Determining R and S Configurations of Newman Projections
Hoe bepaal je R and S configurations on Newman projections? De sleutel is om Newman projecties snel te kunnen omzetten in lijndiagrammen, en dan de bekende CIP regels te gebruiken om R/S op de lijndiagrammen te bepalen.
Dus hoe zet je Newman projecties om in lijndiagrammen? Dat is wat we in dit artikel gaan behandelen.
Table of Contents
- Determining (R) and (S) On Newman Projections: A Good Thing To Know For A Stereochemistry Exam
- Most People Are Actually OK At Visualizing Familiar Things In 3-D. Het probleem voor beginners in organische scheikunde is dat moleculen niet vertrouwd zijn
- Katten zijn vertrouwd. Dus laten we de “Newman Projectie” van een kat tekenen: Verduisterde en verspringende conformatie
- Verduisterde en verspringende conformatie zijn onderling geconverteerd door een rotatie van 60° langs de centrale C-C binding
- Hoe converteer je een Newman projectie naar een lijndiagram
- Een spiekbriefje om van een Newman naar een lijndiagram te gaan: There Are Only 4 Templates To Consider
- Het bepalen van de R en S Configuratie op Newman Projecties: Voorbeeld #1
- Het bepalen van de R en S Configuratie op Newman Projecties: Voorbeeld #2
- Het bepalen van R en S op een Newman met een verduisterde conformatie: Voorbeeld #3.
- Conclusie: Bepaling van R- en S-configuraties in Newmanprojecties
1. Determining (R) and (S) On Newman Projections
In twee recente berichten hebben we besproken hoe we de Cahn-Ingold-Prelog (CIP) regels kunnen gebruiken om (R/S) toe te kennen aan configuraties van chirale koolstoffen in een verscheidenheid van situaties, zowel eenvoudige als meer complexe.
Tot nu toe is in alle vragen gevraagd om (R/S) toe te kennen aan moleculen die als bindingslijndiagrammen zijn getekend, zoals het molecuul linksonder.
Dit is prima. Maar zo nu en dan – bijvoorbeeld op een examen, hint hint – kun je in de war raken. Bijvoorbeeld, hoe bepaal je R/S als het molecuul is getekend als een Newman? (Rechtsonder)
De truc is om de Newman-projectie om te zetten in het bindingslijndiagram en dan R/S toe te wijzen.
In dit bericht wordt uitgelegd hoe je dat doet.
Dit bericht is geschreven in samenwerking met Matt Pierce van Organic Chemistry Solutions. Vraag Matt over het plannen van een online bijles sessie hier.
2. De meeste mensen zijn eigenlijk vrij goed in het visualiseren van bekende dingen in 3-D. Het probleem voor mensen die beginnen met organische chemie is dat moleculen niet vertrouwd zijn
Een veelvoorkomend ding dat ik hoor van studenten over waarom organische chemie moeilijk is, is dat ze zeggen dat ze “een harde tijd hebben om dingen in 3D te visualiseren”.
Ik denk eigenlijk niet dat dit waar is.
Ik denk dat de meeste mensen prima zijn in het visualiseren van dingen in 3D.
Het probleem is dat het visualiseren van moleculen onbekend is.
Gezien deze hypothese, laten we iets bekends nemen en wat visualisatie-oefeningen doen.
Hier is een foto van een hongerige straatkat uit Jeruzalem.
Kun je je voorstellen hoe het er van de zijkant uitziet?
Zeer zeker, want u bent zeer vertrouwd met hoe katten er vanuit de meeste hoeken uitzien.
Als u een tekening zou moeten maken (stokfiguren zijn prima) zou het er waarschijnlijk ongeveer zo uitzien:
Merk op dat we wat vrijheden hebben genomen. De poten die naar ons toe wijzen zijn als wiggen getekend en de poten die weg wijzen zijn streepjes.
3. De “Newman Projectie” van een kat
Nemen we nu een zelfde soort oefening, maar dan omgekeerd.
Nemen we het stokfiguurtje dat we zojuist getekend hebben en proberen ons voor te stellen hoe het er van voren (d.w.z. kijkend van links) en van achteren (kijkend van rechts) uit zou zien.
Om redenen die snel duidelijk zullen worden, voegen we een beetje detail toe: laten we de kat een paar gekleurde “sokken” geven (oranje en blauw).
Omdat je waarschijnlijk een heel goed 3-D mentaal model van een kat hebt, zou je de oefening niet al te moeilijk moeten hebben gevonden.
Hopelijk heb je iets als dit, hieronder. Voor de eenvoud heb ik de ogen niet ingetekend
De cirkel stelt het lichaam van de kat voor, omdat de heupen aan de voor- en achterkant elkaar blokkeren.
Misschien is u deze nuttige overeenkomst opgevallen:
- Toen we de kat van links bekeken (d.
- Toen we de kat van rechts (d.w.z. vooraanzicht) bekeken, kwamen de groepen op wiggen (oranje) aan de rechterkant terecht.
4. De Newman Projectie:
Dit was natuurlijk allemaal een omweg om de Newman projectie te bespreken, en ook een oefening om je te laten inzien dat je moleculen beter in 3-D kunt visualiseren dan je tot nu toe misschien dacht.
Het helpt dat katten zich vrij goed in moleculen kunnen verplaatsen!
Bedenk dat Newman projecties een handige manier zijn om conformatie in moleculen te laten zien. Bijvoorbeeld, de kat die we zojuist hebben getekend was in de “verduisterde” conformatie, waar de kop en de staart beide op een lijn met elkaar staan als de uren- en minutenwijzers op een klok die middernacht slaat. De voor- en achterpoten staan ook op één lijn.
De andere belangrijke conformatie is de “verspringende” conformatie, waarbij de voorste drie groepen 60 graden verschoven zijn ten opzichte van de achterste drie groepen.
5. In het onderstaande voorbeeld draaien we de achterste koolstof 60 graden met de klok mee (CW) ten opzichte van de voorste koolstof, langs de centrale koolstof-koolstof binding. Merk op hoe de groene hydrogenen zijn verschoven van respectievelijk 12:00 naar 2:00, van 4:00 naar 6:00, en van 8:00 naar 10:00.
Als we dit “verspringende” molecuul van opzij bekijken, krijgen we een bindingslijndiagram waarbij de bindingen in het vlak van de pagina een zigzag-configuratie hebben (rechtsonder).
Als we dit “verspringende” bindingslijndiagram van links bekijken, krijgen we de “verspringende” Newman, rechtsboven getekend.
6. Hoe converteer je een Newman projectie naar een lijndiagram
Hoe converteren we nu een Newman diagram naar een lijndiagram? In dit hoofdstuk worden alle stappen doorlopen.
Het eerste dat men moet weten is dat er in een bindingslijndiagram slechts 4 mogelijke patronen zijn die de bindingen in het vlak van de pagina zullen volgen.
Er zijn twee mogelijke “zig-zag” vormen, die overeenkomen met de “verspringende” conformatie, en er zijn ook twee mogelijke “C-vormen” die overeenkomen met de “verduisterde” conformatie. .
Als we vanaf links naar elk van die 4 lijndiagrampatronen kijken, kunnen we zien dat elk een ander Newman projectiepatroon genereert.
Er zijn 4 Newman projectiepatronen:
- front omlaag/back omhoog,
- front omhoog/back omlaag,
- front omhoog/back omhoog,
- en front omlaag/back omlaag.
Nu we hebben gezien hoe de patronen in voorwaartse richting werken, laten we deze patronen nu in achterwaartse richting toepassen.
7. Een spiekbriefje om van een Newman naar een lijndiagram te gaan: There Are Only 4 Templates To Consider
Met behulp van deze sjablonen kunnen we elke Newman projectie nemen en terugwerken om het bijbehorende obligatie-lijn sjabloon te krijgen, en dan de streepjes en wiggen tekenen.
Hier zijn de 4 Newman projectie patronen, omgezet in lijndiagrammen. (Rechts ziet u hoe het eruit ziet als het 30° gekanteld is). 
Een belangrijk ding om op te merken. Zoals we bij de kat zagen, worden, als we van de linkerkant van het molecuul kijken:
- alle groepen rechts (R) worden wiggen, en
- alle groepen links (L) worden streepjes
Als je doorgaat met het patroon om van de linkerkant naar het molecuul te kijken, dan hoef je alleen maar te onthouden dat je de wiggen aan de rechterkant van het Newman-diagram moet tekenen.
8. Het bepalen van de R- en S-configuratie op Newman projecties: Voorbeeld #1
Laten we dit toepassen op een paar specifieke voorbeelden.
Laten we eerst R/S toekennen aan een Newman getekend in een verspringende conformatie met een enkel stereocentrum.
Deze is getekend als (front up, back down), dus we gebruiken sjabloon #2 van hierboven.
In dit voorbeeld hebben we het (front up, back down) verspringende sjabloon getekend, en vervolgens de bindingen ingevuld. Merk op dat de groepen rechts van de Newman (Br en CH3) in het lijndiagram aan wiggen zijn vastgemaakt.
U zou (R) als configuratie moeten verkrijgen.
9. Determining R and S Configuration On Newman Projections: Voorbeeld #2
Volgende, laten we teruggaan en ons oorspronkelijke voorbeeld doen (2-broom-3,4-dimethylpentaan).
Het is ook getekend in de verspringende conformatie (voor naar beneden, achter naar boven). Dus gebruiken we hier sjabloon 1.
Met dezelfde methode verkrijgt u (R) voor het stereocentrum dat Br bevat en (S) voor het stereocentrum op koolstof #3. Voor details over hoe dit gedaan is, zie hier de afbeelding.
10. Bepaling van R en S op een Newman met een verduisterde conformatie: Voorbeeld #3.
Wat als het molecuul in een verduisterde conformatie is? Probeer deze eens.
Deze volgt het (voor omlaag, achter omlaag) patroon, dus volg sjabloon #4
U zou (3R, 4R) moeten krijgen. Om de details te zien van hoe het gedaan is, klik hier.
Conclusie: Bepaling van R- en S-configuraties in Newman-projecties
Als u zich kunt voorstellen hoe een kat er van voren en van opzij uitziet, dan moet u een Newman-projectie kunnen omzetten in een lijndiagram. Dit is de eerste stap in het bepalen van R/S op een Newman projectie.
Weten dat er maar een paar sjablonen zijn, maakt het gemakkelijker.
Als je het eenmaal vaak genoeg doet, heb je de sjablonen niet eens meer nodig, en zul je misschien merken dat het gemakkelijker is om het gewoon in je hoofd te doen.