Le proiezioni di Fischer

Martina ha scritto:

Buongiorno! Non riesco a capire bene le proiezioni di Fischer per gli enantiomeri. Come posso determinare, nella croce, quale sostituente andrà a destra e quale a sinistra? Inoltre, per poter determinare le proiezioni di Fischer non basta la formula di struttura, giusto?

Rispondo così:

Le proiezioni di Fischer sono convenzioni usate per rappresentare la formula di struttura di composti organici che presentano uno o più centri stereogeni.

Si tratta di rappresentazioni lineari, disposte in verticale, molto usate per rappresentare gli isomeri delle formule dei monosaccaridi, oppure degli amminoacidi.

Proviamo a costruirne una insieme prendendo come esempio il glucosio, un monosaccaride aldoesoso.

Come tutti gli aldosi, il composto di riferimento per stabilire come nominare l’isomero è la gliceraldeide.

chmica-gliceraldeide

Nella proiezione di Fischer il gruppo aldeidico è posto in alto, ed è collegato al carbonio 1 (C1). A seguire, verso il basso, vi sono il carbonio 2 (C2) e il carbonio 3 (C3). L’unico carbonio stereogenico è C2, per cui sono possibili due isomeri.

In questa rappresentazione, il gruppo –OH legato al C2 può essere scritto o a destra o a sinistra.

Per convenzione, l’isomero D è quello che riporta a destra il gruppo -OH, mentre l’isomero L è quello che riporta a sinistra il gruppo –OH.

Come fare ad applicare adesso la proiezione al glucosio?

Immagina di staccare il C2 dal C1 e inserire uno o più atomi di carbonio intermedi, ognuno dei quali ha un –H e un –OH. Si ottengono gli aldosi superiori, tetrosi (con 4 atomi di carbonio), pentosi (5 atomi di carbonio), esosi (6 atomi di carbonio), ecc.

Per attribuire la forma D o la forma L, nonostante si aggiungano atomi di carbonio, si deve continuare a considerare quello che nella gliceraldeide è il penultimo carbonio, più lontano dal gruppo aldeidico, e più vicino all’ultimo carbonio CH2OH (quindi il carbonio che era in C2 nella gliceraldeide).

Per gli aldosi ci si rifà quindi allo stesso principio: se il carbonio stereogenico più distante dal C1 ha il gruppo –OH a destra si ha l’isomero D altrimenti sarà L. Quella che chiami “croce” nella tua domanda riguarda proprio questi due ultimi atomi di carbonio.

Non è l’isomero che sceglie la forma, ma la convenzione (umana) che permette di distinguerli in L e in D.

Quindi non è a priori, conoscendo la formula di struttura, che puoi definire l’isomero, ma solo nel momento in cui lo rappresenti secondo questa convenzione di Fischer.

Infine, ti potresti chiedere cosa accade degli altri atomi di carbonio, cioè se anche questi siano coinvolti nell’attribuire la formula all’isomero D o L. Non ti preoccupare di questi. Ogni carbonio darà luogo a isomeri con nome diverso.

Per esempio l’aldoesoso a sinistra è il D-glucosio (-OH a destra sul C*), quello a destra, che come vedi ha il C3 con –OH invertito, è il D-galattosio:

chimica-aldoesosi

I carboni restanti che sono centri stereogenici (nel glucosio C2, C3, C4) daranno luogo ognuno a un isomero, dal nome però diverso.

Prima di concludere, una riflessione anche sul potere rotatorio, da cui discende l’attribuzione all’isomero del del segno + o -. In questo caso, esso può essere valutato soltanto sperimentalmente: un isomero D può essere destrogiro (+) o levogiro (-), i due aspetti infatti sono indipendenti. Nella proiezione di Fischer, quindi, questo aspetto non sarà considerato.

Come esempio conclusivo ti fornisco visione di tutta la sequenza di aldosi D, partendo dalla D gliceraldeide, distinti anche in base al loro potere rotatorio.

chimica-zuccheri-28

Per la lezione