Determinare le configurazioni R e S delle proiezioni Newman
Come determinare le configurazioni R e S sulle proiezioni Newman? La chiave è essere in grado di convertire rapidamente le proiezioni Newman in diagrammi a linee, e poi usare le note regole CIP per determinare R/S sui diagrammi a linee.
Come si convertono le proiezioni Newman in diagrammi a linee? Questo è ciò che tratteremo in questo articolo.
Tabella del contenuto
- Determinare (R) e (S) sulle proiezioni Newman: Una buona cosa da sapere per un esame di stereochimica
- La maggior parte delle persone è brava a visualizzare cose familiari in 3-D. Il problema dei principianti in chimica organica è che le molecole non sono familiari
- I gatti sono familiari. Quindi disegniamo la “Proiezione Newman” di un gatto
- La Proiezione Newman: Conformazioni eclissate e sfalsate
- Le conformazioni eclissate e sfalsate sono interconvertite da una rotazione di 60° lungo il legame centrale C-C
- Come convertire una proiezione di Newman in un diagramma a linee
- Un foglio di istruzioni per passare da un Newman a un diagramma a linee: Ci sono solo 4 modelli da considerare
- Determinare la configurazione R e S sulle proiezioni Newman: Esempio #1
- Determinazione della configurazione R e S sulle proiezioni Newman: Esempio #2
- Determinazione di R e S su un Newman con una conformazione eclissata: Esempio #3.
- Conclusione: Determinazione delle configurazioni R e S nelle proiezioni Newman
1. Determinazione di (R) e (S) nelle proiezioni di Newman
In due post recenti abbiamo discusso come usare le regole di Cahn-Ingold-Prelog (CIP) per assegnare (R/S) alle configurazioni dei carboni chirali in una varietà di situazioni, sia semplici che più complesse.
Finora, tutte le domande ti hanno chiesto di assegnare (R/S) su molecole disegnate come diagrammi di linee di legame, come la molecola mostrata in basso a sinistra.
Questo va bene. Ma ogni tanto – come in un esame, per esempio, hint hint – potresti trovarti spiazzato. Per esempio, come si fa a determinare R/S quando la molecola è disegnata come un Newman? (in basso a destra)
Il trucco è convertire la proiezione Newman nel diagramma delle linee di legame e poi assegnare R/S.
Questo post spiega come farlo.
Questo post è stato scritto insieme a Matt Pierce di Organic Chemistry Solutions. Chiedi a Matt di programmare una sessione di tutoraggio online qui.
2. La maggior parte delle persone sono in realtà piuttosto brave a visualizzare cose familiari in 3-D. Il problema per chi inizia la chimica organica è che le molecole non sono familiari
Una cosa comune che sento dagli studenti sul perché la chimica organica è difficile è che dicono di avere “difficoltà a visualizzare le cose in 3D”.
In realtà non credo che questo sia vero.
Penso che la maggior parte delle persone sia brava a visualizzare le cose in 3D.
Il problema è che visualizzare le molecole non è familiare.
Data questa ipotesi, prendiamo qualcosa che ci è familiare e facciamo qualche esercizio di visualizzazione.
Ecco una foto di un gatto di strada di Gerusalemme affamato.
Puoi visualizzare come sarebbe dal lato?
Quasi certamente, perché hai molta familiarità con l’aspetto dei gatti dalla maggior parte delle angolazioni.
Se dovessi fare un disegno (le figure a bastoncino vanno bene) probabilmente sarebbe qualcosa come questo:
Nota che ci siamo presi delle libertà. Le gambe rivolte verso di noi sono disegnate come cunei e quelle che puntano lontano sono trattini.
3. La “proiezione Newman” di un gatto
Ora facciamo lo stesso tipo di esercizio, ma al contrario.
Prendiamo la figura stilizzata che abbiamo appena disegnato e proviamo a immaginare come sarebbe dal davanti (cioè guardare da sinistra) e dal dietro (guardare da destra).
Per ragioni che diventeranno presto evidenti, aggiungeremo un po’ di dettagli: diamo al gatto dei “calzini” colorati (arancione e blu).
Perché probabilmente hai un ottimo modello mentale 3D di un gatto, non dovresti aver trovato troppo difficile l’esercizio.
Spero che tu abbia ottenuto qualcosa come questo, sotto. Per semplicità, ho omesso di disegnare gli occhi
Il cerchio rappresenta il corpo del gatto, poiché i fianchi anteriori e posteriori si bloccano a vicenda.
Forse hai notato questa utile corrispondenza:
- Quando abbiamo guardato il gatto da sinistra (cioè dalla vista frontale) i gruppi sulla parte anteriore del gatto si sono separati.Quando guardiamo il gatto da sinistra (vista frontale) i gruppi di cunei (arancione) sono finiti sul lato destro.
- Quando guardiamo il gatto da destra (vista posteriore) i gruppi di cunei (arancione) sono finiti sul lato sinistro
4. La proiezione di Newman: Conformazioni eclissate e sfalsate
Ovviamente tutto questo è stato solo un modo indiretto di rivedere la proiezione di Newman, così come un esercizio per cercare di farti capire che sei più bravo a visualizzare le molecole in 3-D di quanto tu possa aver pensato in precedenza.
E aiuta il fatto che i gatti mappano le molecole piuttosto bene!
Ricorda che le proiezioni di Newman sono un modo conveniente di mostrare le conformazioni nelle molecole. Per esempio, il gatto che abbiamo appena disegnato era nella conformazione “eclissata”, dove la testa e la coda si allineano l’una con l’altra come le lancette delle ore e dei minuti di un orologio che batte la mezzanotte. Anche le zampe anteriori e posteriori sono allineate.
L’altra conformazione significativa da notare è la conformazione “sfalsata”, dove i tre gruppi anteriori sono sfalsati di 60 gradi rispetto ai tre gruppi posteriori.
5. Le conformazioni eclissate e sfalsate sono interconvertite dalla rotazione di 60° lungo il legame centrale C-C
Nell’esempio qui sotto, ruoteremo il carbonio posteriore di 60 gradi in senso orario (CW) rispetto al carbonio anteriore, lungo il legame carbonio-carbonio centrale. Dopo aver fatto questo, notate come gli idrogeni verdi si sono spostati rispettivamente da 12:00 a 2:00, da 4:00 a 6:00, e da 8:00 a 10:00.
Quando guardiamo questa molecola “sfalsata” dal lato, otteniamo un diagramma bond-line dove i legami nel piano della pagina hanno una configurazione a zig-zag (in basso a destra).
Se guardiamo questo diagramma bond-line “sfalsato” da sinistra, otteniamo il Newman “sfalsato”, disegnato in alto a destra.
6. Come convertire una proiezione Newman in un diagramma a linee
Come si converte un diagramma Newman in un diagramma a linee? Questa sezione illustrerà tutti i passaggi.
La prima cosa da riconoscere è che nei diagrammi bond-line ci sono solo 4 possibili schemi che i legami nel piano della pagina seguiranno.
Ci sono due possibili forme a “zig-zag”, corrispondenti alla conformazione “sfalsata”, e ci sono anche due possibili “forme a C” corrispondenti alla conformazione “eclissata”. .
Se guardiamo da sinistra su ognuno di questi 4 schemi di diagramma a linee, possiamo vedere che ognuno genera un diverso schema di proiezione Newman.
Ci sono 4 schemi di proiezione Newman:
- front down/back up,
- front up/back down,
- front up/back up,
- e front down/back down.
Ora che abbiamo visto come i modelli funzionano nella direzione avanti, applichiamo questi modelli nella direzione indietro.
7. Un riassunto per passare da un newman a un diagramma a linee: Ci sono solo 4 modelli da considerare
Utilizzando questi modelli, possiamo prendere qualsiasi proiezione Newman e lavorare all’indietro per ottenere il modello di linea corrispondente, e poi disegnare i trattini e i cunei.
Ecco i 4 modelli di proiezione Newman, convertiti in diagrammi di linea. (Sulla destra, vedrete come appare quando è inclinato di 30°). 
Una cosa importante da notare. Come abbiamo visto con il gatto, quando guardiamo dal lato sinistro della molecola:
- tutti i gruppi a destra (R) diventano cunei, e
- tutti i gruppi a sinistra (L) diventano trattini
Se seguite lo schema di guardare la molecola dalla prospettiva sinistra, allora tutto quello che dovete ricordare è di disegnare i cunei sul lato destro del diagramma di Newman.
8. Determinazione della configurazione R e S sulle proiezioni di Newman: Esempio #1
Applichiamo questo ad alcuni esempi specifici.
Primo, assegniamo R/S ad un Newman disegnato in una conformazione sfalsata con un singolo stereocentro.
Questo è disegnato come (front up, back down) quindi useremo il Template #2 di sopra.
In questo esempio abbiamo disegnato il template sfalsato (front up, back down), e poi abbiamo riempito i legami. Notate che i gruppi a destra del Newman (Br e CH3) sono diventati attaccati ai cunei nel diagramma a linee.
Si dovrebbe ottenere (R) come configurazione.
9. Determinazione della configurazione R e S sulle proiezioni di Newman: Esempio #2
Prossimo, torniamo indietro e facciamo il nostro esempio originale (2-bromo-3,4-dimetil pentano).
Anche questo è disegnato nella conformazione sfalsata (fronte giù, retro su). Quindi qui useremo lo schema #1.
Utilizzando lo stesso metodo, dovresti ottenere (R) per lo stereocentro contenente Br e (S) per lo stereocentro sul carbonio #3. Per i dettagli su come questo è stato fatto, ecco l’immagine.
10. Determinazione di R e S su un Newman con una conformazione eclissata: Esempio #3.
E se la molecola è in una conformazione eclissata? Provate questo.
Questo segue lo schema (davanti giù, dietro giù), quindi seguite lo schema #4
Dovreste ottenere (3R, 4R). Per vedere i dettagli di come è stato fatto, clicca qui.
Conclusione: Determinazione delle configurazioni R e S nelle proiezioni Newman
Se riesci a visualizzare come sarebbe un gatto dal davanti e dal lato, allora dovresti essere in grado di convertire una proiezione Newman in un diagramma a linee. Questo è il primo passo per determinare R/S su una proiezione Newman.
Sapere che ci sono solo pochi modelli rende tutto più facile.
Quando lo farete abbastanza volte, non avrete nemmeno bisogno dei modelli, e potreste scoprire che è più facile farlo solo nella vostra testa.