Determinarea configurațiilor R și S ale proiecțiilor Newman
Cum se determină configurațiile R și S pe proiecțiile Newman? Cheia este să poți converti rapid proiecțiile Newman în diagrame liniare și apoi să folosești regulile cunoscute ale CIP pentru a determina R/S pe diagramele liniare.
Atunci cum convertești proiecțiile Newman în diagrame liniare? De asta ne vom ocupa în acest articol.
Tabelă de materii
- Determinarea (R) și (S) pe proiecțiile Newman: Un lucru bun de știut pentru un examen de stereochimie
- Majoritatea oamenilor sunt de fapt OK la vizualizarea lucrurilor familiare în 3-D. Problema pentru începătorii în chimia organică este că moleculele nu sunt familiare
- Pisicile sunt familiare. Deci, să desenăm „proiecția Newman” a unei pisici
- Proiecția Newman: Conformații eclipsate și eșalonate
- Conformațiile eclipsate și eșalonate sunt interconvertite prin rotația de 60° de-a lungul legăturii C-C centrale
- Cum se convertește o proiecție Newman într-o diagramă liniară
- Cum se convertește o proiecție Newman într-o diagramă liniară
- O fișă pentru trecerea de la o proiecție Newman la o diagramă liniară: Există doar 4 șabloane de luat în considerare
- Determinarea configurației R și S pe proiecțiile Newman: Exemplul nr. 1
- Determinarea configurației R și S pe proiecțiile Newman: Exemplul nr. 2
- Determinarea R și S pe un Newman cu o conformație eclipsată: Exemplul #3.
- Concluzie: Determinarea configurațiilor R și S în proiecțiile Newman
1. Determinarea (R) și (S) în proiecțiile Newman
În două postări recente am discutat cum să folosim regulile Cahn-Ingold-Prelog (CIP) pentru a atribui (R/S) configurațiilor de carboni chirali într-o varietate de situații, atât simple cât și mai complexe.
Până acum, toate întrebările v-au cerut să atribuiți (R/S) pe moleculele desenate ca diagrame de linii de legătură, cum ar fi molecula prezentată în stânga jos.
Este bine. Dar, din când în când – ca la un examen, de exemplu, hint hint – s-ar putea să vă treziți aruncat în aer. De exemplu, cum se determină R/S atunci când molecula este desenată ca un Newman? (dreapta jos)
Trucul este să convertiți proiecția Newman în diagrama de linii de legătură și apoi să atribuiți R/S.
Această postare explică cum se face acest lucru.
Această postare a fost scrisă împreună cu Matt Pierce de la Organic Chemistry Solutions. Întrebați-l pe Matt despre programarea unei sesiuni de meditații online aici.
2. Majoritatea oamenilor sunt de fapt destul de buni la vizualizarea lucrurilor familiare în 3-D. Problema pentru cei care încep chimia organică este că moleculele nu le sunt familiare
Un lucru comun pe care îl aud de la studenți despre motivul pentru care chimia organică este dificilă este că ei spun că au „dificultăți în a vizualiza lucrurile în 3D”.
De fapt, nu cred că acest lucru este adevărat.
Cred că majoritatea oamenilor se descurcă bine vizualizând lucruri în 3D.
Problema este că vizualizarea moleculelor nu le este familiară.
Dată această ipoteză, haideți să luăm ceva care este familiar și să facem câteva exerciții de vizualizare.
Iată o poză cu o pisică de stradă înfometată din Ierusalim.
Ați putea vizualiza cum ar arăta din lateral?
Chiar cu siguranță, pentru că sunteți foarte familiarizați cu modul în care arată pisicile din majoritatea unghiurilor.
Dacă ar trebui să faceți un desen (figurile de băț sunt bune), ar arăta probabil ceva de genul acesta:
Rețineți că ne-am luat unele libertăți. Picioarele îndreptate spre noi sunt desenate ca niște pene, iar cele îndreptate în depărtare sunt liniuțe.
3. „Proiecția Newman” a unei pisici
Acum haideți să facem același tip de exercițiu, dar în sens invers.
Să luăm acea figurină baston pe care tocmai am desenat-o și să încercăm să ne imaginăm cum ar arăta din față (adică privită din stânga) și din spate (privită din dreapta).
Din motive care vor deveni evidente în curând, vom adăuga un pic de detaliu: să dăm pisicii niște „șosete” colorate (portocalii și albastre).
Pentru că probabil aveți un model mental 3D foarte bun al unei pisici, nu ar fi trebuit să vă fie prea greu să faceți acest exercițiu.
Sperăm că ați obținut ceva de genul acesta, mai jos. Pentru simplitate, am omis desenarea ochilor
Cercul reprezintă corpul pisicii, deoarece șoldurile din față și din spate se blochează reciproc.
Poate ați observat această corespondență utilă:
- Când am privit pisica din stânga (i.i.e. vedere din față) grupurile de pe pene (portocaliu) au ajuns pe partea dreaptă.
- Când am privit pisica din dreapta (i.e. vedere din spate) grupurile de pe pene (portocaliu) au ajuns pe partea stângă
4. Proiecția Newman: Conformații eclipsate și eșalonate
Desigur că toate acestea au fost doar o modalitate indirectă de a trece în revistă proiecția Newman, precum și un exercițiu prin care am încercat să vă ajutăm să vă dați seama că vă pricepeți mai bine la vizualizarea moleculelor în 3-D decât ați fi crezut anterior.
Ajută faptul că pisicile se mapează destul de bine pe molecule!
Reamintiți-vă că proiecțiile Newman sunt o modalitate convenabilă de a arăta conformațiile în molecule. De exemplu, pisica pe care tocmai am desenat-o se afla în conformația „eclipsată”, în care capul și coada se aliniază una cu cealaltă, ca și acele orelor și minutelor de pe un ceas care bate miezul nopții. De asemenea, picioarele din față și cele din spate se aliniază.
O altă conformație semnificativă de remarcat este conformația „eșalonată”, în care cele trei grupe din față sunt decalate cu 60 de grade față de cele trei grupe din spate.
5. Conformațiile eclipsată și eșalonată sunt interconvertite prin rotirea de 60° de-a lungul legăturii centrale C-C
În exemplul de mai jos, vom roti carbonul din spate cu 60 de grade în sensul acelor de ceasornic (CW) față de carbonul din față, de-a lungul legăturii centrale carbon-carbon. După ce se face acest lucru, observați cum hidrogenii verzi s-au mutat de la 12:00 la 2:00, de la 4:00 la 6:00 și, respectiv, de la 8:00 la 10:00.
Când privim această moleculă „eșalonată” din lateral, obținem o diagramă cu linii de legătură în care legăturile din planul paginii au o configurație în zig-zag (dreapta jos).
Dacă privim această diagramă de linii de legătură „eșalonată” din stânga, obținem Newmanul „eșalonat”, desenat în dreapta sus.
6. Cum să convertim o proiecție Newman într-o diagramă de linii
Atunci cum convertim o diagramă Newman într-o diagramă bond-line? Această secțiune va parcurge toți pașii.
Primul lucru pe care trebuie să-l recunoaștem este că în diagramele de linii de legătură există doar 4 modele posibile pe care le vor urma legăturile din planul paginii.
Există două forme posibile în „zig-zag”, care corespund conformației „eșalonate”, și există, de asemenea, două forme posibile în „C” care corespund conformației „eclipsate”. .
Dacă privim din stânga pe fiecare dintre aceste 4 modele de diagrame liniare, putem vedea că fiecare dintre ele generează un model diferit de proiecție Newman.
Există 4 modele de proiecție Newman:
- front down/back up,
- front up/back down,
- front up/back up,
- și front down/back down.
Acum că am văzut cum funcționează modelele în sens înainte, să aplicăm acum aceste modele în sens invers.
7. O fișă de consultații pentru trecerea de la un Newman la o diagramă liniară: Există doar 4 șabloane de luat în considerare
Utilizând aceste șabloane, putem lua orice proiecție Newman și să lucrăm în sens invers pentru a obține șablonul de linie de legătură corespunzător, iar apoi să desenăm liniuțele și pene.
Iată cele 4 șabloane de proiecție Newman, convertite în diagrame de linie. (În dreapta, veți vedea cum arată când sunt înclinate la 30°). 
Un lucru important de reținut. Așa cum am văzut cu pisica, atunci când privim din partea stângă a moleculei:
- toate grupele din dreapta (R) devin pene, iar
- toate grupele din stânga (L) devin liniuțe
Dacă urmați modelul de a privi molecula din perspectiva stângă, atunci tot ce trebuie să rețineți este să desenați pene în partea dreaptă a diagramei Newman.
8. Determinarea configurației R și S pe proiecțiile Newman: Exemplul #1
Să aplicăm acest lucru la câteva exemple specifice.
În primul rând, să atribuim R/S unui Newman desenat într-o conformație eșalonată cu un singur stereocentru.
Acesta este desenat în forma (front up, back down), așa că vom folosi șablonul 2 de mai sus.
În acest exemplu am desenat șablonul eșalonat (front up, back down), iar apoi am completat legăturile. Observați că grupările din dreapta lui Newman (Br și CH3) au devenit atașate la pene în diagrama liniară.
Ar trebui să obțineți (R) ca și configurație.
9. Determinarea configurației R și S pe proiecțiile Newman: Exemplul nr. 2
În continuare, să ne întoarcem și să facem exemplul nostru inițial (2-bromo-3,4-dimetil pentan).
Este desenat, de asemenea, în conformație eșalonată (față în jos, spate în sus). Așadar, aici vom folosi șablonul nr. 1.
Utilizând aceeași metodă, ar trebui să obțineți (R) pentru stereocentrul care conține Br și (S) pentru stereocentrul de pe carbonul #3. Pentru detalii despre modul în care s-a făcut acest lucru, iată imaginea.
10. Determinarea lui R și S pe un newman cu o conformație eclipsată: Exemplul #3.
Ce se întâmplă dacă molecula se află într-o conformație eclipsată? Încercați-l pe acesta.
Aceasta urmează modelul (față în jos, spate în jos), așa că urmați șablonul #4
Ar trebui să obțineți (3R, 4R). Pentru a vedea detalii despre cum s-a procedat, faceți clic aici.
Concluzie: Determinarea configurațiilor R și S în proiecțiile Newman
Dacă puteți vizualiza cum ar arăta o pisică din față și din lateral, atunci ar trebui să puteți converti o proiecție Newman într-o diagramă liniară. Acesta este primul pas în determinarea R/S pe o proiecție Newman.
Știind că există doar câteva șabloane, vă va fi mai ușor.
După ce o veți face de destule ori, nici nu veți mai avea nevoie de șabloane și s-ar putea să vă dați seama că este mai ușor să o faceți doar în cap.
.