UVOD U ORGANSKU HEMIJU II

1
UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATICKI
FAKULTET DEPARTMAN ZA HEMIJU
UVOD U ORGANSKU HEMIJU II
2
IZOMERIJA ORGANSKIH JEDINJENJA
3
IZOMERI
1. Jedinjenja sa istim brojem i vrstom atoma u
molekulu, ili razlicitim vrstama, vezama i
položajima funkcionalnih grupa u molekulu
STRUKTURNI IZOMERI
2. Jedinjenja sa razlicitim rasporedom atomskih
grupa u krutim sistemima GEOMETRIJSKI IZOMERI
3. Jedinjenja sa razlicitim rasporedom
supstituenata na hiralnim C atomima OPTICKI
IZOMERI
4
STRUKTURNA IZOMERIJA
1. IZOMERIJA NIZA
a) Obicna izomerija normalnog niza
C5H12
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-pentan
H3C CH-CH2-CH3 2-metilbutan
(izopentan) H3C
CH3 CH3-C-CH3
2,3-dimetilpropan (neopentan) CH3

5
STRUKTURNA IZOMERIJA
b) Izomerija bocnog niza kod aromaticnih
jedinjenja
C8H10
1,2-dimetilbenzen (o-ksilen)
1,3-dimetilbenzen (m-ksilen)
1,4-dimetilbenzen (p-ksilen)
6
STRUKTURNA IZOMERIJA
C9H12
propilbenzen
etil-(2-metil)-benzen
1-metil-2-etilbenzen
1-metil-3- etilbenzen
1,2,3-trimetilbenzen (vicinalni)
1,2,4-trimetilbenzen (asimetricni)
1,3,5-trimetilbenzen (simetricni)
7
STRUKTURNA IZOMERIJA
c) Izomerija prstena
C6H12
metilciklopentan
cikloheksan
8
STRUKTURNA IZOMERIJA
2. IZOMERIJA POLOŽAJA
a) Izomerija funkcionalnih grupa
4-hidroksipentanska kiselina (?-
hidroksipentanska kiselina)
CH3-CHOH-CH2-CH2-COOH
CH3-CH2-CHOH-CH2-COOH
3-hidroksipentanska kiselina (?-
hidroksipentanska kiselina)
b) Izomerija dvostruke i trostruke veze
CH2CH-CH2-CH3 CH3-CHCH-CH3
2-buten
1-buten
9
STRUKTURNA IZOMERIJA
c) Izomerija supstituenata
orto
meta
para
simetricni
vicinalni
asimetricni
10
STRUKTURNA IZOMERIJA
3. IZOMERIJA FUNKCIONALNIH GRUPA
a) Kiseline i estri
CH3-COOH HCOOCH3
b) Alkoholi i etri
CH3-CH2OH CH3-O-CH3
c) Aldehidi i ketoni
CH3-CH2CHO CH3-CO-CH3
d) 10, 20 i 30 amini
CH3-CH2-CH2-NH2 CH3CH2NHCH3 N(CH3)3
e) Monohidroksikiseline i hidroksialdehidi
CH3-CHOH-COOH CH2OH-CHOH-CHO
11
STRUKTURNA IZOMERIJA
4. KETO-ENOL TAUTOMERIJA javlja se kada se OH
grupa nalazi na C-atomu koji je povezan
dvostrukom vezom.
CH2CHOH CH3-CHO
acetaldehid
vinil alkohol
CH2-CCH2 CH3-C-CH3
OH
O
2-hidroksi-1-propen
aceton
uracil
12

• Ako je izomerija posledica razlicitog prostornog
  rasporeda atoma u molekulu tj. izomeri imaju istu
  strukturu, a razlicite perspektivne formule radi
  se o PROSTORNOJ IZOMERIJI ili STEREOIZOMERIJI.
• Stereoizomerija može biti

• Geometrijska
• Opticka izomerija

13
GEOMETRIJSKA IZOMERIJA
Javlja se u sistemima sa dvostrukom vezom kod
kojih ne postoji mogucnost rotacije oko C-C veze.
Ne postoji kod sp3 hibridizovanih C-atoma
14
(No Transcript)
15
GEOMETRIJSKA IZOMERIJA
Kod sp2 hibridizovanih C-atoma
16
GEOMETRIJSKA IZOMERIJA
CH3CHCHCH3
17
GEOMETRIJSKA IZOMERIJA
CIS-dihlorcikloheksan
TRANS-dihlorcikloheksan
18
OPTICKA IZOMERIJA
19
OPTICKA IZOMERIJA

• Javlja se kada se na tetraedarskom C-atomu nalaze
  vezane cetiri razlicite funkcionalne grupe.
• Hiralni (asimetricni) C-atom obeležava se

20

• Molekulske vrste koje se odnose kao predmet i lik
  u ogledalu zovu se enantiomeri, a pojava
  enantiomerija.

• Imaju istu gustinu, tt, tk, indeks prelamanja
  svetlosti, istom brzinom reaguju sa simetricnim
  molekulima
• Razlikuju se samo po tome što ravan polarizovane
  svetlosti obrcu u suprotnom smeru.

21
OPTICKA IZOMERIJA
MLECNA KISELINA CH3 CHOH COOH
Broj opt. izomera 2n n-broj C

A
()-mlecna kis.
(-)-mlecna kis.
B
22
OPTICKA IZOMERIJA

• Npr. vinska kiselina ima 2 hiralna C-atoma, pa
  se ocekuju 4 opticki aktivna oblika.

()-vinska kis.
(-)-vinska kis.
mezo-vinska kis.
B
23
ODREÐIVANJE RELATIVNE KONFIGURACIJE MOLEKULA
D-gliceraldehid
L-gliceraldehid

B
D-mlecna kis.
L-mlecna kis.
D-()-glukoza
L-(-)-glukoza
24
PREDSTAVLJANJE ORGANSKIH JEDINJENJA
25

• Empirijske formule daju kvalitativan sastav
  jedinjenja i relativne odnose elemenata u
  jedinjenjima. Npr. 40 C, 6,66 H i 53,34 O
• CHO 121 ? CH2O
• Molekulska formula predstavlja celobrojni umnožak
  empirijske formule ? CH2O CH2O 2
  C2H4O2
• (sircetna kiselina,
• metilformijat, glikolaldehid)
• Zbog mogucnosti da 3 razlicita jedinjenja imaju
  istu molekulsku formulu uvodi se strukturna
  formula u kojoj se obeležava svaka pojedinacna
  veza.

26

• Racionalne formule u njima su oznacene samo
  odredene veze
• Pogodne su za prikazivanje ciklicnih i
  aromaticnih jedinjenja, kao i dugih lanaca
  C-atoma.

Benzen
Steranski sistem prstenova
?-D-glukopiranoza
27

• Perspektivne formule
• - puna crta iznad ravni
• - isprekidana crta ispod ravni

• Fischer-ove projekcione formule
• - horizontalna crta iznad ravni
• - vertikalna crta ispod ravni

• Newman-ove projekcione formule
• - atom C se predstavlja krugom

• Trodimenzionalni model

28
VRSTE REAKCIJA

• Postoji pet klasa reakcija. U svakoj od njih
  dolazi do raskidanja kovalentne veze

• Homoliticko raskidanje
• A B ?? A? B?
• CH3-CH3 ??? CH3? CH3?
• Heteroliticko raskidanje
• A B ?? A B?
• CH3-CH3 ??? CH3 CH3?

• Pri heterolitickom raskidanju veze koju gradi
  ugljenik nastaju karbanjon (CH3?) i karbenijum
  jon (CH3)

29
1. REAKCIJE ADICIJE

• Ucestvuju jedinjenja sa i ? vezom i gradi se
  veza.

-1
-1
-2
-2
-3
-3
-1
-1
1
1
0
0
-1
-2
-2
-3
30
2. REAKCIJE ELIMINACIJE

• Izdvajaju se manji molekuli pri cemu se najcešce
  formira nezasiceno jedinjenje

dehidratacija
dehidrohalogenovanje
- H2
- H2
dehidrogenizacija
dekarboksilacija
31
3. REAKCIJE SUPSTITUCIJE

• Dolazi do zamene jednog ili više atoma nekim
  drugim atomom ili atomskom grupom

½ O2
½ O2
½ O2
- H2O

• Mogu biti nukleofilne, elektrofilne ili
  radikalske reakcije
• Može doci do promene oksidacionog broja, ali ne
  mora.

32
4. REAKCIJE PREMEŠTANJA

• Dolazi do premeštanja atoma ili atomskih grupa u
  okviru jednog jedinjenja i nastaje drugo

5. REAKCIJE OKSIDOREDUKCIJE
3 CH3CH2OH 2 K2Cr2O7 8 H2SO4 ???
3 CH3COOH 2 Cr2(SO4)3 2 K2SO4 11 H2O
5 CH2CH2 2 KMnO4 3 H2SO4 2 H2O ???
5 CH2OH-CH2OH 2 MnSO4 K2SO4
33
NOMENKLATURA ORGANSKIH JEDINJENJA
34
IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry) - SISTEMSKA NOMENKLATURA
35
1. Nazivi jedinjenja izvode se iz naziva
normalnih ugljovodoniicnih nizova (metan, etan,
propan, butan, pentan eten, butin itd.)
2. Mesta racvanja obeležavaju se brojem,
racunajuci od bližeg kraja molekula
2,4,6-trimetil-4-etil-
3. Grupe vezane za najduži niz na mestima
racvanja nazivaju se ALKIL-grupe (metil-, etil-,
propil-)
nonan
4. Za svaku vrstu alkil-grupe navodi se njihov
položaj i broj u molekulu.
36
NOMENKLATURA CIKLICNIH JEDINJENJA
2-aminocikloheksanol
2,4,6-trinitrobenzoeva kiselina
37
POLOŽAJI SUPSTITUENATA U BENZENU
o
o
m
m
p
38
TRIVIJALNI NAZIVI
HCOOH mravlja kiselina
39
Imena poznatih molekula veoma komplikovane
strukture Složeni molekuli izolovani iz prirodnog
materijala uvek nose trivijalne nazive jer je u
vecini slucajeva prakticno nemoguce dati im
sistemski naziv.
Vitamin B12
40
KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA

• Ugljovodonici

• Zasiceni alkani
• Nezasiceni alkeni, polieni, alkini, ciklicni,
  aromaticni

• Alkilhalogenidi (C-X)

• Alkoholi i fenoli (funkcionalna grupa OH)
• Karbonilna jedinjenja (funkcionalna grupa CO)

• Aldehidi (R-CHO)
• Ketoni (R2CO)

41
KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA

• Karboksilne kiseline (funkcionalna grupa COOH)
• Funkcionalni derivati karboksilnih kiselina

• Halogenidi (R-COX)
• Estri (R1COOR2)

• Anhidridi (R1-COOOC-R2)
• Amidi (RCONH2)

• Etri (C-O-C)
• Amini (C-N)
• Tioli (C-SH)
• Sulfidi (C-S-C)