4. El ő ad á s Szénvegyületek térbeli ábrázolása, projektív képletek.

1. 4. Előadás • Szénvegyületek térbeli ábrázolása, projektív képletek. • Szerves vegyületek elnevezése. • Konstitució, konfiguráció, konformáció. • Az izoméria fajtái. • A sztereoizoméria. • A kettős kötéshez kapcsolódó izoméria jelenségek.

2. 8. Szerkezetábrázolás H H H H C C H H H C C C H H H H H H H H H H H H H N N C CH H C H H H H H H H H C C H C O C C H H H C C CH3 CH3 HC CH3 CH3 HC H3C CH3 (CH3)3 CH H H H H H2C O C O H H C C H H C C H HC N H CH2 O H H H H CH2 O Cl Cl Cl H H O C H H H H O C H H H2C CH2 Szerkezeti képletek (vegyértékelmélet, 1870) H C C H Összevont szerkezeti képletek (1916) H H CH3 CH CH3 C C CH4 CH3 H H HCN C2H2 Elektronképletek (oktettelmélet)

3. Rudas gömbmodellek (Dreiding modell) Kötéshossz arányos rudak, atom: gömb, tetraéder

4. Stuart-Briegleb modellek Méret- és alakhű modellek (kötéshossz, kötésszög, hatórádiusz)

5. Sztereoképletek

7. 11. Szerves vegyületek elnevezése • 1787 Franciaország „Méthode de nomenclarute chimique” • H (gyúlékony levegő) • O (élethez szükséges levegő) • 1830 Név – szerkezet (név + eredet + felfedező) • 1889, 1892 International Commission of the Reform of Chemical Nomenclature • 34 európai kémikus, Svájc, Genf • 1930 International Union of Chemistry, Liège • 1945 International Union of Pure and Applied Chemistry [IUPAC] • 1949-től Felülvizsgálatok • 1980 közepe „Chemical Abstracts” név • DE: Triviális („generic”) név

8. Néhány IUPAC szabály 1. 2,4,4-trimetil-52-meto-5-propil-nonán 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 1. Leghosszabb C-lánc 2. Közel eső elágazás 3. Csoport név: -il, oldallánc-csoport, név: -o Alkán – alkil; alkén – alkenil; alkin – alkinil 2. 4,5-dimetil-4-hexén-2-ol 4 Alkoh -ol Oxovegyületek: -on -al 1 7 1. Leghosszabb C-lánc + kettős kötés + funkciós csoport 2. Funkciós csoport > kettős kötés > elágazás

9. Szerves vegyületcsaládok elnevezése

10. Vegyülettípusok - utótagok

11. Vegyülettípusok - előtagok Sokszorozás

12. 43 9. Konstitúció, konfiguráció, konformáció 9.1. Konstitúció: Az atomok kapcsolódási sorrendje Példa: 2-metil-propán bután 9.2. Konfiguráció: Egyetlen, azonos atomhoz kapcsolódó ligandumok egymáshoz viszonyított térbeli elrendeződésének módja. Állandó, időben nem változó jellegzetesség. Jellemzése: - központi atom - ligandumok száma - kötések hossza - kötésszög Példa: C-atom konfigurációi C(sp3) , C(sp2) , C(sp) tetraéderes planáris lineáris 9.3. Konformáció: A molekula egy, lehetséges térszerkezete, téralkata, amelyet számszerűen megadható térbeli koordinátákkal fejezhetünk ki; ezek időben változhatnak. Jellemzése: - atomok száma („központi”, „ligandum”) - kötések hossza - kötésszögek - egymással kovalens kötésben nem lévő atomok távolsága ! Példa: bután ciklohexán

13. 45 10. Izoméria (Azonos részek, görög) Azonos összegképletű, de eltérő szerkezetű molekulák 10.1. Szerkezeti vagy konstitúciós izoméria Az atomok kapcsolódási sorrendje 1. Lánc-izoméria Pl. C5H12 2. Helyzeti v. szubsztitúciós izoméria Pl. C3H8O 3. Tautoméria Pl. keto-enol vinil-alkohol acetaldehid 10.2. Sztereoizoméria Azonos konstitúciójú, de eltérő térbeli elrendeződésű molekulák 1. Geometriai2. Optikai izomériaizoméria (cisz „mellett” transz „szemben” izoméria, E-Z izoméria) 3. Konformációs izoméria

14. 46 10.1. SZERKEZETI IZOMÉRIA 1. Lánc izoméria 2. Helyzet izoméria 3. Tautoméria: Molekulán belül egy kettős kötés és egy H-atom elhelyezkedésének kétféle módja. Jellemzés: A tautomerek képesek egymásba átalakulni. Dezmotrópia: Tautomerek elválaszthatósága. Típusai: 3.1. Allén-allilén allén ~6kJ/mol allilén 3.2. Keto-enol (oxo-vegyületek, telítetlen alkohol) keto ~65kJ/mol enol 3.3 Nitrozo-oxim nitrozo oxim 3.4. Ciánamid-karbodiimid

15. 47 10.2. SZTEREOIZOMÉRIA 10.2.1. Geometriai izoméria10.2.2. Optikai izoméria Ciklizáltság v. kettős kötés Aszimmetrikus v. részleges kettős kötés. Disszimmetrikus (csak szimmetriatengely van) Pl. 1,2-dimetil-ciklopropán Királis vegyületek Csak az optikai aktivitás „irányában” különböznek az enantiomerek. transz cisz Minden más fizikai, kémiai tulajdonság azonos. Azonos energiatartalom. transz cisz pl. 2-butén 10.2.3. Konformációs izoméria * *

16. 48 10.2.1. GEOMETRIAI IZOMÉRIA Jellemzése: 1. A cisz-transz izomerek közvetlenül össze nem kapcsolt atomjaik egymástól való távolságában különböznek. 2. Energiatartalmuk, fizikai és kémiai tulajdonságaik egymástól különböznek. Leírása, nomenklatúra: 1. Cisz-transz rendszer Ha van H (=a), akkor ennek helyzete szerint, ha nincs, „jobb” vs. „rosszabb” ligandum helyzete szerint. 2. E-Z rendszer olajsav (Z) (E) A szubsztituensek atomszáma szerint: Magasabb rendszámú atom van azonos oldalon Z (zusammen) Magasabb rendszámú atom van ellenkező oldalon E (entgegen)

17. 49 Típusai 1. Olefinek 2. Cikloolefinek C3-C7 csak cisz, C8-tól cisz/transz 3. Kumulált triének cisz transz 2,3,4-hexatrién 4. Konjugált diének 3 izomer 4 izomer 2 3 4 5 1 sp2 sp3 transz-transz cisz-cisz transz-cisz cisz-transz

18. 50 5. Oximok op. 35ºC op. 130ºC benzal oxim (szin) (anti) 6. Cikloparaffinek [szteroidok] • anellációs C-atom C-C kötések ekvatoriális – ekvatoriális op. -31ºC dekalin transz op. -43ºC kevésbé stabil C-C kötések axiális – ekvatoriális cisz flexibilisebb 7. Karbonsav amidok [peptidek] cisz (E) transz (Z) SZERKEZETI FELTÉTELEK 1. A C-atomhoz különböző szubsztituensek kapcsolódnak. 2. Kettős kötés, vagy konjugált kötés, vagy rögzített struktúra léte (pl. olefin, amid, cikloparaffin)

19. 59 MOLEKULÁK KIRALITÁSCENTRUM NÉLKÜL ALLÉN-IZOMÉRIA /DISSZIMETRIKUS/ CH2=C=CH2 CH2=C=C=CH2 (kumulált diének) (kumulált triének) C(sp2) b a b a b a b a ‘cisz’ C(sp) a b a b b a b a ‘transz’ geometriai izomerek akirális molekulák optikai izomerek királis molekulák BIFENIL-IZOMÉRIA /DISSZIMETRIKUS/ bifenil HEXAHELICÉN-IZOMÉRIA ld. 9.2.2. Optikai izoméria optikai izomerek királis molekulák