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Esercitazione sulle conformazioni di alcani e cicloesani 1. Disegnare la molecola completa del butano, nella conformazione più favorevole per tutti i legami C-C (usare i legami a cuneo e tratteggiati).

H H H H

H H H H

H

H H H

HH H

H

H HH H

2. Mediante le formule di Newman e quelle a cavalletto, rappresentare le conformazioni dell'1,2-dicloroetano corrispondenti ai minimi ed ai massimi di energia (conformazioni limite). Costruire in ogni caso il diagramma di energia potenziale.

CH2Cl-CH2Cl

Cl H

H

H

H Cl

H

H

H

C

C

Cl

Cl

H

Cl H

H

H

H

H

H

H H

Cl

H Cl

Cl

Cl

Cl

H H

H

H

H

HCl

H

H

H

H

H

H

Cl Cl

H

H

180°

Cl H

Cl

Cl

Cl

H

H

Cl

Cl

Cl H

H

H

Cl

Cl

H

Cl

120°

60°

H

H

Cl

Cl

H HH

H

H Cl

H

0°

H H

H

H

HH H

H

H Cl

H Cl

300°

240°

Cl H

H

H

H

E

Cl 360°

0° Cl

H

H

H

H

Cl 0°

60°

120°

180°

240°

300°

360°=0°

3. Scrivere i rotameri alternati ed eclissati dei seguenti composti (formule proiettive di Newman e formule a cavalletto): H

a) metilbutano, rispetto al legame C2-C3 CH3 CH CH2 CH3

CH3 C

C2-C3

H H3C

HCH 3 H3C

CH3

60°

CH3

H

H

H3C

H

H

H CH3 0°

H

H CH3

H H3C

H CH3

H

360°

300°

CH3

H

H3C

H CH3

H

H3C H

CH3 CH3

H H3C

H3C H

240°

H

H H

H

H3C

CH3 CH3

CH3

CH3

H

E

CH3

H CH3

H3C

0°

H H

H H3C

H

HH

HCH 3 H CH3

CH3

H3C

H

H3C

180°

120°

CH3

H H3C

H

H3C

HH H CH3

CH3

H H3C

H

H3C H3C

CH3

CH3 H

CH3 CH3

H C

H H CH3

0°

60°

120°

180°

240°

300°

f) 1-esene, rispetto al legame C3-C4 H H

H H

H H

HH

H

H

CH2CH3 CH=CH2

H CH2CH3 CH3 CH2 CH=CH2 CH=CH2

0°

60° H

H

H

H

CH2CH3

H

CH=CH2

H

CH2

H

H CH=CH2

H

H

CH2CH3 CH=CH2

H C

CH2 CH3

H

CH2CH3

H

H H

H

CH=CH2 240°

180°

H H

HCH CH 2 3 H

CH=CH2 300°

CH2CH3 H CH2CH3 CH3 CH2 H H H H H H H H H H H CH=CH2 CH=CH2 CH=CH2

H

H

H HH

CH3 CH2

120° H

H CH C

H

CH2 H CH3 CH=CH2

H H

H

H

CH2CH3 CH=CH2 360° 0°

E

H H

H

H

CH=CH2

CH2CH3

0°

60°

120°

180°

240°

300°

360°=0°

7. Scrivere le proiezioni di Newman del rotamero anti (se c'è) per il seguente composto, secondo il legame indicato ogni volta:

CO2H O

O

C CH CH2 CH2 C HO CH OH 3

H

H

H

H CH

H3C O

O HO

CH3

OH

CO2H

O

O C

C CH CH2 CH2 C

anti

HO

Le conformazioni CH CH2 CH2 C alternate rispetto a CH3 OH questi legami non possono essere anti

8. Dire se le posizioni indicate sono assiali o equatoriali.

legami ASSIALI

Esercitazione - Esercitazione sulla stereoisomeria geometrica 1. In quali dei seguenti composti troviamo isomeria geometrica?

(CH3)2C=CH2

CH3 CH2 CH3 C C H H cis; Z

CH3CH2CH=CHCH3

CH3 CH2 H C C H CH3 trans; E

(CH3)2C=CHCH3

CH3CH=CCl2

CH3CCl=CHCl

CH3

Cl

C C Cl H trans; E

CH3

H

C C Cl Cl cis; Z H

H 1,2-difeniletene

H C C

C C H trans; E

cis; Z

1-buten-3-ino

CH2 CH C H3C

H3C

H C

2-penten-4-ino

CH

C CH

H

cis; Z

trans; E CH3

H3C C

2,3-dimetil-2-pentene H3C C

2-butenoato di etile

H

C CH2 CH3

H

H3C

CH

C H

C

C

H

C

CO2CH2CH3

H3C C

C CO2CH2CH3

trans; E

C

H

H cis; Z

2. Per ciascuna delle seguenti coppie, dire se si tratta di isomeri strutturali, isomeri posizionali o isomeri geometrici:

isomeri strutturali

stessa formula molecolare, diversa disposizione degli atomi

isomeri posizionali

stessa formula molecolare, stessa disposizione degli atomi, diversa POSIZIONE del doppio legame

cis-2-esene e trans-2-esene 3-esene e 2-esene

isomeri geometrici

C C

C C

stessa formula molecolare, stessa disposizione degli atomi, stessa posizione del doppio legame, diversa GEOMETRIA dei gruppi rispetto al doppio legame

isomeri geometrici

C C

C C

C C

C C

isomeri posizionali

2-metil-2-butene e 1-pentene

cis-3-ottene e trans-4-ottene

C C

C C

C

C C

C C

isomeri strutturali

C

C

C

C

C

C

C C

C

C

C C

C

C

C C C

isomeri posizionali

C 2-metil-2-pentene e 3-metil-2-pentene

C C

C C

C C C

C C

C C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

isomeri strutturali C 2-metil-2-pentene e 4-metil-2-pentene

C C

C C

C

C

C

C

C

C C

C

C

C

C

C

C

isomeri posizionali

3. Dire per quali dei seguenti composti esiste isomeria geometrica e scrivere gli stereoisomeri corrispondenti:

1-butene

metilpropene

CH2=CHCH2CH3

(CH3)3C=CH2

2-metil-2-eptene

1,1-dicloro-1-butene

1,1-dicloro-2-butene

CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH3

(CH3)2C=CHCH2CH2CH2CH3 Cl

1-cloro-1-butene

1-eptene

CH2CH3 C C H H cis; Z

Cl

H C C H CH2CH3 trans; E

CCl2=CHCH2CH3 Cl Cl Cl CH H CH3 Cl CH C C C C H CH3 H H trans; E cis; Z

4. Indicare, per ogni serie di composti, se si tratta di isomeri strutturali, isomeri geometrici, o dello stesso composto: CH3 CH C

CH3 CH CH CH CH 3 2

CH2

CH CH3

CH3

CH2

CH2

CH3

isomeri strutturali O CH3

OH (CH3)2 C

CH2

CH CH2 CH3 CH CH2

CH CH

CH3

CH3 CH CH2

CH CH2

isomeri strutturali

OH

CH3

CH3 CH3 Cl

isomero strutturale degli altri OH Cl

stesso composto

CH3

Cl

Cl

stesso composto

isomeri geometrici Cl

Cl

OH

OH

isomeri geometrici

Cl

HO

Cl

isomero strutturale degli altri

Cl H

H

CH2Cl

H

CH2Cl

CH2

H3C

CH2CH3

H CH2CH2CH3

H

H

Cl

stesso composto

CH2

CH3

H

H

CH

CH3

H

H

CH2

CH

CH3

H

H

posizionali

stesso composto

5. Dare le formule strutturali per ciascuno dei seguenti composti, scrivendo entrambi gli isomeri geometrici (se ci sono); indicare ogni struttura con cis, trans, o nessun isomero geometrico: a) 1-esene

CH2

nessun isomero geometrico

CHCH2CH2CH2CH3

b) 2-esene CH3

CH2CH2CH3

CH3

H

H

CH2CH2CH3 H trans

H

CH3 CH CHCH2CH2CH3 cis

c) 2-metil-1-butene

nessun isomero geometrico

CH2 C(CH3)CH2CH3 d) 2-metil-2-butene

H3C C CH CH3 H3C

nessun isomero geometrico

e) 1-bromo-1-butene Br CH CCH2CH3

Br

CH2CH3

Br

H

H

H

cis

H

CH2CH3 trans

6. Scrivere le formule strutturali degli alcheni di formula molecolare C6H12 che presentano isomeria geometrica. Mostrare le due configurazioni.

C6H12 C

C C C

C C C 1-esene

C

C C C C C

C C C C

2-esene

C

C C

C C C 3-esene

C

14. Dare il nome ai seguenti composti, identificando lo stereoisomero con la notazione E,Z:

Cl

Cl

a)

C C

b) CH CH2

I

C C CH2CH3

I

(Z)-1,2-dicloro-1,2-diiodoetene

(Z)- 1-cicloesil-1-fenil-2-etilbutadiene

d)

H3 C

H C C

c)

H

D

H C

C C H

C H

H

H

D

(E)- 1,3-pentadiene

(E)- 1,2-dideuteroetene e)

F

CH2CH3 C C

H

(E)- 2-cloro-1-fluoro-1-butene Cl

15. a) Scrivere gli isomeri geometrici del 2,4-esadiene e dare loro i nomi, secondo le notazioni E,Z e cis,trans;

1

2,4-esadiene

2

C H

5

4

6

CH3 CH CH CH CH CH3 5

6

H3C

3

H C C H

H C CH3

2

3

4

H

1

H

C H3 C

C C H

CH3 C H

H3C C H

H C C H

CH3 C H

cis,trans; E,Z

cis,cis ; Z,Z

trans,trans ; E,E

3 stereoisomeri

b) Scrivere le due conformazioni del butadiene e spiegare perché non si possono chiamare semplicemente cis e trans.

H C H

H

H C C H s-trans

H C H

H s-cis

H C C C H H C H

Perché non sono stereoisomeri, ma solo rotameri

22. Scrivere le due conformazioni a sedia per ciascuno dei seguenti composti, specificando quale è più stabile e perché: a) cis-1-metil-3-terz-butilcicloesano; b) trans-1-isopropil-3-metilcicloesano.

H3C

CH3

CH3 C CH3

CH3

CH3 C CH3 CH3

cis-1-metil-3-terz-butilcicloesano Il gruppo terz-butile è troppo voluminoso per potersi mettere in posizione assiale

H3C

CH3

CH3

CH CH3

CH3

CH CH3

trans-1-isopropil-3-metilcicloesano Il metile è più piccolo dell’isopropile: quando è in posizione assiale, le interazioni con gli H assiali sono minori di quelle dell’isopropile

23. Spiegare quale stereoisomero è più stabile per ciascuna delle seguenti coppie (scrivere le conformazioni a sedia corrispondenti): a) cis- e trans-1,2dimetilcicloesano; b) cis- e trans-1,4-dimetilcicloesano; c) cis- e trans-1,3dimetilcicloesano. sarà più stabile lo stereoisomero che assume la conformazione più stabile

1,2 CH3

CH3

CH3

1,3 CH3

CH3

CH3

CH3

CH3 cis

trans CH3

CH3 H3C cis

CH3

CH3

CH3

H3C

trans

CH3

Esercitazione - Esercitazione sulla stereoisomeria ottica. 2. Sistemate un piano di simmetria in ciascuna delle seguenti strutture:

a)

b)

c)

OH

H

H

-------------CH3

H

CH3

H OH

CH3

d) H

O H

H

OH OH

H3C

CH3 H H CH3

3. Per ognuna delle seguenti coppie, indicare se si tratta di stereoisomeri, isomeri strutturali, o dello stesso composto:

a) CH3 CH2 CH2

CH3 CH3 CH e CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH3 isomeri strutturali

H

b) H3C

e

stesso composto

CH3

H c)

Br H3C

H

H e H

H

CH3

H

d)

H3C C H

e) Cl

H

OCH3

H e

H

CH3

stereoisomeri (enantiomeri)

H3C

H

NON ci sono C*!!

OCH3 C

Cl

stesso composto

H H

H

Br

Cl

CH3 stereoisomeri

Cl

H

Cl

H

H H

CH3 CH3

(enantiomeri)

Cl

H

f)

Cl H3C CH

OH

Cl H2C e

H

H

CH2

OH

H

H

isomeri strutturali

4. Per ognuna delle seguenti coppie di strutture dire se sono enantiomeri o identiche.

a)

b) Br

Br C CH CH C 3 2 CH3CH2 H CH3 H CH3 stesso composto

HO C H3C

Cl H

CH3 CH2CH3

Cl H3C

CH2CH3 H

stesso composto

n° pari di scambi di legame

C H3C

CH2CH3 OH

enantiomeri

d)

c)

CH2CH3 H

H

Cl H

H

CH3 CH3CH2 Cl CH2CH3 CH3 enantiomeri

n° dispari di scambi di legame

5. Indicare con un asterisco gli atomi di carbonio chirali (se ce ne sono) nei seguenti composti:

a) CH3 CHBr CH 3

d)

* b) CH3CH2 CHBr CH3

* c) (CH3)2CH CHBr CH3

* e) CH3 CH2 CH2 CH(OH) CH2 CH3

CH2CH2 f) H NCH(CH * ) CO2H 2 3 * * g) CH CHBr CHBr CH2 CH3 3

* h) CH3 CClBr CH2 CH CH CH3 * l) CH3 CH(CH2CH3) CO2H

i) H2N CH2 CO2H

6. Quali tra i seguenti composti sono chirali? (indicare gli stereocentri) a) 2-metileptano

CH3 CH CH3

CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

b) 3-metileptano

*

CH3 CH2 CH

CH2 CH2 CH2 CH3

CH3 c) 4-metileptano

CH3 CH2 CH2 CH

CH2 CH2 CH3

CH3

Br Br CH

d) 1,1-dibromopropano

Br

Br

CH2 CH2 CH2

e) 1,3-dibromopropano

*

1,2-dibromopropano CH CH 2

Br etino

CH

CH2 CH3

CH

CH3

Br benzene

etene

CH2

CH2

16. Assegnare alle seguenti strutture la configurazione, secondo la notazione R,S:

a) H

CHO OH CH2OH

H

CHO H

C OH

HO CH2

CH2OH

OH

H

2 CHO CHO H C OH CH2OH

C

3 C

CH2OH

1 OH

R

CHO

CHO

CHO

HO CH2 C OH

H C OH

primo scambio (si inverte la configurazione)

H

CH2OH secondo scambio

1 OH

HO CH2 C 3 H

b) H3 C

Br D H

3

2 CHO

CH2OH

2 CHO HO

1

C H

CH2OH

CHO C OH 2

3

H

Br 1

Br 2

H3C

C H

1

D

H3C

C H

D3

S

R

c)

CH3 CH2

H CH3

H CH3 CH2 C 2

NH2 d)

H

H3C

CO2H NH2

H 3C

H C

R

CH3

NH2

1 3

3

2

CO2H

S

NH2 1

17. Scrivere gli enantiomeri di: a) 2-butanolo; b) 1-bromo-1-feniletano; c) 3bromo-3-metileptano; assegnare a ciascun enantiomero la notazione R,S.

OH CH3 CH CH2 CH3

*

2-butanolo

HO

CH3

CH3

C H CH2 CH3

H C OH CH2 CH3

21. Data la proiezione di Fischer scritta a destra, dire se è di serie R o S.

3

S

1 Br

CH3

CH3

H

2 CH2CH3

Br CH2CH3

H
...