TAUTOMERIA

KONFORMACYJN
A

OPTYCZNA

GEOMETRYCZNA

      

STRUKTURALNA

SZKIELETOWA

POŁOŻENIA

GRUP 
FUNKCYJNYCH

IZOMERIA

PRZESTRZENNA 
(STEREOIZOMERI
A)

KONFIGURACYJN
A

Jőns Berzelius (pocz. XIX w.)

 

 

ZWIĄZKI ORGANICZNE:

> 4 000 000

C, H, N, O, S, P, X

ZWIĄZKI NIEORGANICZNE:

ok. 100 000

PONAD 90 PIERWIASTKÓW

 

 

I

Cl

H

C

Br

wiązania leżące w płaszczyźnie rysunku 
oznaczamy

skierowane pod płaszczyznę rysunku 
oznaczamy

skierowane nad płaszczyznę rysunku 
oznaczamy

np.:

 

 

Np. IZOMERYZACJA W 
GLIKOLIZIE

C
C OH

H

O

H

H

2

C O P





C
C OH

OH

H

H

2

C O P

CH

2

C O

H

2

C

OH

O P

COO
C O
CH

3

6-FOSFOGLUKOZA

POŚREDNIA FORMA 

ENOLOWA

6-

FOSFORANFRUKTOZY

DALSZE PRZEMIANY 

AŻ DO 

PIROGRONIANU

 

 

COOH
C O

H

2

C H

COOH
C OH
CH

2

COOH
C O     P
CH

2

~

ATP

KETOKWAS

ENOL

FOSFOENOLO-
PIROGRONIAN

 

 

IMINY W USTROJU:

 TRANSAMINACJA AMINOKWASÓW

 DEKARBOKSYLACJA AMINOKWASÓW

 POŚREDNIE METABOLITY:

• GLIKOLIZY
• CYKLU KREBSA
• CYKLU MOCZNIKOWEGO
• CYKLU PENTOZOFOSFORANOWEGO

 

 

IZOMERIA GEOMETRYCZNA

 ALKENY

 WIĄZANIE AMIDOWE

 CYKLOALKANY

 

 

E

Z

C
C

HOOC

H

COOH

H

KWAS FUMAROWY

 

(CYKL MOCZNIKOWY, 

CYKL KREBSA)

 

 

OH

OH

Trans

-1,2-

dihydroksy-
cyklopentan

OH

OH

1

2

3

4

5

PODSTAWIONE 
CYKLOPENTANY:

Cis

-1,2-

dihydroksy-    
cyklopentan

!

 

 

PODSTAWIONE 
CYKLOHEKSANY:

Cis

-1,4-dimetylo-

       cykloheksan

Trans

-1,4-

dimetylo-
           
cykloheksan

CH

3

CH

3

1

2

3

4

5

6

CH

3

CH

3

 

 

H

H

CH

3

CH

3

H

H

1

4

H

H

CH

3

H

H

1

4

CH

3

WZORY NEWMANA

IZOMERIA KONFORMACYJNA

 

 

H C

C H

H

H

H

H

1

2



H

H

H

H

H

H

H

H

HH

H

H

O

0

C, 120

o

C, 

240

0

C

6O

0

C, 180

o

C, 

300

0

C

 

 

CYLINDRYCZNA SYMETRIA



C•

 •C

PRZEKRÓJ POPRZECZNY WIĄZANIA 

 

  ma 

kształt koła

 



C 

__

 C

C 

__

 H

H 

__

 H

C

C



sp

3

 – sp

3

H

H

H

H

H C

C H

BARIERA ENERGETYCZNA ROTACJI:

12 KJ/mol

 

dla

 

C 

__

 C 

W ETANIE

 

 

E

max.

E

p

[kJmol

-

1

]

E

min.

60

o

120

o

180

o

0

o

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

HH

H

H

Rodzaj konformeru

 

(stopnie 

dla kąta)

(Ułożenie atomów wokół osi 
obrotu)

12 
kJ/mol

 

 

IZOMERIA KONFORMACYJNA

I.  ALKANY

E

I

  > E

II

4

CH

3

C

H

H

CH

3

C

H

H

1

2

3

4

CH

3

C

H

H

CH

3

C

H

H

1

2

3

I

II

I – konformacja naprzeciwległa

 

(Eclipsed)

II – konformacja naprzemianległa

 

(Staggered)

 

 

CH

3

CH

3

CH

3

C

CH

2

CH

2

CH

3

1

4

5

2

3

OH

H

H

H C

C H

OH





1

2

 

 

C

H

C

H

H

H

H

H

C

H

C

H

H

H

H

H

C

H

H

C

H

C

H

H

C

H H

H

C

H

H

C

C

Konformacja 

naprzeciwległa

(Eclipsed)

Konformacja 

naprzemianległa

(Staggered)

Łańcuch alkanowy w konformacji 

naprzemianległej

 

(S)

S

E

 

 

Konformacja 

krzesłowa

Konformacja 

łódkowa

Konf. skręconej 

łódki

Konformacja 

kopertowa

a

a

e

e

a – pozycja aksjalna
e – pozycja ekwatorialna

E

min

E

max

 

 

KONFORMACJE 
STERYDÓW

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

A

B

C

D

A

B

STERAN

DEKALINA

trans-Dekalina

C

5

 

–

 

konfiguracja 

STERYDY

SZEREGU

„allo”

H

H

A

B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

C

5

 

 

cis-Dekalina

C

5

 

–

 

konfiguracja 

STERYDY SZEREGU

„normalnego”

A

B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

H

H

C

5

CHOLESTEROL

3

A

HO

CH

3

CH

3

B

C

D

10

13

17

CH

3

CH

3

CH

3

 

 

ANALIZA KONFORMACYJNA – 

SZUKANIE ZALEŻNOŚCI:

BUDOWA PRZESTRZENNA CZĄSTECZKI

A

AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNA CZYLI 

DOPASOWANIE DO CENTR 

AKTYWNYCH ENZYMU

OKREŚLENIE KONFORMACJI CZĄSTECZKI:

 rentgenografia ciała stałego

 magnetyczny rezonans jądrowy (NMR)  w 

roztworze

 metody kwantowomechaniczne i mechaniki 

molekularnej do obliczeń energii konformerów

 

 

OPTYMALIZACJA TRÓJWYMIAROWEJ 
STRUKTURY CZĄSTECZKI LEKU PRZED 
SYNTEZĄ:

  techniki komputerowego projektowania 

struktur i grafika molekularna

 statystyka
 mechanika molekularna
 mechanika kwantowa

Zastosowanie tych narzędzi umożliwia:

  dokładne przedstawienie struktury 

chemicznej leku

 obliczenie wszystkich parametrów 

geometrycznych cząsteczki

 nakładanie na siebie dwu i więcej struktur tej 

samej cząsteczki

  łatwe przechowywanie danych

 

 

QSAR

(Quantitative Structure-

Activity Relationship XIX w) 

Poszukiwanie zależności pomiędzy strukturą i 
właściwościami fizykochemicznymi a toksycznością 
(aktywnością biologiczną) rożnych związków 
chemicznych

•Pozwala ustalić mechanizm działania leku
•Do opisu własności używa się tzw. Deskryptorów

-receptorowe

-konformacyjne

-kwantowo-mechaniczne

-elektronowe

-teorii grafów

-termodynamiczne

 

 

IZOMERIA OPTYCZNA

Związki posiadające tzw.

 CENTRUM 

CHIRALNOŚCI 

np. atom centralny o 

hybrydyzacji sp

3

 + 4 różne podstawniki

 

(brak elementów symetrii w cząsteczce) 

(C

*

, 

N

*

, S

*

, P

*

)

C

COOH

CH

3

OH

H

*

C

CH

3

CH

3

H

H

Kwas mlekowy

Propan 

C

*

 - 

chiralny atom 

węgla

OBECNIE: CENTRUM STEREOGENICZNE

CZYNNOŚĆ OPTYCZNA: Jean Biot (XIX w)

 

 



        

 

            

             
             
  

Substancja 

 

lewoskrętna 

(-)

 

Enancjomery 

 

 

Substancja   
prawoskrętna (+)

 



 

 

ENANCJOMERY

(L. Pasteur, 1849r)

Np.  Seryna

C

COOH

CH

2

OH

NH

2

H

*

(+) 


C

COOH

CH

2

OH

H

NH

2

*

(-) 


 

 

 

para izomerów optycznych tej samej 

substancji, będących swoimi odbiciami 
lustrzanymi

 

  

• liczba enacjomerów danej substancji wynosi 2n 
(lub 2n-1, gdy istnieje odmiana mezo), gdzie n to 
liczba  asymetrycznych atomów węgla

•   mają różne właściwości fizyczne jak i inaczej 
reagują z odczynnikami optycznie czynnymi

•  skręcają płaszczyznę polaryzacji światła o ten 
sam kąt, lecz w przeciwnych kierunkach

Własności 
enacjomerów

:   

Enancjomery 

 

 

KWAS 2-AMINO-3-(3,4-DIHYDROKSYFENYLO)-
PROPIONOWY (DOPA)

OH

OH

HOOC

H

NH

2

*

HO

HO

COOH

H

NH

2

*

D-DOPA

BIOLOGICZNIE 

NIECZYNNY

L-DOPA

LECZENIE CHOROBY 

PARKINSONA

(

DOPASOWANIE DO CENTR 

AKTYWNYCH RECEPTORA

LEKI NATURALNEGO POCHODZENIA – 

SĄ JEDNYM 

ENANCJOMEREM, np. PENICYLINA Z PLEŚNI

LEKI SYNTETYCZNE – 

SĄ ACHIRALNE LUB SĄ 

MIESZANINAMI RACEMICZNYMI

 

 

ZWIĄZKI POSIADAJĄCE WIĘCEJ NIŻ

 

1 

C

*

 

:

Np
. 

C
C
C
C
CH

2

OH

H
H

OH

O

H

H

OH

OH

*

*

*

Liczba izomerów 
optycznych

 

(diastereoizomerów): 

2

n

 

2

3

 = 8

8:2

 

= 

4 pary 

enancjomerów

4 miesz. racemiczne

 

 

para izomerów optycznych tej samej 

substancji, nie będących swoimi odbiciami 

lustrzanymi.

Własności diastereoizomerów:

skręcają płaszczyznę polaryzacji światła o 
różne kąty, w tym samym lub w przeciwnych 
kierunkach 

Mieszanina racemiczna (racemat)

Substancja złożona z równomolowej ilości 
obu enancjomerów (nie wykazuje czynności 
optycznej). 

 

Diastereoizomery

 

 

Jeżeli C

*

 posiadają te same podstawniki

: 

np. KWAS WINOWY

COOH
C
C
COOH

OH

H
H

OH

*
*

Kw. 

MEZOWINOWY

(optycznie 

nieczynny)

COOH
C
C
COOH

OH

H

HO

H

*
*

Kw. 

L (+)

 

winowy

COOH
C
C
COOH

H

HO

H

OH

*
*

Kw. 

D (-)

 

winowy

 

 

Rozdział mieszaniny 
racemicznej:

(+)

H

A

(

_

)

HA

+  

(

_

)

B

[

(

_

)

BH

+

]

(+)

A

-

   

(+)

HA + 

(-)

BH

+

H

+

[

(

_

)

BH

+

]

(-)

A

-

  

(-)

HA + 

(-)

BH

+

H

+

sól

kwa
s

sól

kwa
s

Racemat np. 
ketokwasów, 
hydroksykwasów

Zasada org. 
np. puryny

(+)

skręcanie światła w 

prawo 

(+)

(-)

skręcanie światła w 

lewo 

(-)

 

 

A. Konfiguracja względna

 

D, L

SZEREGI KONFIGURACYJNE

C

C

CH

2

OH

O

H

*

 OH

 H 

C

C

CH

2

OH

O

H

*

 H

 OH 

Aldehyd 

D(+)

glicerynow

y

Aldehyd 

L(-)

glicerynow

y

 

 

Wzorzec:

Seryna

COOH
C
CH

2

OH

NH

2

H

Np
. 

COH
C
C
CH

2

CH

3

H

NH

2

H

CH

3

*

*

Np. CUKRY

AMINOKWA
SY

COH
C
C
C
C
CH

2

OH

OH

H

HO

H
H

H
OH
OH

*

*

*

*

D(+) 

GLUKOZA

IZOLEUCYNA

 

 

B. Konfiguracja bezwzględna

 

R, 

S

1971 r : 

umowa Cahna-

Ingolda-Preloga

 

(Reguła 

Priorytetu)

   

R

 

(Rectus)

   

S

 

(Sinister)

„Chemia organiczna” – 

Boyd-Morrison

 

 

 Zapisujemy związki w konwencji Fischera i w 

postaci tetraedru



 

Ustalamy  ważność podstawników



 

Jeżeli są podstawniki o tej samej masie molowej 

to przesuwamy się dalej od centrum chiralnego-
tzw.dalsze stopnie podstawienia

 

i uwzględniamy 

wiązania wielokrotne



 

Należy spojrzeć tak, aby podstawnik najmniej 

ważny był  jak najdalej od oka i aby leżał na osi 
przechodzacej przez centrum chiralności i punkt 
obserwacyjny



 

Przesuwamy wzrok od podstawnika 

najważniejszego do kolejno mniej ważnych



 

Jeżeli przesuwanie wzrokiem jest zgodne z ruchem 

wskazówek zegara to związek jest w konfiguracji R, 
jeżeli inaczej to w konfiguracji S

 

 

 

 

np. 
IBUPROFEN

Mieszanina racemiczna:   

ADVIL, NUPRIN, MOTRIL

*

C

CH

3

COOH

H

S- IBUPROFEN

(aktywny 

biologicznie)

OBECNOŚĆ R-IBUPROFENU W RACEMACIE 
ZMNIEJSZA SZYBKOŚĆ DZIAŁANIA PREPARATU

(1)

(12)+2 x 
16+16

(12)+3 x 
1

(12)
+2x
12

 

 

ATROPOIZOMERIA

1

1'

Nieczynny 

optycznie

1

1'

2

3

4

5

6

2'

3'

4'

5'

6'

NO

2

COOH

COOH

NO

2

’



Czynny optycznie 

(BRAK SYMETRII)

 

 

Np. CAPTOPRIL 

(inhibitor enzymu 

konwertujacego hormon angiotensynę, która 
zwęża naczynia krwionośne powodując wzrost 
ciśnienia tętniczego)

CAPTOPRIL

 

–

 

wybrany konformer o min. 

energii, aktywny 
biochemicznie

C

O

O

C

O

HS

Stałe położenie we 
wszystkich jego analogach 
obniżających ciśnienie