Stereokimya - Stereokimya Nedir? Stereokimya Hakkında

Stereokimya - Stereokimya Nedir? Stereokimya Hakkında
Stereokimya - Stereokimya Nedir? Stereokimya Hakkında
01Giriş

Stereokimya, moleküllerin 3- boyutta incelenmesidir

İnorganik kimyasal reaksiyonların gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini etkileyen başlıca en önemli faktör sıcaklıktır Biyolojik reaksiyonlarda moleküllerin şekli daha çok önemlidir Bir biyolojik reaksiyonun oluşabilmesi için substrat(lar) ve enzimin bağlanma yer(ler)i uygun olmalıdır

İzomerler, aynı molekül formülüne sahip olan farklı bileşiklerdir Tüm izomerler ya geometrik (yapısal) ya da optik izomerler (stereoizomerler)dir

Geometrik izomerler, yapısal izomerlerdir vebağlanma yönünden farklılık gösterirler Bu da, atomların birbirlerine bağlanış sıralarının farklı olması demektir

Örneğin, n- bütan ve izo bütan (metil propan)


Bütanda düz zincir halinde dört karbon atomu sıralanırken, izobütanda üçlü karbon zinciri ve ikinci karbonda dallanma görülmektedir
Optik izomerler (stereoizomerler) ise, asimetrik karbon atomundan kaynaklanır Atomların bağlanış sıraları aynıdır Uzayda yönlenişleri farklıdır
Örneğin, cis- ve trans- 1,4- dimetil siklohekzan

02 Simetri- Asimetri
Eğer bir obje, bir çizgi veya düzlemle birbirinin ayna görüntüsü olan ,birbiriyle eş iki parçaya ayrılabiliyorsa simetriktir denir Simetri düzlemi boyunca katlanıldığında, her iki parça birbiriyle tamamen örtüşür Simetrik objelere örnekler,
Simetrik olmayan objeler ise asimetrik olarak adlandırılırlar

03 Stereoizomerler
Stereoizomerler, aynı sırayla birbirine bağlanmış aynı atomlardan oluşan, fakat değişik 3- boyutlu yapıları olan bileşiklerdir Stereoizomer çiftleri, (molekül ve ayna görüntüsü) bazen kimyasal reaksiyonlarda ayırt edilemezler, fakat molekülün fiziksel özelliği incelenerek ayırt edilebilirler Stereoizomerlerin saf çözeltileri düzlem polarize ışığı aynı derecede farklı yönlerde çevirirler Bu nedenle, stereoizomerler aynı zamanda optik izomerler olarak da adlandırılırlar Her iki optik izomerin karışımını içeren bir çözelti, iki izomerin zıt etkileri birbirini iptal edeceği için, düzlem polarize ışığı çevirmeyecektir Streoizomerler, enantiyomerler ve diğer stereoizomerler ( cis- trans izomerleri, diastereomerler vb) olarak gruplandırılırlar
0301 Enantiyomerler ve Kiralite
Kiral bir obje, ayna görüntüsüyle üst üste konulup çakıştırılamaz

Akiral objeler ise, ayna görüntüleriyle üst üte konulup çakıştırılabilirler Simetri düzlemine, simetri merkezine veya simetri eksenine sahip olabilirler

Kiral bir molekülün sadece bir enantiyomerik formundan oluşmuş bir grup, enantiyomerik olarak saf veya optikçe saf olarak adlandırılır

Bir enantiyomerin üstün gelerek oluşturduğu bir karışım enantiyomerik olarak zenginleştirilmiş olarak adlandırılır

Kiral bir objenin her iki formu enantiyomerler olarak adlandırılırlar

Bu bileşiklerde, sp3 hibritleşmesine uğramış tetrahedral bir karbon atomu CHXYZ gibi dört farklı sübstitüent taşır Asimetrik karbon olarak adlandırılır C* ile gösterilir
Diğer stereoizomerlerin aksine, enantiyomerler benzer fiziksel özellikler gösterirler ve ayrılmaları zordur Enantiyomerlerin ayrıldığı işlemin adına rezolüsyon denir
Bir kiral molekülün her iki enantiyomerik formundan eşit miktarlarda içeren bir grup rasemik karışım veya rasemat olarak adlandırılır

030101 Optik aktivite :
Enantiyomerlerin diğer asimetrik yapılarla etkileşimleri ve polarlanmış ışık ile etkileşimleri farklıdır Düzlem polarize ışığın düzlemini çeviren bir bileşik optikçe aktiftir
Optikçe aktif bir bileşiğin ışığın polarizasyon düzlemini çevirme açısını ölçmekte kullanılan alete polarimetre denir
Enantiyomer çiftlerinden herbiri düzlem polarize ışığın polarlanma düzlemini aynı derecede fakat biri sağ yönde diğeri sol yönde olmak üzere çevirir Sağa çeviren enantiyomer, dekstrorotatori (+), sola çeviren enantiyomer, levorotatori (-) olarak adlandırılır
Enantiyomer çiftlerinin eşit karışımları düzlem polarize ışığı çevirmez
0302 Diastereomerler
Diastereoizomerler, bir molekül içinde bir taneden fazla stereo merkez bulunduğu zaman ortaya çıkan enantiyomerik olmayan izomerlerdir

Sadece bir kiral merkezde değişiklik gösteren diastereomerler genelde epimerler olarak adlandırılırlar
Cis- trans izomerleri :
Cis- trans izomerleri en basit stereoizomerlerdir
Olefinik bileşiklerde

Halkalı bileşiklerde,

E,Z adlandırması halkalı bileşiklerin cis- trans izomerlerinde kullanılmaz

04 Enantiyomerlerin Adlandırılması
R, S Adlandırması : (Cahn- Ingold-Prelog System)
Bu sistem, kiral bileşiklerin mutlak konfigürasyonlarının belirlenmesinde en sık kullanılan yöntemdir Mutlak konfigürasyon, kiral karbon atomu çevresinde dört grubun düzenlenme sırasıdır
Enantiyomerin mutlak konfigürasyonu ile polarlanmış ışığın düzlemini çevirme yönü arasında ilişki yoktur Aynı mutlak konfigürasyona sahip iki molekülden biri sağa (+), diğeri sola (-) çeviren olabilir
Önceliği Belirleme Kuralları
1 İncelenen bileşikteki atomlar farklı ise, öncelik sıralaması atom numarasına göre yapılır ve atom numarası en büyük olan atom en önceliklidir
F Cl Br I

önceliğin artışı
2 Aynı elementin iki izotopu bulunduğunda, kütlesi büyük olan izotop öncelik alır
11H ya da H 21H ya da D
hidrojen döteryum
önceliğin artışı
3 İki atom aynı olduğunda, önceliğin belirlenmesi için daha sonra gelen atomların atom numaraları kullanılır Bu atomlara da aynı atomlar bağlanmış ise, zincir boyunca ilk farklı durum önceliği belirler Önceliği büyük olan atomun bağlanmış olduğu atomun önceliği büyüktür
4 İkili ya da üçlü bağlar içeren atomların önceliği, bunların tek bağlı eşdeğerle*rine göre saptanır Çift bağlı atomlar iki tek bağlı atom gibi, üç bağlı atomlar üç tek bağlı atom gibi düşünülür
Bu kurala göre bazı grupların önceliği şu sırayı izler

önceliğin artışı
Asimetrik karbon atomuna bağlı bulunan gruplara bu kurallara göre numara verilir En yüksek öncelikli olan 1 numara olur
En on numarayı alan grup ( en düşük önceliğe sahip olan) bize en uzak olacak şekilde, molekülün düzenlenmesi esas alınır
Kalan üç grup için, en önce gelenden sonra gelene doğru dairesel bir ok çizilir Eğer dairesel dönüş saat yönündeyse molekül R konfigürasyonundadır, saat yönünün tersindeyse S konfigürasyonundadır denir
Birden fazla asimetrik karbon atomu bulunan bileşiklerde her bir asimetrik karbon atomunun konfigürasyonu ayrı ayrı bulunur

Bu nedenle,

05 Fischer İzdüşüm Formülü ( Projeksiyon Formülü) :
Fischer Projeksiyonu ile gösterim, asimetrik karbon atomu etrafında stereokimyanın tanımlanması için basitleştirilmiş bir yoldur

Sol tarafta Fischer projeksiyonu, sağ tarafta ise 3-boyutlu gösterim şekli görülmektedir Her iki şekil de aynı stereokimyayı anlatır
Fischer projeksiyonundaki yatay çizgiler her zaman aynı yönde olan bağları (kağıt düzleminden içeri veya dışarı) gösterir Dikey çizgiler ise kağıt düzleminde olan bağları gösterir

06 Mezo Bileşikleri

Kiral karbonları olan fakat kendi ayna görüntüsü ile çakışan stereoizomere �mezo� şekli denir

B bileşiği kağıt üzerinde 1800 döndürüldüğünde B ile A�nın aynı bileşik olduğu görülür (Ayna görüntüleri çakışır) Mezo bileşiklerin optik aktiviteleri yoktur