Określanie konfiguracji R i S na rzutach Newmana
Jak określić konfiguracje R i S na rzutach Newmana? Kluczem jest możliwość szybkiego przekonwertowania rzutów Newmana na diagramy liniowe, a następnie użycie znanych reguł CIP do określenia R/S na diagramach liniowych.
Jak więc przekonwertować rzuty Newmana na diagramy liniowe? Właśnie tym zajmiemy się w tym artykule.
Table of Contents
- Określanie (R) i (S) na rzutach Newmana: A Good Thing To Know For A Stereochemistry Exam
- Most People Are Actually OK At Visualizing Familiar Things In 3-D. Problemem dla początkujących w chemii organicznej jest to, że molekuły nie są znane
- Koty są znane. Więc narysujmy „Projekcję Newmana” Kota
- Projekcja Newmana: Eclipsed and Staggered Conformations
- Eclipsed And Staggered Conformations Are Interconverted By Rotation Of 60° Along The Central C-C Bond
- How To Convert A Newman Projection To A Line Diagram
- A Cheat Sheet For Going From A Newman To A Line Diagram: There Are Only 4 Templates To Consider
- Wyznaczanie konfiguracji R i S na rzutach Newmana: Example #1
- Determining R and S Configuration On Newman Projections: Example #2
- Wyznaczanie R i S na Newmanie o konformacji zaćmionej: Example #3.
- Conclusion: Determining R and S Configurations In Newman Projections
1. Determining (R) and (S) On Newman Projections
W dwóch ostatnich postach omawialiśmy jak używać reguł Cahn-Ingold-Prelog (CIP) do przypisywania (R/S) do konfiguracji chiralnych węgli w różnych sytuacjach, zarówno prostych jak i bardziej złożonych.
Do tej pory wszystkie pytania wymagały od Ciebie przypisania (R/S) do cząsteczek narysowanych jako diagramy bond-line, takich jak cząsteczka pokazana na dole po lewej stronie.
To jest w porządku. Ale raz na jakiś czas – jak na egzaminie, na przykład, hint hint – możesz znaleźć się rzucony na pętlę. Na przykład, jak określić R/S, gdy cząsteczka jest narysowana jako Newman? (na dole po prawej)
Sztuczka polega na przekonwertowaniu rzutu Newmana na diagram linii wiązań, a następnie przypisaniu R/S.
Ten post wyjaśnia jak to zrobić.
Ten post został napisany wspólnie z Mattem Pierce z Organic Chemistry Solutions. Zapytaj Matta o zaplanowanie sesji korepetycji online tutaj.
2. Większość ludzi są faktycznie dość dobre na wizualizacji znanych rzeczy w 3-D. The Problem For People Starting Organic Chemistry Is That Molecules Are Not Familiar
One common thing I hear from students about why organic chemistry is hard is that they have „a hard time visualizing things in 3D”.
I actually don’t think this is true.
I think most people are fine visualizing things in 3D.
The problem is that visualizing molecules is unfamiliar.
Przy tej hipotezie, weźmy coś, co jest znane i zróbmy kilka ćwiczeń wizualizacyjnych.
Tutaj jest zdjęcie głodnego jerozolimskiego kota ulicznego.
Czy mógłbyś zwizualizować, jak wyglądałby on z boku?
Prawie na pewno, ponieważ jesteś bardzo dobrze zaznajomiony z wyglądem kotów pod większością kątów.
Gdybyś musiał zrobić rysunek (rysunki z patyków są w porządku), prawdopodobnie wyglądałby on tak:
Zauważ, że przyjęliśmy pewne swobody. Nogi zwrócone w naszą stronę są narysowane jako kliny, a te skierowane w dal to kreski.
3. The „Newman Projection” Of A Cat
Zróbmy teraz to samo ćwiczenie, ale w odwrotnej kolejności.
Weźmy tę figurkę, którą właśnie narysowaliśmy i spróbujmy wyobrazić sobie, jak wyglądałaby z przodu (tzn. patrząc z lewej strony) i z tyłu (patrząc z prawej strony).
Z powodów, które wkrótce staną się oczywiste, dodamy trochę szczegółów: dajmy kotu trochę kolorowych „skarpetek” (pomarańczowych i niebieskich).
Ponieważ prawdopodobnie masz bardzo dobry trójwymiarowy model mentalny kota, nie powinieneś mieć trudności z wykonaniem tego ćwiczenia.
Mam nadzieję, że otrzymałeś coś takiego, jak poniżej. Dla uproszczenia, pominąłem rysunek oczu
Krąg reprezentuje ciało kota, ponieważ przednie i tylne biodra blokują się nawzajem.
Może zauważyłeś tę pomocną zgodność:
- Gdy patrzyliśmy na kota od lewej strony (tzn.tj. widok z przodu), grupy na klinach (pomarańczowe) kończyły się po prawej stronie.
- Gdy patrzyliśmy na kota z prawej strony (tj. widok z tyłu), grupy na klinach (pomarańczowe) kończyły się po lewej stronie
4. Projekcja Newmana: Eclipsed and Staggered Conformations
Oczywiście to wszystko było tylko okrężną drogą do przeglądu projekcji Newmana, jak również ćwiczeniem próbującym pomóc wam uświadomić sobie, że jesteście lepsi w wizualizacji molekuł w 3-D niż wcześniej myśleliście.
Pomaga to, że koty odwzorowują molekuły całkiem dobrze!
Przypomnijmy, że projekcje Newmana są wygodnym sposobem pokazywania konformacji w molekułach. Na przykład kot, którego właśnie narysowaliśmy, był w konformacji „zaćmionej”, gdzie głowa i ogon ustawiają się w jednej linii, jak wskazówki godzinowe i minutowe na zegarze wybijającym północ. Przednie i tylne łapy również ustawiają się w jednej linii.
Inną znaczącą konformacją jest konformacja „staggered”, w której przednie trzy grupy są przesunięte o 60 stopni w stosunku do tylnych trzech grup.
5. Eclipsed And Staggered Conformations Are Interconverted By Rotation Of 60° Along The Central C-C Bond
W poniższym przykładzie obrócimy tylny węgiel o 60 stopni zgodnie z ruchem wskazówek zegara (CW) w stosunku do przedniego węgla, wzdłuż centralnego wiązania węgiel-węgiel. Po wykonaniu tej czynności zauważ, jak zielone hydrogeny przesunęły się odpowiednio z 12:00 na 2:00, z 4:00 na 6:00 i z 8:00 na 10:00.
Gdy spojrzymy na tę „zataczającą się” cząsteczkę z boku, otrzymamy diagram linii wiązań, gdzie wiązania w płaszczyźnie strony mają konfigurację zygzakowatą (prawy dolny róg).
Jeśli spojrzymy na ten „zataczający się” diagram wiązań z lewej strony, otrzymamy „zataczającego się” Newmana, narysowanego u góry po prawej stronie.
6. Jak przekształcić rzut Newmana na diagram liniowy
Jak więc przekształcić diagram Newmana na diagram liniowy? W tej sekcji przejdziemy przez wszystkie kroki.
Pierwszą rzeczą do rozpoznania jest to, że w diagramach linii wiązań są tylko 4 możliwe wzory, które wiązania w płaszczyźnie strony będą podążać.
Są dwa możliwe kształty „zig-zag”, odpowiadające konformacji „zataczającej się” i są również dwa możliwe kształty „C” odpowiadające konformacji „zaćmionej”. .
Jeśli spojrzymy od lewej strony na każdy z tych 4 wzorów diagramów liniowych, to zobaczymy, że każdy z nich generuje inny wzór projekcji Newmana.
Istnieją 4 wzory projekcji Newmana:
- przód w dół/tył w górę,
- przód w górę/tył w dół,
- przód w górę/tył w górę,
- i przód w dół/tył w dół.
Teraz, gdy zobaczyliśmy jak działają wzory w kierunku do przodu, zastosujmy teraz te wzory w kierunku odwrotnym.
7. Arkusz pomocniczy dotyczący przejścia od schematu Newmana do schematu liniowego: There Are Only 4 Templates To Consider
Używając tych szablonów, możemy wziąć dowolny rzut Newmana i pracować wstecz, aby uzyskać odpowiadający mu szablon linii wiązania, a następnie narysować kreski i kliny.
Tutaj są 4 wzory rzutów Newmana, przekształcone w diagramy liniowe. (Po prawej stronie widać, jak to wygląda po przechyleniu o 30°). 
Jedna ważna rzecz do zauważenia. Jak widzieliśmy z kotem, gdy patrzymy z lewej strony cząsteczki:
- wszystkie grupy po prawej (R) stają się klinami, a
- wszystkie grupy po lewej (L) stają się kreskami
Jeśli będziesz realizował schemat patrzenia na cząsteczkę z lewej perspektywy, to jedyne, o czym musisz pamiętać, to rysowanie klinów po prawej stronie diagramu Newmana.
8. Wyznaczanie konfiguracji R i S na rzutach Newmana: Example #1
Zastosujmy to do kilku konkretnych przykładów.
Po pierwsze, przypiszmy R/S do Newmana narysowanego w konformacji staggered z pojedynczym stereocentrum.
Ten jest narysowany jako (przód do góry, tył do dołu), więc użyjemy szablonu #2 z góry.
W tym przykładzie narysowaliśmy szablon (przód do góry, tył do dołu), a następnie wypełniliśmy wiązania. Zauważ, że grupy po prawej stronie Newmana (Br i CH3) zostały dołączone do klinów w schemacie liniowym.
Powinieneś otrzymać (R) jako konfigurację.
9. Determining R and S Configuration On Newman Projections: Example #2
Następnie, wróćmy i wykonajmy nasz oryginalny przykład (2-bromo-3,4-dimetylo pentan).
Jest on również narysowany w konformacji zataczanej (przód w dół, tył w górę). Więc tutaj użyjemy szablonu #1.
Używając tej samej metody, powinieneś otrzymać (R) dla stereocentrum zawierającego Br i (S) dla stereocentrum na węglu #3. Szczegóły, jak to zostało zrobione, znajdziesz tutaj.
10. Determining R and S On A Newman With An Eclipsed Conformation: Example #3.
Co jeśli cząsteczka jest w konformacji zaćmionej? Spróbuj tego.
To jest zgodne z wzorem (przód w dół, tył w dół), więc postępuj zgodnie z szablonem #4
Powinieneś otrzymać (3R, 4R). Aby zobaczyć szczegóły, jak to zostało zrobione, kliknij tutaj.
Wniosek: Determining R and S Configurations In Newman Projections
Jeśli potrafisz sobie zwizualizować, jak wyglądałby kot z przodu i z boku, to powinieneś być w stanie przekształcić rzut Newmana na diagram liniowy. Jest to pierwszy krok do określenia R/S na rzucie Newmana.
Świadomość, że istnieje tylko kilka szablonów sprawia, że jest to łatwiejsze.
Gdy zrobisz to wystarczająco dużo razy, nie będziesz nawet potrzebował szablonów i może się okazać, że łatwiej jest po prostu zrobić to w głowie.