5.3: Стереохімія - додаткові проблеми

Last updated
Save as PDF

Page ID: 27913

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Оптичне обертання

Вправа\(\PageIndex{1}\)

(+) енантіомер сполуки А має оптичне обертання 125 ^o. Якщо чистий зразок з'єднання А має оптичне обертання 100 ^о, який склад зразка?

Відповідь

Чистий = 125 ^о

Оптична чистота =\(\frac{100}{125} = 0.80\)

\[\% Major = 80 + \frac{20}{2} = 90 \% \nonumber\]

\[\% Minor = 100-90 = 10 \nonumber\]

Вправа\(\PageIndex{2}\)

(+) енантіомер з'єднання В має оптичне обертання 100 ^о. Якщо чистий зразок з'єднання В має оптичне обертання 95 ^о, який склад зразка?

Відповідь

Чистий = 100 ^о

Оптична чистота =\(\frac{95}{100} = 0.95\)

\[\% Major = 95 + \frac{5}{2} = 97.5\% \nonumber\]

\[\% Minor = 100 -97.5 = 2.5 \% \nonumber\]

Вправа\(\PageIndex{3}\)

(+) енантіомер з'єднання С має оптичне обертання 18 ^o. Якщо чистий зразок С містить 30% (+) енантіомеру та 60% (-) енантіомеру, яке значення оптичного обертання?

Відповідь

Чистий = 18 ^о

\[\% Major = 60 \% \nonumber\]

\[\% Minor = 40 \% \nonumber\]

Оптична чистота\(= \frac{X}{18} = 20 \%\)

Вирішити для X:

\[X = 3.6^{o} \nonumber\]

Вправа\(\PageIndex{4}\)

(+) енантіомер з'єднання D має оптичне обертання 25 ^о. Якщо чистий зразок D містить 80% (+) енантіомеру та 20% (-) енантіомеру, яке значення оптичного обертання?

Відповідь

Чистий = 25 ^о

\[ \% Major = 80 \% \nonumber\]

\[ \% Minor = 20 \% \nonumber\]

Оптична чистота\( = \frac{X}{25} = 80-20 = 60 \%\)

Вирішити для X:

\[X = 15^{o} \nonumber\]

Експеримент з поляриметрії

Вправа\(\PageIndex{5}\)

Чистий зразок природного хірального з'єднання А (0,050 г) розчиняють у воді (2,0 мл) і розчин поміщають в клітинку 0,5 дм. За допомогою зразка записуються три показання поляриметрії: 0,625 ^о, 0,706 ^о, 0,682 ^о. Що таке [a]?

Відповідь

\[[a] = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[c = \frac{0.050 g}{2.0mL} = 0.025 \frac{g}{mL} \nonumber\]

Середнє спостережуване обертання\(= \frac{0.625 + 0.706 + 0.682}{3} = 0.671^{o}\)

\[[a] = \frac{0.671^{o}}{(0.025 \frac{g}{mL})(0.5 dm)} = 53.68^{o} \nonumber\]

Вправа\(\PageIndex{6}\)

Чистий зразок хірального з'єднання В (0,540 г) розчиняють в ефірі (2,0 мл) і розчин поміщають в клітинку 1,0 дм. За допомогою зразка записуються три показання поляриметрії: 1,225 ^о, 1,1106 ^о, 1,182 ^о. Що таке [a]?

Відповідь

\[[a] = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[c = \frac{0.540g}{2.0 mL} = 0.27 \frac{g}{mL} \nonumber\]

Середнє спостережуване обертання\(= \frac{1.225 + 1.106 + 1.182}{3} = 1.171^{o}\)

\[[a] = \frac{1.171^{o}}{(0.27 \frac{g}{mL})(1.0 dm)} = 4.34^{o} \nonumber\]

Вправа\(\PageIndex{7}\)

Чистий зразок (+) енантіомеру з'єднання С показує [a] = 42 ^o. Що було б спостерігати, якби розчин зразка був зроблений шляхом розчинення 0,250 г у 2,0 мл ацетонтирилу, а потім поміщений у клітинку 0,5 дм?

Відповідь

\[[a] = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[c = \frac{0.250g}{2.0 mL} = 0.125 \frac{g}{mL} \nonumber\]

\[42^{o} = \frac{observed \: rotation}{(0.125 \frac{g}{mL})(0.5dm)} \nonumber\]

спостерігається обертання = 2,625 ^о

Вправа\(\PageIndex{8}\)

Студент підготував з'єднання D в лабораторії. Вона впевнена, що сполука не містить домішок; ряд фізичних аналізів підтвердили структуру і чистоту сполуки. Зразок з'єднання D (0,10 г) розчиняють в метанолі (2,0 мл) і розчин поміщають в клітинку 1,0 дм. За допомогою зразка записуються три показання поляриметрії: 0,995 ^о, 0,904 ^о, 0,936 ^о.

Що таке [a]?
Оптичне обертання D раніше повідомлялося як 25 ^o. Яка оптична чистота цього зразка?
Що таке енантіомерний надлишок цього зразка?
Який склад у цього зразка?
Чому попередні аналізи показали, що присутня лише одна сполука?

Відповідь на

\[[a] = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[c = \frac{0.10g}{2.0 mL} = 0.05 \frac{g}{mL} \nonumber\]

Середнє спостережуване обертання =\(frac{0.995 + 0.904 + 0.936}{3} = 0.945^{o}\)

\[[a] = \frac{0.945^{o}}{(0.05 \frac{g}{mL})(1.0 dm)} = 18.9^{o} \nonumber\]

Відповідь б

% оптичної чистоти\(= \frac{(100)(18.9)}{25} = 75.6 \% \)

Відповідь c

енантіомерний надлишок = 75,6%

Відповідь d

\[\frac{100-75.6}{2} = 12.2 \% \nonumber\]

12,2% один енантіомер

87,8% інших енантіомерів

Відповідь e

Енантіомери відрізняються тим, як вони взаємодіють з плоскополяризованим світлом, але не в інших фізичних аналізах.

Вправа\(\PageIndex{9}\)

Припустимо, студент підготував зразок з'єднання з відомим [а] = 40. Студентка не усвідомлювала, що її зразок містив 10% (по масі) нехиральної домішки. Після виправлення для c і l, що вона вимірювала для [а]?

Відповідь

\[[a] = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[40^{o} = \frac{observed \: rotation}{(l)(c)} \nonumber\]

\[40^{o} = \frac{observed \: rotation}{(l)(1.1c)} \nonumber\]

Спостерігається обертання = 44 ^о