parinya T.211

MOLECULAR SOURCES OF STEREOCHEMISTRY Isomers : สารประกอบต่างชนิดกันที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน ISOMERS Position isomers Functional group isomers Stereoisomers 4/3/2017 Parinya T.211

Functional group isomers Position isomers : โครงโมเลกุลหลักเหมือนกันทุกอย่าง ต่างกันแค่ ตำแหน่งของหมู่แทนที่ Functional group isomers : มีหมู่แทนที่ต่างชนิดกัน Stereoisomers : โครงโมเลกุลหลักและหมู่แทนที่เหมือนกันทุกอย่าง ต่างกัน ที่ ทิศทางการวางตัวของพันธะ 4/3/2017 Parinya T.211

The Representation of Molecules in 3-D The Perspective Drawing ในระนาบ B r H C l M e ใต้ระนาบ เหนือระนาบ 4/3/2017 Parinya T.211

The Fischer Projection ใต้ระนาบ เหนือระนาบ C l H B r M e 4/3/2017 Parinya T.211

จะเกิดอะไรขึ้น…ถ้าหมุนรูปแบบ Fischer Projection ไป 90o ? l M e B r H C l M e B r H A B 4/3/2017 Parinya T.211

B A Rotation video 4/3/2017 Parinya T.211

The Sawhorse Projection 1 2 1 2 ด้านหลัง ด้านหน้า 4/3/2017 Parinya T.211

The Newman Projection staggered eclipse ด้านหลัง ด้านหน้า 4/3/2017 Parinya T.211

atoms around a carbon center STEREOCHEMISTRY Geometric isomers Conformational isomers Chirality of Molecules Rigidity in molecule Rotation around sigma bond Left- or right-handed arrangement of atoms around a carbon center Alkenes Cyclic compounds 4/3/2017 Parinya T.211

โครงโมเลกุลที่แข็งเกร็ง(rigid)ทำให้กลุ่มอะตอมไม่สามารถ Geometric isomers โครงโมเลกุลที่แข็งเกร็ง(rigid)ทำให้กลุ่มอะตอมไม่สามารถ หมุ่นเปลี่ยนตำแหน่งได้อย่างสะดวก(restricted rotation) 1. Alkenes Different groups ข้อกำหนดที่จะทำให้เกิด geometric isomers 4/3/2017 Parinya T.211

EXAMPLES trans- 1-Chloro- 1- butene 4/3/2017 Parinya T.211

เมื่อระบบ cis,trans ใช้ไม่ได้ ต้องใช้ (E)และ (Z)แทน 1,2-dichloro- 1-iodo ethene 1 2 4/3/2017 Parinya T.211

Sequence Rules กฎสำหรับจัดลำดับความสำคัญ(order of priority)ของกลุ่มในโมเลกุล 1. Atomic number สูง : priority สูง H C O F Increasing priority 2. Isotope ที่มี mass สูงกว่า : priority สูงกว่าด้วย H D or 2H Increasing priority 4/3/2017 Parinya T.211

(Z)-isomer 3. ถ้ากลุ่มทั้งสองมีอะตอมชุดแรกเหมือนกัน ให้พิจารณาอะตอม ลำดับถัดไป จนกว่าจะพบจุดแรกที่แตกต่าง กลุ่มที่มีอะตอม Prioityสูงกว่า จะมีprioityสูงกว่า H , C , H (Z)-isomer H , H , H 4/3/2017 Parinya T.211

4. กลุ่มที่มี double bond หรือ triple bond จะเปรียบเสมือนว่าประกอบ ด้วย single bonds 2 อัน หรือ 3 อัน ดังแสดงในตัวอย่างข้างล่างนี้ 4/3/2017 Parinya T.211

ด้วยกฎเช่นนี้ เราจึงเรียงลำดับกลุ่มต่างๆได้ดังนี้... Increasing priority C , C ,H C , C , C (E)-isomer 4/3/2017 Parinya T.211

C , C , C Cl , H , H (E)-isomer 4/3/2017 Parinya T.211

2. Cyclic compounds กลุ่มต่างๆที่เกาะอยู่กับวงที่มีขนาด < 10 จะไม่สามารถหมุนพลิกกลับ เข้าไปภายในวงได้ เนื่องจากเกิดแรงผลักกันแบบ van der Waals Restricted rotation Geometric isomers Methylcyclopentane 4/3/2017 Parinya T.211

กลุ่ม methyl ไม่สามารถ หมุนผ่านลงไปได้ Space-filling model กลุ่ม methyl ไม่สามารถ หมุนผ่านลงไปได้ 4/3/2017 Parinya T.211

การระบุชนิดของ geometric isomers ของ cyclic compounds ใช้ระบบ cis- , trans- บน ล่าง trans-2-methyl-1-cyclopentanol trans-3-methyl-1-cyclohexanol 4/3/2017 Parinya T.211

CONFORMATIONAL ISOMERS Conformations คือรูปแบบหลากหลายของโมเลกุลที่เกิดขึ้นจากการที่ กลุ่มต่างๆซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ sigma หมุนสลับ ตำแหน่งกัน (โดยใช้พันธะ sigma เป็นแกนหมุน) 1. Open-chain compounds staggered eclipsed 4/3/2017 Parinya T.211

Conformation แบบใดจะเสถียรกว่ากัน ? ผลักกัน staggered eclipsed staggered eclipsed E 3 kcal/mole การหมุนของ C-C bond ของ ethane 4/3/2017 Parinya T.211

C2-C3 bond eclipsed methyls eclipsed gauche anti 4/3/2017 Parinya T.211

methyls methyls eclipsed 4-6 3.5 anti eclipsed gauche kcal/mole E การหมุนของ C2-C3 bond ของ butane 4/3/2017 Parinya T.211