Диастереомеры

50 заданий

Сколько стереоизомеров

linkОпора

Урок 55. Хиральность и энантиомеры — находить стереоцентры и рисовать энантиомер

У молекулы с одним стереоцентром (урок 55) существует два стереоизомера — энантиомеры. Каждый стереоцентр может быть R или S, поэтому для нескольких центров комбинаций \(2^n\).

Как перечислить стереоизомеры

Найдите стереоцентры: n штук.
Выпишите все комбинации R/S: RR, RS, SR, SS для двух центров; восемь — для трёх.
Разбейте на пары энантиомеров: у пары все буквы противоположны.
Любые два изомера не из одной пары — диастереомеры.

\[N_{\max} = 2^n\]

(2R,3R) — Четыре стереоизомера 2-бром-3-хлорбутана

Примеры

1. 2-Бром-3-хлорбутан. Два стереоцентра — четыре изомера: (2R,3R), (2S,3S), (2R,3S), (2S,3R). Пары энантиомеров — с противоположными буквами у всех центров: (2R,3R)/(2S,3S) и (2R,3S)/(2S,3R).

(2S,3S): энантиомер первого — Энантиомеры: все клинья первого стали штрихами во втором

2. Диастереомеры. (2S,3S) и (2S,3R): одна буква совпала, другая нет — не зеркальные, разные вещества.

(2S,3R): диастереомер первого — Диастереомеры: обращён только один из двух центров

3. Три центра. \(2^3 = 8\) изомеров, четыре пары энантиомеров: каждой комбинации RRR, RRS, RSR, RSS отвечает зеркальная SSS, SSR, SRS, SRR.

\[N = 2^3 = 8,\qquad \text{пар энантиомеров: } 8/2 = 4\]

error\(2^n\) — это максимум

Если в молекуле есть мезо-формы (урок 61), изомеров меньше: у винной кислоты два центра, но изомеров меньше четырёх.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько стереоизомеров у 2,3,4-трихлоргептана и сколько среди них пар энантиомеров?

expand_moreПоказать решение

Три центра, мезо-форм нет (концы молекулы разные): 8 изомеров, 4 пары.

Свойства диастереомеров

Диастереомеры из первой части урока, в отличие от энантиомеров (урок 55), — разные вещества с разными свойствами.

Как различить энантиомеры и диастереомеры по свойствам

Энантиомеры: одинаковые температуры плавления, кипения, растворимость — разделить их обычными методами нельзя.
Диастереомеры: разные температуры, растворимость, \(R_f\) в хроматографии — их разделяют перегонкой, кристаллизацией, хроматографией.
Цис- и транс-изомеры алкенов и колец — тоже диастереомеры.

малеиновая кислота (цис): т. пл. 130 °C, pKa₁ 1,9 — Малеиновая (цис) и фумаровая (транс) кислоты — диастереомеры с разными свойствами

фумаровая кислота (транс): 287 °C, pKa₁ 3,0 — Малеиновая (цис) и фумаровая (транс) кислоты — диастереомеры с разными свойствами

Примеры

1. Малеиновая и фумаровая кислоты. Цис- и транс-изомеры бутендиовой кислоты: т. пл. 135 и 287 °C, растворимость в воде 79 и 0,7 г на 100 г. Не зеркальны друг другу — диастереомеры.

малеиновая кислота (цис): т. пл. 135 °C — Цис- и транс-изомеры — диастереомеры: разные вещества с разными свойствами

фумаровая кислота (транс): т. пл. 287 °C — Цис- и транс-изомеры — диастереомеры: разные вещества с разными свойствами

2. Эфедрин и псевдоэфедрин. Два стереоцентра; у изомеров совпадает конфигурация C2 и различается C1 — диастереомеры. Т. пл. 34 и 119 °C, разное физиологическое действие.

(1R,2S)-эфедрин: т. пл. 34 °C — Обращён один центр из двух — диастереомеры с разными температурами плавления

(1S,2S)-псевдоэфедрин: т. пл. 119 °C — Обращён один центр из двух — диастереомеры с разными температурами плавления

3. Цис- и транс-1,2-диметилциклогексан. Т. кип. 130 и 124 °C: диастереомеры разделяют перегонкой.

цис-1,2-диметилциклогексан: т. кип. 130 °C — Диастереомеры кольца: метилы по одну или по разные стороны плоскости

транс-изомер: т. кип. 124 °C — Диастереомеры кольца: метилы по одну или по разные стороны плоскости

errorЦис/транс — это тоже диастереомерия

Цис- и транс-изомеры не зеркальны друг другу — это диастереомеры. Термин «геометрическая изомерия» — старое название того же явления.

edit_noteПопробуйте сами

Можно ли разделить перегонкой (2R,3R)- и (2R,3S)-2,3-дибромпентан?

expand_moreПоказать решение

В принципе да: это диастереомеры с разными температурами кипения.

push_pinГлавное

При n стереоцентрах возможно до \(2^n\) стереоизомеров. Пары, у которых обращены все центры, — энантиомеры; остальные пары — диастереомеры (стереоизомеры, не являющиеся зеркальными отражениями). Диастереомеры различаются всеми физическими свойствами и разделяются обычными методами.

Закрепите теорию: 50 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.