Skip to content
Home » Chimica Organica » La chiralità assiale degli Alleni: chirali senza centro stereogeno

La chiralità assiale degli Alleni: chirali senza centro stereogeno

allene

chiralità assiale degli alleni
Gli alleni non hanno alcun Carbonio asimmetrico e possono però in determinate strutture presentare il fenomeno della chiralità, la chiralità assiale degli alleni

Si parla di Chiralità quando due stereoisomeri sono immagini speculari NON sovrapponibili, distinguibili tra loro per l’effetto che provocano sulla luce polarizzata.

I due stereoisomeri chirali, detti anche Enantiomeri o isomeri ottici, fanno ruotare il verso del vettore elettrico della luce polarizzato di una identica quantità ma in versi opposti.

Il fenomeno della chiralità è spesso legata ad un C asimmetrico, ma non è il solo atomo che ha questa prerogativa. In quel caso il C asimmetrico è un centro stereogeno, come lo può essere un atomo di Azoto od un atomo di Fosforo, o di Silicio, o anche di Zolfo.

Inoltre se sono presenti più centri chirali sappiamo che è possibile che alcune di queste molecole NON siano chirali.

Perché una molecola abbia la proprietà della chiralità, devono essere assenti TRE condizioni di simmetria:

Il piano di simmetria, il centro di simmetria e l’asse di rotoriflessione.

Il Centro di Simmetria è un punto nello spazio per cui se si traccia una linea da una qualunque parte (nel nostro caso un atomo) di una molecola a quel punto ed allungato per una uguale distanza al di là del punto stesso, si incontrerà uno stesso intorno chimico. Da un punto di vista geometrico ad un punto A nello spazio cartesiano a 3 dimensioni di coordinate (x,y,z) corrisponderà un punto A’ di coordinate (-x,-y,-z). Un centro di simmetria viene anche chiamato

Centro di Inversione.

I piani, i centri e gli assi alternanti corrispondono ad “operazioni di simmetria di seconda specie” od “operazioni improprie” poiché fanno coincidere punti materiali di un oggetto con la loro immagine speculare.

Un Piano di Simmetria s è un piano di riflessione che fa coincidere un punto di una molecola con un altro attraverso una riflessione speculare. In contrasto col centro di simmetria un piano converte un punto A(x,y,z) in un altro A'(x,-y,z) oppure A'(x,y,-z), a seconda di quale piano di simmetria si consideri dei piani cartesiani.

La chiralità assiale degli Alleni: chirali senza centro stereogeno

Esaminiamo ora in Jsmol alcune molecole utili allo scopo come gli alleni che non hanno alcun Carbonio asimmetrico e possono però presentare il fenomeno della chiralità assiale degli alleni.

Esaminiamo prima la molecola di un allene monosostituito, e poi quella di un allene disostituito e cerchiamo gli elementi di simmetria assenti o presenti.


Allene Mono Sostituito
Si può notare che tra gli atomi di H, Cl e C passa un piano che è perpendicolare al piano che passa sull’altra estremità attraverso H-C-H. Sul monosostituito si noti come il piano di simmetria passante per H-C-Cl divide in due parti uguali l’altro carbonio e rende IMPOSSIBILE la Chiralità
Allene 1-2 Di Sostituito
Si può notare che tra gli atomi di H, Cl e C passa un piano che è perpendicolare al piano che passa sull’altra estremità attraverso H-C-Cl.
Qui vediamo insieme i due alleni 1-2 disostituiti.
Si notino come l’estremità destra è la stessa, e quindi i gruppi coincidono, mentre l’estremità sinistra sono immagini speculari NON Sovrapponibili.
Visualizzazione con descrittori stereochimici M e P.

Nel disostituito invece si è perso il piano e si possono ottenere due stereoisomeri che sono immagini speculari e non sono sovrapponibili.

Si ha anche in questo caso la chiralità nonostante non ci sia un Carbonio Chirale.

In questo caso si parla di ATROPISOMERISMO e si assegna una configurazione assoluta con le regole solite. Le configurazioni saranno M=aR oppure P=aS.

In questo casi si applicano le regole di Cahn Prelog Ingold con altre due convenzioni in più.

Si deve guardare l’allene lungo l’asse lungo i tre carboni (ognuno dei due carboni estremi va bene) ed i gruppi che originano la chiralità devono essere proiettati su un piano.

Si assegna la priorità dei gruppi prendendo in considerazione come prioritari quelli più vicini all’osservatore.

E’ Van’t Hoff a predire nel 1874 che gli alleni bisostituiti potevano essere chirali e quindi risolvibili in antipodi ottici, cosa confermata poi sperimentalmente nel 1935.

In modo analogo si possono affrontare i bifenili bisostituiti e agli eliceni.
In un prossimo articolo mostreremo i bifenili ed altri composti.

Comments are closed.