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Determinação das Configurações R e S das Projecções Newman
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Como determinar as configurações R e S nas projecções Newman? A chave é ser capaz de converter rapidamente projeções Newman em diagramas de linha, e então usar as regras CIP familiares para determinar R/S nos diagramas de linha.
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Então como você converte projeções Newman em diagramas de linha? É isso que vamos cobrir neste artigo.
Tabela de Conteúdos
- Determinando (R) e (S) em Projecções Newman: Uma boa coisa a saber para um exame de estereoquímica
- A maioria das pessoas está realmente bem na visualização de coisas familiares em 3-D. O problema para principiantes em química orgânica é que as moléculas não são familiares
- Os gatos são familiares. Então vamos desenhar a “Projecção Newman” de um gato
- A Projecção Newman: As conformações eclipsadas e escalonadas
- As conformações eclipsadas e escalonadas são interconvertidas por rotação de 60° ao longo da ligação C-C central
- Como converter uma projeção Newman para um diagrama de linha
- Uma folha de batota para passar de um diagrama Newman para um diagrama de linha: Há apenas 4 modelos a considerar
- Determinando a configuração R e S nas projeções de Newman: Exemplo #1
- Determinando a configuração R e S nas projeções de Newman: Exemplo #2
- Determinando R e S em um Newman com uma conformação eclipsada: Exemplo #3.
- Conclusão: Determinando Configurações R e S em Projecções Newman
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1. Determinando (R) e (S) Nas Projeções de Newman
Em dois posts recentes discutimos como usar as regras de Cahn-Ingold-Prelog (CIP) para atribuir (R/S) a configurações de carbonos quirais em uma variedade de situações, tanto simples como mais complexas.
Até agora, todas as perguntas lhe pediram para atribuir (R/S) em moléculas desenhadas como diagramas de linhas de ligação, como a molécula mostrada no canto inferior esquerdo.
Isso é bom. Mas de vez em quando – como em um exame, por exemplo, uma dica – você pode se ver jogado para um loop. Por exemplo, como você determina R/S quando a molécula é desenhada como um Newman? (inferior direito)
O truque é converter a projecção de Newman para o diagrama da linha de ligação e depois atribuir R/S.
Este post explica como fazer isso.
Este post foi co-autor com Matt Pierce de Soluções de Química Orgânica. Pergunte a Matt sobre agendar uma sessão de tutoria online aqui.
2. A maioria das pessoas são realmente muito boas em visualizar coisas familiares em 3-D. O problema para as pessoas que começam a química orgânica é que as moléculas não são familiares
Uma coisa comum que ouço dos alunos sobre porque a química orgânica é difícil é que eles dizem que têm “dificuldade em visualizar as coisas em 3D”.
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Eu realmente não acho que isso seja verdade.
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Eu acho que a maioria das pessoas são boas em visualizar as coisas em 3D.
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O problema é que visualizar moléculas não é familiar.
Dada esta hipótese, vamos pegar algo que é familiar e fazer alguns exercícios de visualização.
Aqui está uma imagem de um gato faminto de Jerusalém.
Pode você visualizar o que seria de lado?
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Muito certamente, porque você está muito familiarizado com a aparência dos gatos da maioria dos ângulos.
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Se você tivesse que fazer um desenho (as figuras de pau são boas) provavelmente pareceria algo assim:
Nota nós tomamos algumas liberdades. As pernas voltadas para nós são desenhadas como cunhas e as que apontam para longe são traços.
3. A “Projeção Newman” de um gato
Agora vamos fazer o mesmo tipo de exercício, mas ao contrário.
Vamos pegar a figura do bastão que acabamos de desenhar e tentar imaginar como seria de frente (ou seja, olhar para a esquerda) e de trás (olhar para a direita).
Por razões que logo se tornarão aparentes, vamos adicionar um pouco de detalhe: vamos dar ao gato algumas “meias” coloridas (laranja e azul).
Por causa de você provavelmente ter um modelo mental 3-D muito bom de um gato, você não deveria ter achado o exercício muito difícil.
Elegantemente você tem algo assim, abaixo. Para simplificar, eu omiti desenho nos olhos
O círculo representa o corpo do gato, uma vez que a frente e as costas dos quadris se bloqueiam.
Talvez você tenha notado esta correspondência útil:
- Quando olhamos para o gato pela esquerda (i.e. vista frontal) os grupos em cunhas (laranja) acabaram do lado direito.
- Quando olhamos para o gato da direita (i.e. vista traseira) os grupos em cunhas (laranja) acabaram do lado esquerdo.
4. A Projecção Newman: Conformações Eclipsadas e Espasmódicas
O claro que tudo isto tem sido uma forma rotunda de rever a projecção Newman, bem como um exercício para tentar ajudá-lo a perceber que é melhor a visualizar moléculas em 3-D do que pensava anteriormente.
Ajude os gatos a mapear as moléculas muito bem!
Recorde que as projecções Newman são uma forma conveniente de mostrar conformações nas moléculas. Por exemplo, o gato que acabamos de desenhar estava na conformação “eclipsada”, onde a cabeça e a cauda alinham um com o outro como os ponteiros das horas e minutos num relógio que bate à meia-noite. As pernas da frente e de trás também se alinham.
A outra conformação significativa da nota é a conformação “escalonada”, onde os três grupos da frente são compensados em 60 graus em relação aos três grupos de trás.
5. As Conformações Eclipsadas e Escalonadas são Interconvertidas por Rotação de 60° ao longo da Ligação Central C-C
No exemplo abaixo, vamos rodar o carbono de trás 60 graus no sentido horário (CW) em relação ao carbono da frente, ao longo da ligação central carbono-carbono. Depois disso, observe como os hidrogênios verdes se moveram das 12:00 às 2:00, 4:00 às 6:00, e 8:00 às 10:00 respectivamente.
Quando olhamos para esta molécula “escalonada” do lado, obtemos um diagrama de linha de ligação onde as ligações no plano da página têm uma configuração em zig-zag (abaixo à direita).
Se olharmos para este diagrama de linhas de ligação “escalonadas” da esquerda, obtemos o Newman “escalonado”, desenhado em cima à direita.
6. Como converter uma projeção de Newman para um diagrama de linha
Então como converter um diagrama de Newman para um diagrama de linha de ligação? Esta secção percorrerá todos os passos.
A primeira coisa a reconhecer é que nos diagramas de linhas de ligação existem apenas 4 padrões possíveis que os laços no plano da página seguirão.
Existem duas formas possíveis de “zig-zag”, correspondentes à conformação “escalonada”, e existem também duas formas possíveis de “C” correspondentes à conformação “eclipsada”. .
Se olharmos da esquerda para cada um desses 4 padrões de diagrama de 4 linhas, podemos ver que cada um gera um padrão de projeção Newman diferente.
Existem 4 padrões de projeção Newman:
- front down/back up,
- front up/back down,
- front up/back up,
- front up/back up,
- and front down/back down.
Agora vimos como os padrões funcionam na direcção da frente, vamos agora aplicar estes padrões na direcção inversa.
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7. Uma folha de trapaça para passar de um diagrama de Newman para um diagrama de linha: Há apenas 4 modelos a considerar
Utilizando estes modelos, podemos fazer qualquer projecção Newman e trabalhar para trás para obter o modelo de linha de ligação correspondente, e depois desenhar nos traços e cunhas.
Aqui estão os 4 modelos de projecção Newman, convertidos em diagramas de linha. (À direita, você verá como é quando se inclina 30°). 
Uma coisa importante a notar. Como vimos com o gato, quando olhamos do lado esquerdo da molécula:
- todos os grupos do lado direito (R) tornam-se cunhas, e
- todos os grupos do lado esquerdo (L) tornam-se traços
Se você seguir o padrão de olhar para a molécula da perspectiva esquerda, então tudo o que você precisa lembrar é desenhar as cunhas do lado direito do diagrama de Newman.
8. Determinando a configuração R e S nas projecções de Newman: Exemplo #1
Vamos aplicar isto a alguns exemplos específicos.
Primeiro, vamos atribuir R/S a um Newman desenhado numa conformação escalonada com um único estereocentro.
Este é desenhado como (frente para cima, costas para baixo) por isso vamos usar o Template #2 de cima.
Neste exemplo desenhamos o template (frente para cima, costas para baixo) escalonado, e depois preenchemos os laços. Note que os grupos à direita do Newman (Br e CH3) ficaram anexados a cunhas no diagrama de linhas.
Você deve obter (R) como a configuração.
9. Determinando a configuração R e S nas projeções de Newman: Exemplo #2
Próximo, vamos voltar atrás e fazer nosso exemplo original (2-bromo-3,4-dimetil pentano).
Também é desenhado na conformação escalonada (frente para baixo, costas para cima). Então aqui vamos usar o Template #1.
Usando o mesmo método, você deve obter (R) para o estereocentro contendo Br e (S) para o estereocentro com carbono #3. Para detalhes sobre como isto foi feito, aqui está a imagem.
10. Determinando R e S em um Newman com uma conformação eclipsada: Exemplo #3.
E se a molécula estiver em uma conformação eclipsada? Tente esta.
Esta segue o padrão (frente para baixo, atrás para baixo), então siga o Modelo #4
Você deve obter (3R, 4R). Para ver detalhes de como foi feito, clique aqui.
Conclusão: Determinando Configurações R e S em Projeções Newman
Se você pode visualizar como seria um gato de frente e de lado, então você deve ser capaz de converter uma projeção Newman para um diagrama de linha. Este é o primeiro passo para determinar R/S em uma projeção Newman.
Saber que existem apenas alguns modelos torna isso mais fácil.
Após você fazer isso vezes suficientes, você não vai precisar dos modelos, e você pode descobrir que é mais fácil fazê-lo apenas na sua cabeça.