A Newman-vetületek R és S konfigurációinak meghatározása
Hogyan határozzuk meg a Newman-vetületek R és S konfigurációit? A kulcs az, hogy a Newman-projekciókat gyorsan át lehessen alakítani vonaldiagramokká, majd az ismert CIP-szabályok segítségével meg lehessen határozni az R/S konfigurációkat a vonaldiagramokon.
Hogyan lehet Newman-projekciókat vonaldiagramokká alakítani? Ezzel foglalkozunk ebben a cikkben.
Tartalomjegyzék
- (R) és (S) meghatározása Newman-projekciókon: A Good Thing To Know For A Stereochemistry Exam
- Most People Are Actually OK At Visualizing Familiar Things In 3D. A kezdők számára a szerves kémiában az a probléma, hogy a molekulák nem ismerősek
- A macskák ismerősek. Rajzoljuk le a macska “Newman-projekcióját”
- A Newman-projekciót:
- How To Converting A Newman Projection To A Line Diagram
- Eclipsed and Staggered Conformations Are Interconverted By Rotation of 60° Along The Central C-C Bond
- How To Converting A Newman Projection To A Line Diagram
- A Cheat Sheet For Going From A Newman To A Line Diagram: R és S konfiguráció meghatározása Newman-projekciókon: R- és S-konfiguráció meghatározása Newman-vetületeken: Példa #1
- R és S konfiguráció meghatározása Newman vetületeken: Példa #2
- Az R és az S meghatározása egy fogyatkozó konformációjú Newmanon:
- Következtetés: R és S konfigurációk meghatározása Newman-projekciókban
1. (R) és (S) meghatározás Newman-projekciókban
A két legutóbbi bejegyzésben tárgyaltuk, hogyan használhatjuk a Cahn-Ingold-Prelog (CIP) szabályokat a királis szénatomok (R/S) konfigurációinak hozzárendelésére különböző, egyszerű és bonyolultabb helyzetekben.
Eleddig minden kérdésben azt kértük, hogy (R/S)-t rendeljünk hozzá kötésvonal-diagramként rajzolt molekulákhoz, mint például a balra lent látható molekulához.
Ez rendben is van. De időnként – például egy vizsgán, hint hint hint – előfordulhat, hogy megzavarodsz. Például hogyan határozod meg az R/S-t, ha a molekula Newman-ként van megrajzolva? (jobbra lent)
A trükk az, hogy a Newman-vetületet át kell alakítani kötésvonal-diagramra, majd ki kell rendelni az R/S-t.
Ez a bejegyzés elmagyarázza, hogyan kell ezt megtenni.
Az Organic Chemistry Solutions munkatársával, Matt Pierce-szel közösen írtuk. Kérdezd meg Mattet az online korrepetálás időpontjának egyeztetéséről itt.
2. A legtöbb ember valójában elég jól képes az ismerős dolgok 3D-s megjelenítésére. A szerves kémiát elkezdők számára az a probléma, hogy a molekulák nem ismerősek
Az egyik leggyakoribb dolog, amit hallok a diákoktól azzal kapcsolatban, hogy miért nehéz a szerves kémia, hogy azt mondják, “nehezen tudják a dolgokat 3D-ben megjeleníteni”.
Valójában nem hiszem, hogy ez igaz.
Szerintem a legtöbb ember jól tudja a dolgokat 3D-ben megjeleníteni.
A probléma az, hogy a molekulák megjelenítése ismeretlen.
Ezt a hipotézist figyelembe véve vegyünk valami ismerős dolgot, és végezzünk néhány vizualizációs gyakorlatot.
Itt egy kép egy éhes jeruzsálemi utcai macskáról.
Vizualizálnád, hogyan nézne ki oldalról?
Majdnem biztosan, mert nagyon jól ismered, hogyan néznek ki a macskák a legtöbb szögből.
Ha rajzot kellene készítened (a pálcikafigurák is megfelelnek), valószínűleg valahogy így nézne ki:
Megjegyezzük, hogy vettünk némi szabadságot. A felénk néző lábakat ékként rajzoltuk meg, az elfelé mutató lábakat pedig kötőjelként.
3. A macska “Newman-projekciója”
Most csináljuk ugyanezt a fajta gyakorlatot, de fordítva.
Vegyük azt a pálcikaembert, amit az előbb rajzoltunk, és próbáljuk meg elképzelni, hogyan nézne ki elölről (azaz balról nézve) és hátulról (jobbról nézve).
Az okok miatt, amelyek hamarosan nyilvánvalóvá válnak, adjunk hozzá egy kis részletet: adjunk a macskának néhány színes “zoknit” (narancssárga és kék).
Mivel valószínűleg nagyon jó háromdimenziós mentális modellje van a macskáról, ezt a feladatot nem kellett volna túl nehéznek találnia.
Remélhetőleg valami ilyesmit kapott, alább. Az egyszerűség kedvéért kihagytam a szemek berajzolását
A kör a macska testét ábrázolja, mivel az elülső és a hátsó csípő eltakarja egymást.
Még talán észrevetted ezt a hasznos megfeleltetést:
- Amikor a macskát balról néztük (i. m.azaz elölnézetből) az ékeken lévő csoportok (narancssárga) a jobb oldalra kerültek.
- Amikor a macskát jobbról (azaz hátulnézetből) néztük, az ékeken lévő csoportok (narancssárga) a bal oldalra kerültek
4. Az ékek (narancssárga) a bal oldalra kerültek. A Newman-projekció: Eclipsed and Staggered Conformations
Mindez persze csak egy kerülőút volt a Newman-projekció áttekintéséhez, valamint egy olyan gyakorlat, amely megpróbál segíteni abban, hogy rájöjjünk, hogy jobban tudjuk a molekulákat háromdimenzióban megjeleníteni, mint azt korábban gondoltuk.
Az segít, hogy a macskák elég jól leképezik a molekulákat!
Emlékezzünk vissza, hogy a Newman-projekció egy kényelmes módja a molekulák konformációinak bemutatására. Például a macska, amit az imént rajzoltunk, a “fogyatkozó” konformációban volt, ahol a fej és a farok úgy áll egymás mellett, mint egy éjfélt ütő óra óra- és percmutatója. Az elülső és a hátsó lábak is egy vonalban vannak.
A másik jelentős konformáció a “lépcsőzetes” konformáció, ahol az elülső három csoport 60 fokkal van eltolva a hátsó három csoporthoz képest.
5. A macska három csoportja a hátsó három csoporthoz képest 60 fokkal van eltolva. A fogyatkozó és a lépcsőzetes konformációkat a központi C-C kötés mentén 60°-os elforgatással alakítjuk át
Az alábbi példában a hátsó szenet az óramutató járásával megegyező irányban (CW) 60°-kal elforgatjuk az elülső szénhez képest, a központi szén-szén kötés mentén. Miután ezt megtettük, figyeljük meg, hogy a zöld hidrogének 12:00-ról 2:00-ra, 4:00-ról 6:00-ra, illetve 8:00-ról 10:00-ra mozdultak el.
Ha oldalról nézzük ezt az “eltolt” molekulát, egy olyan kötésvonal-diagramot kapunk, ahol a kötések az oldal síkjában cikk-cakkos elrendezésűek (jobbra lent).
Ha ezt a “lépcsőzetes” kötésvonal-diagramot balról nézzük, akkor a “lépcsőzetes” Newman-t kapjuk, jobbra fentről rajzolva.
6. A molekula “lépcsőzetes” kötésvonal-diagramja. Hogyan alakítsuk át a Newman-projekciót kötésvonal-diagrammá
Hogyan alakítsuk át tehát a Newman-diagramot kötésvonal-diagrammá? Ez a szakasz végigmegy az összes lépésen.
Az első dolog, amit fel kell ismerni, hogy a kötésvonal-diagramokban csak 4 lehetséges minta van, amelyet a kötések a lap síkjában követnek.
Két lehetséges “cikk-cakk” alakzat van, amely a “lépcsőzetes” konformációnak felel meg, és két lehetséges “C-alakzat” is van, amely a “fogyatkozó” konformációnak felel meg. .
Ha balról nézzük mind a 4 vonaldiagram-mintát, láthatjuk, hogy mindegyik más-más Newman-projekciós mintát hoz létre.
4 Newman-projekciós minta van:
- elöl lefelé/hátul felfelé,
- elöl felfelé/hátul lefelé,
- elöl felfelé/hátul felfelé,
- és elöl lefelé/hátul lefelé.
Most, hogy láttuk, hogyan működnek a minták előrefelé, most alkalmazzuk ezeket a mintákat visszafelé.
7. Egy puskatábla az újembertől a vonaldiagramig való eljutáshoz: Csak 4 sablont kell figyelembe venni
Ezek a sablonok segítségével bármelyik Newman-projekciót vehetjük, és visszafelé haladva megkapjuk a megfelelő kötésvonal-sablont, majd berajzolhatjuk a kötőjeleket és ékeket.
Itt van a 4 Newman-projekciós minta, vonaldiagrammá alakítva. (A jobb oldalon láthatod, hogyan néz ki 30°-kal megdöntve). 
Egy fontos dologra kell figyelni. Ahogy a macskánál láttuk, ha a molekula bal oldaláról nézzük:
- minden jobb oldali (R) csoport ékké válik, és
- minden bal oldali (L) csoport kötőjellé
Ha követjük azt a mintát, hogy a molekulát bal oldalról nézzük, akkor csak annyit kell megjegyeznünk, hogy a Newman-diagram jobb oldalára rajzoljuk az ékeket.
8. Az R és S konfiguráció meghatározása a Newman-vetületeken: Example #1
Alkalmazzuk ezt néhány konkrét példán.
Először is, rendeljünk R/S-t egy Newman-diagramhoz, amelyet egy sztereocentrummal rendelkező, lépcsőzetes konformációban rajzoltunk.
Ezt (elöl felfelé, hátul lefelé) rajzoltuk, ezért a fenti 2. sablont fogjuk használni.
Ebben a példában a (elöl felfelé, hátul lefelé) lépcsőzetes sablont rajzoltuk, majd kitöltöttük a kötéseket. Figyeljük meg, hogy a Newman jobb oldalán lévő csoportok (Br és CH3) a vonaldiagramon ékekké kapcsolódtak.
Konfigurációként (R) értéket kell kapnunk.
9. Determining R and S Configuration On Newman Projections: Példa #2
Második lépésként menjünk vissza az eredeti példánkhoz (2-brom-3,4-dimetil-pentán).
Ezt is a lépcsőzetes konformációban (elöl lefelé, hátul felfelé) rajzoltuk meg. Itt tehát az 1-es számú sablont fogjuk használni.
Azt a módszert alkalmazva a Br-t tartalmazó sztereocentrumra (R), a 3-as szénatomon lévő sztereocentrumra (S) kell kapnunk. Ennek részletes leírását itt találod a képen.
10. Determining R and S On A Newman With An Eclipsed Conformation: Példa #3.
Mi van, ha a molekula fogyatkozó konformációban van? Próbáljuk ki ezt.
Ez a (elöl lefelé, hátul lefelé) mintát követi, tehát kövessük a 4. számú mintát
A (3R, 4R)-t kell kapnunk. Ha részletesen meg akarod nézni, hogyan készült, kattints ide.
Következtetés: R és S konfigurációk meghatározása Newman-projekciókban
Ha el tudod képzelni, hogyan nézne ki egy macska elölről és oldalról, akkor képesnek kell lenned arra, hogy egy Newman-projekciót vonaldiagrammá alakítsd át. Ez az első lépés az R/S meghatározásához egy Newman-projekción.
Az, hogy tudod, hogy csak néhány sablon van, megkönnyíti a dolgot.
Ha egyszer elégszer megcsinálod, már nem is lesz szükséged a sablonokra, és lehet, hogy úgy találod, hogy egyszerűbb, ha csak fejben csinálod.