IZOMERIA  

IZOMERIA  

OPTYCZNA

OPTYCZNA

CHIRALNOŚĆ

C

CH

3

COOH

H

H

płaszczyzn

a

symetrii

CH

3

CH

2

COOH

kwas propanowy 

(achiralny)

C

CH

3

COOH

OH

H

BRAK

płaszczyzn

y

symetrii

CH

3

CHCOOH

OH

kwas mlekowy 

(chiralny)

Cząsteczki, które nie są identyczne ze swoimi odbiciami lustrzanymi i 
w  związku  z  tym  istnieją  w  dwóch  formach  enancjomerycznych 
nazywane są 

chiralnymi

.

Cząsteczka  mająca  płaszczyznę  symetrii  jest  identyczna  ze  swym 
odbiciem lustrzanym i jest achiralna (niechiralna)

H

3

C

CH

3

Cl

(b)

H

3

C

CH

3

Cl

*

(a)

OH

Cl

*

*

(c)

Struktury chiralne: (a), (c)
achiralna: (b)

Najczęstszą  (chociaż  nie  jedyną)  przyczyną 

chiralności 

cząsteczek 

organicznych  jest  obecność  atomów  węgla  związanych  z  czterema 
różnymi podstawnikami np. centralny atom węgla kwasu mlekowego.
Taki  atom  węgla  nazywany  jest 

centrum  asymetrii

  lub 

centrum

 

stereogenicznym

.

C

H

X

Z

Y

kwas  mlekowy:  cząsteczka  o  ogólnym  wzorze 
CHXYZ

C

H

CH

3

OH

COOH

C

H

COOH

HO

H

3

C

C

H

HOOC

OH

CH

3

lustro

kwas (+)–

mlekowy

[α]

D

 = +3,82

o

kwas (–)–mlekowy

[α]

D

 = –3,82

o

Enancjomer

 – stereoizomer, którego cząsteczka nie jest identyczna ze 

swoim odbiciem lustrzanym

C

H

COOH

HO

H

3

C

C

H

CH

3

HO

HOOC

C

H

COOH

HO

H

3

C

C

OH

COOH

H

H

3

C

niezgodnoś

ć

niezgodnoś

ć

niezgodnoś

ć

niezgodnoś

ć

Początek  XIX  w  –  Jean  Baptiste  Biot  –  niektóre  związki  organiczne 
skręcają płaszczyznę spolaryzowanego światła
1849  –  L.  Pasteur  –  badania  nad  krystalicznymi  solami  kwasu 
winowego

Rysunek  kryształów  winianu  sodowo-amonowego  wykonany  na  podstawie 
oryginalnych szkiców Pasteura. Jeden z kryształów jest „prawy” a drugi „lewy”

winian 

sodowo–

amonowy

C
C

COO



Na

+

COO



NH

4

+

H

HO

OH
H

AKTYWNOŚĆ OPTYCZNA
SKRĘCALNOŚĆ WŁAŚCIWA [α]

Schemat polarymetru. Światło spolaryzowane w płaszczyźnie przechodzi przez 
roztwór  cząsteczek  związku  optycznie  czynnego,  który  skręca  płaszczyznę 
polaryzacji

źródło

światła

rurka pomiarowa 

zawierająca 

związek 

organiczny

polaryzator

analizator

obserwator

α

[α]

D

 

= 

α 
[stopnie
] 

l [dm] • c 
[g/cm

3

] 

α – obserwowana 
skręcalność
l – długość drogi 
optycznej
c – stężenie 

Związki  optyczne,  które  skręcają  płaszczyznę  polaryzacji  w  lewo 
(przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) nazywają się lewoskrętnymi 
(–), natomiast związki, które skręcają płaszczyznę polaryzacji w prawo 
(zgodnie  z  ruchem  wskazówek  zegara)  nazywają  się  prawoskrętnymi 
(+)  

OKREŚLANIE KONFIGURACJI R I S

Ustalanie pierwszeństwa podstawników wokół centrum 
stereogenicznego

C

CH

2

HO

C H

O

H

OH

*

C

C

C

H

O

6

6

8

1

?

?

najważniejsz

y

najmniej 

ważny

C

C

C

H

O

O

O

najmniej 

ważny

1

8

8

8

6

6

najważniejsz

y

C

C

C

H

O

O

O

H

najmniej 

ważny

1

8

8

8, 
8

6

6

najważniejsz

y

1

drugi w kolejności

trzeci w kolejności

Przypisywanie centrum stereogenicznemu konfiguracji R lub S

C

CH

2

HO

C H

O

H

OH

*

1

2

3

4

C

CH

2

C

H

O

H

HO

OH

*

1

2

3

4

umieść grupę 
najmniej ważną pod 
powierzchnią kartki

przeciwnie do kierunku 

ruchu wskazówek zegara 

(S)

OKREŚLANIE KONFIGURACJI R I S

Przypisywanie  konfiguracji  stereogenicznemu  atomowi  węgla.  Określa  się 
ważność  czterech  grup  i  cząsteczkę  porównuje  się  z  dłonią  ustawioną  tak,  by 
kciuk wskazywał kierunek od atomu węgla do grupy najmniej ważnej (4).
(a)Jeśli palce prawej dłoni zaginają się w kierunku malejącej ważności (1 → 2 → 3) 
pozostałych trzech grup, to centrum stereogeniczne ma konfigurację (R),
(b)Jeśli palce lewej dłoni zaginają się w kierunku malejącej ważności(1 → 2 → 3) 
pozostałych trzech grup, to centrum stereogeniczne ma konfigurację (S)

(a

)

C

1

2

3

4

(b

)

C

1

2

3

4

prawa ręka

konfiguracja R

lewa ręka

konfiguracja S

kwas (R)-(–)-mlekowy

prawa ręka

1

C

H

HOOC

OH

CH

3

2

3

4

kwas (S)-(+)-mlekowy

lewa ręka

1

C

H

HOOC

HO

H

3

C

2

3

4

Określanie konfiguracji kwasu (R)-(–)-mlekowego i kwasu
(S)-(+)-mlekowego

PROJEKCJA FISCHERA

Na  przykład  kwas  (R)-mlekowy  można  narysować  w  następujący 
sposób:

projekcja Fischera

C

W

X

Z

Y

przyciśnij

C

W

X

Z

Y

W

Z

Y

X

C

COOH

CH

3

H

HO

C

H

COOH

CH

3

OH

=

projekcja Fischera

kwas (R)-mlekowy

H

COOH

CH

3

OH

wiązania ponad 

płaszczyzną

wiązania 

pod 

płaszczyzną

obraz

trójwymiarowy

Projekcję Fischera można obrócić w płaszczyźnie o 180

o

, ale nie o 90

o

 

ani 270

o

.

C

H

COOH

CH

3

OH

H

COOH

CH

3

OH

=

obrót 

180

o

HO

CH

3

COOH

H

=

C

H

CH

3

COOH

HO

kwas (R)-mlekowy

kwas (R)-mlekowy

C

H

COOH

CH

3

OH

H

COOH

CH

3

OH

kwas (R)-mlekowy

=

obrót  

o 90

o

OH

H

3

C

COOH

H

=

C

COOH

H

OH

H

3

C

kwas (S)-mlekowy

obrót  

o 90

o

Dozwolone  jest  umiejscowienie  jednej  z  grup  w  projekcji  Fishera  i 
rotacja pozostałych w prawo lub w lewo.

H

COOH

CH

3

OH

pozostaw w 

miejscu

taki sam jak

HO

H

COOH

CH

3

OH

CH

2

CH

3

H

3

C

H

HO

CH

3

CH

2

CH

3

H

CH

3

CH

2

CH

3

OH

H

A

B

C

HO

CH

3

CH

2

CH

3

H

OH

CH

2

CH

3

H

3

C

H

CH

2

CH

3

CH

3

OH

H

pozostaw CH

3

obróć trzy 
pozostałe 
grupy w 
prawo

pozostaw CH

2

CH

3

obróć trzy 
pozostałe 
grupy w 
prawo

B

A

CH

3

CH

2

CH

3

OH

H

obróć trzy 
pozostałe 
grupy w lewo

pozostaw CH

3

obrót 

180

o

C

H

3

C

OH

CH

2

CH

3

H

CH

2

CH

3

OH

H

3

C

H

nie A

Znak skręcalności (+) lub (–) nie jest powiązany z oznaczeniem R, S

Przypisanie  konfiguracji  (-)  aldehydowi  glicerynowemu  i  (+)  alaninie. 
Tak się składa, że oba związki mają konfigurację S, chociaż jeden jest 
lewoskrętny, a drugi prawoskrętny

aldehyd (S)-glicerynowy

[(S)-(–)-

dihydroksypropanal]

[α]

D

 = – 8,7

o

 (S)-alanina

[kwas(S)-(+)-2-aminopropanowy]

[α]

D

 = + 8,7

o

1

C

H

CH

2

OH

OHC

HO

2

3

4

1

C

H

COOH

H

2

N

H

3

C

2

3

4

KONFIGURACJA D I L

CH

2

CH

3

OH

H

C

H

O

OH

H

C

H

O

H

OH

H

OH

CH

2

OH

OH

H

C

H

O

HO

H

H

OH

H

OH

CH

2

OH

C

O

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

OH

CH

2

OH

D-gliceroaldehyd

[(R)-(+)-

gliceroaldehyd]

D-fruktoza

D-ryboza

D-glukoza

Niektóre  z  naturalnie  występujących  D-cukrów.  Grupa  hydroksylowa 
na  centrum  stereogenicznym  najdalszym  od  grupy  karbonylowej 
znajduje  się  po  prawej  stronie,  gdy  cząsteczkę  przedstawi  się  w 
projekcji Fischera 

L-gliceroaldehyd

[(S)-(–)-

gliceroaldehyd]

CH

2

OH

HO

H

C

H

O

HO

H

C

OH

H

H

HO

H

HO

CH

2

OH

H

O

D-glukoza

L-glukoza

(nie występuje w naturze)

OH

H

C

HO

H

H

OH

H

OH

CH

2

OH

H

O

lustro

Projekcje Fischera L-alaniny i D-alaniny

lustro

C H

CH

3

COOH

H

2

N

C

H

CH

3

COOH

NH

2

*

*

*

C

H

CH

3

COOH

NH

2

C

H

CH

3

COOH

NH

2

*

=

ZWIĄZKI  MEZO

Stereoizomery  kwasu  winowego  (związki  z  dwoma  centrami 
stereogenicznymi)

C

C

COOH

COOH

OH

H

HO

H

1

2

3

4

C

C

COOH

COOH

H

HO

H

OH

4

3

2

1

lustro

2R, 3R

2S, 3S

C

C

COOH

COOH

OH

H

H

OH

4

3

2

1

C

C

COOH

COOH

H

HO

HO

H

4

3

2

1

lustro

mezo

płaszczyzn

a symetrii

2S, 3R

2R, 3S

Związki,  które  są  achiralne,  ale  zawierają  centra  stereogeniczne 
nazywamy związkami 

mezo

 

Kwas  winowy  istnieje  w  trzech  formach  izomerycznych:  dwie 
enancjomeryczne i jedna mezo 

C

C

COOH

COOH

OH

H

H

OH

1

2

3

4

C

C

COOH

COOH

H

HO

HO

H

1

2

3

4

obrót  

o 180

o

2R, 3S

2S, 3R

identyczn

e

Diastereoizomery

 – stereoizomery, które nie są enancjomerami

Cztery stereoizomery kwasu 2-amino-3-hydroksybutanowego (treoniny)

C

C

COOH

CH

3

NH

2

H

H

OH

C

C

COOH

CH

3

H

2

N

H

H

HO

C

C

COOH

CH

3

NH

2

H

HO

H

C

C

COOH

CH

3

H

2

N

H

OH

H

lustro

lustro

enancjomery

enancjomery

Zależności między czterema stereoizomerami treoniny

Stereoizomer

Enancjomeryczny z

Diastereoizomeryczny z

2

R

,3

R

2

S

,3

S

2

R

,3

S

 i 2

S

,3

R

2

S

,3

S

2

R

,3

R

2

R

,3

S

 i 2

S

,3

R

2

R

,3

S

2

S

,3

R

2

R

,3

R 

i 2

S

,3

S

2

S

,3

R

2

R

,3

S

2

R

,3

R 

i 2

S

,3

S

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE 

STEREOIZOMERÓW

Niektóre właściwości stereoizomerów kwasu winowego

Stereoizome

r

Temperatura 

topnienia [

o

C]

[

α

]

D

 

[stopnie]

Gęstość 

[g/cm

3

]

Rozpuszczalność 

w 20

o

C [g/100ml 

H

2

O]

(+)

168-170

+12

1,7598

139,0

(–)

168-170

-12

1,7598

139,0

Mezo

146-148

0

1,6660

125,0

(±)

206

0

1,7880

20,6

ENANCJOMERY

ENANCJOMERY

 

mają 

takie 

same 

właściwości 

fizykochemiczne  np.  temperatury  wrzenia  i  topnienia, 
rozpuszczalność moment dipolowy itd.
Dają  takie  same  widma  NMR,  poza  przypadkami  z 
zastosowaniem  rozpuszczalników  optycznie  czynnych.  Nie 
można  ich  rozdzielić  metodami  chromatograficznymi,  poza 
przypadkami 

zastosowania 

kolumn 

z 

wypełnieniem 

chiralnym.

DIASTEREOIZOMERY

DIASTEREOIZOMERY

  mają  różne  właściwości  fizyko-

chemiczne,  dają  różne  widma  NMR,  można  je  rozdzielić 
metodami 

chromatograficznymi 

bez 

konieczności 

stosowania kolumn chiralnych.

MIESZANINY RACEMICZNE I ICH ROZDZIELANIE

Mieszanina  racemiczna  (racemat)  jest  to  mieszanina  równomolowych 
(1:1) ilości enancjomerów związku chiralnego.
Oznaczamy ją symbolem (±).

C

COOH

CH

3

HO

H

C

COOH

CH

3

HO

H

(R)

(S)

+

racemiczny kwas 

mlekowy

(50% R, 50%S)

CH

3

NH

2

C

COO



H

3

N

+

CH

3

CH

3

HO

H

C

COO



H

3

N

+

CH

3

CH

3

HO

H

lustro

enancjomery

sól R

sól S

racemiczna sól amoniowa

(50% R, 50%S)

Reakcja  racemicznego  kwasu  mlekowego  z  metyloaminą  prowadząca 
do racemicznej mieszaniny soli amoniowych

Reakcja  racemicznego  kwasu  mlekowego  z  (R)-1-fenyloetyloaminą 
prowadząca do mieszaniny diastereoizomerycznych soli amoniowych

C

COOH

CH

3

HO

H

C

COOH

CH

3

HO

H

(R)

(S)

+

racemiczny kwas 

mlekowy

(50% R, 50%S)

diastereoizomer

y

sól R,R

sól S,S

(R)-1-

fenylo-

etyloamina

H

CH

3

NH

2

C

COO



CH

3

HO

H

C

COO



CH

3

HO

H

+

C

NH

3

H

H

3

C

C

NH

3

H

H

3

C

STEREOIZOMERY

STEREOIZOMERY

 – takie same  połączenia między atomami, 

ale różna geometria.

C

COOH

OH

H

H

3

C

C

COOH

HO

H

CH

3

kwas (R)–mlekowy

kwas (S)–mlekowy

Enancjomery

(stereoizomery 
nienakładalne, są 
odbiciami 
lustrzanymi)

Diastereoizomery

(stereoizomery 
nienakładalne, nie są 
odbiciami lustrzanymi)

C

C

COOH

CH

3

H

H

NH

2

OH

kwas 2R,3R-2-amino-

3-hydroksymasłowy

kwas 2R,3S-2-amino-

3-hydroksymasłowy

C

C

COOH

CH

3

H

HO

NH

2

H

Diastereoizomery cis-
trans

(podstawniki po tej samej 
stronie lub po przeciwnych 
stronach wiązania 
podwójnego lub pierścienia)

trans-2-buten

cis-2-buten

C C

CH

3

H

3

C

H

H

C C

H

H

3

C

H

CH

3

trans-1,3-

dimetylocyklopentan

cis-1,3-

dimetylocyklopentan

CH

3

H

H

3

C

H

H

H

H

3

C

CH

3

CZĄSTECZKI Z WIĘCEJ NIŻ DWOMA CENTRAMI STEREOGENICZNYMI

Pojedyncze centrum stereogeniczne – dwa stereoizomery (jedna para 
enancjomerów)
Dwa  centra  stereogeniczne  w  cząsteczce  –  najwyżej  cztery 
stereoizomery (dwie pary enancjomerów)
n  centrów  stereogenicznych  w  cząsteczce  –  najwyżej  2

n

 

stereoizomerów (2

n-1

 par enancjomerów)

Cholesterol  zawiera  8  centrów  stereogenicznych  –  teoretyczna 
możliwość    istnienia  2

8

  =  256  stereoizomerów  (128  par 

enancjomerów)
W naturze istnieje jeden stereoizomer cholesterolu

H

HO

CH

3

H

H

CH

3

H

H

cholesterol

(8 centrów 

stereogenicznych)

STEREOCHEMIA REAKCJI A PROBLEM CHIRALNOŚCI

Wiele  reakcji  chemicznych  daje  produkty  zawierające  centra 
stereogeniczne,  jednak 

reakcja  między  dwoma 

achiralnymi

 

partnerami  zawsze  prowadzi  do  produktów  nieczynnych  optycznie: 

mieszaniny

 

racemicznej

 lub formy 

mezo

Stereochemia  reakcji  addycji  HBr  do  1-butenu.  Achiralny  produkt 
pośredni  –  karbokation  jest  atakowany  równie  łatwo  od  dołu  jak  i  z 
góry, dając racemiczną mieszaninę produktów

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

H―Br

1-buten

pośredni 

karbokation 

(achiralny)

+

CH

3

CH

2

C

H

CH

3

C

Br

CH

3

H

CH

3

CH

2

C

Br

CH

3

H

CH

3

CH

2

Br

―

Br

―

(S)-2-

bromobutan

(50%)

(R)-2-

bromobutan

(50%)

od dołu

od 

góry

Reakcja  między 

achiralnym

  reagentem  (np  HBr)  a  reagentem 

chiralnym

  prowadzi  do  nierównej  ilości  diastereogenicznych 

produktów

Stereochemia reakcji addycji HBr do alkenu, (R)-4-metylo-1-heksenu. Tworzy się 
mieszanina  diastereoizomerycznych  produktów  2R,4R  oraz  2S,4R  w 
nierównoważnych  ilościach,  ponieważ  atak  na  produkt  pośredni  –  chiralny 
karbokation nie jest równie prawdopodobny z obu stron

C

H

3

C H

H

CH

3

Br

―

C C

H

3

C H

H

H

H

H

―Br

H

3

C H

H

CH

3

Br

H

3

C H

Br

CH

3

H

+

z góry

od dołu

(2S,4R)-2-bromo-4-metyloheksan

(2R,4R)-2-bromo-4-metyloheksan

a) Jeden  z  enancjomerów  łatwo  się  dopasowuje  do  chiralnego 

receptora i wywołuje właściwy mu efekt biologiczny

b) drugi  enancjomer  nie  może  się  dopasować  do  tego  samego 

receptora