立体化学和手性
介绍分配(R)和(S):命名规则
最后更新:2022年12月6日|
分配R和年代配置的命名规则(CIP)
表的内容
- 手性中心和命名的问题
- 命名系统命名手性中心
- 噢,不!我们做什么当# 4后面的不是?
- 分配时,R / S # 4是在前面:一个捷径
- 分配时,R / S # 4是页面的平面上
- 破坏关系的“点技术”
- 结论:分配和CIP R和S
- 笔记
- (高级)引用和进一步阅读
这篇文章是由马特·皮尔斯有机化学解决方案。问马特调度在线辅导会议在这里。
1。手性中心和命名的问题
以前在商务部我们描述对映体:分子相互重叠的镜像。也许最令人难忘的例子是这些“enantiocats”。
这些猫是“手性”:他们缺乏一个平面的对称。
是什么原因导致分子有手性?
最常用的手性源是一个“手性中心”:通常一个四面体碳连着四个不同的“组”或“基”。对于每一个手性中心两个(只有两个!)不同的取代基4上的排列方式不同,产生了两种不同的配置。(如果你不相信只有两个,看看单交换规则]。
这篇文章的目的是介绍和描述我们使用的术语来描述这些配置:(R) / (S)符号,或Cahn-Ingold测前规则。
让我们看一个简单的例子。
这两种分子1-bromo-1-chloroethane。但是他们是不完全相同的分子,以同样的方式,你的左脚鞋子不是完全和你的一样。他们是互相重叠的镜像。我们如何交流这种差异?
一种方法是描述他们的物理属性。例如,尽管这两个分子具有相同的沸点、熔点,并分享其他许多物理性质,他们在大小相等,方向相反的方向旋转平面偏振的光,称为属性光学rotatio (看到旋光性和旋光性)我们可以用(+)1-bromo-1-chloroethane指的异构体偏振光向右旋转(顺时针或“右旋”)和使用(-)1-bromo-1-chloroethane指向左旋转偏振光的异构体(逆时针方向,或“左旋”)。
然而这种命名法存在一个严重的问题。没有简单的关系取代基的排列在一个手性中心和偏振光的方向旋转。另一个解决方案是必要的。
2。卡恩的英格尔德测前对命名手性中心(CIP)系统
解决这个窘境提出了罗伯特•卡恩和弗拉基米尔·克里斯•英格尔德1966年测前。由此产生的“国际马铃薯中心”协议如下:
- 优先考虑周围的四组一个手性中心根据原子序数。原子序数分配优先级最高的# 1,原子序数和最低分配优先# 4。
- 东方的手性中心,# 4优先取代基指向走了从观众。就我们的目的而言,这足以让它仅仅是连接到一个“冲”键。
- 跟踪的路径优先# 1,# 2和# 3。(你忽略这一部分# 4)。
- 如果路径追踪从1-2-3顺时针方向手性中心分配(R)(来自拉丁语,腹直肌)
- 如果路径跟踪逆时针方向手性中心分配(年代)(从拉丁语邪恶的)
- 现在我们有一个更好的方法来描述分子[a]和[B]如上所示。分子[一]命名(R)1-bromo-1-chloroethane,分子[B]命名(年代)1-bromo-1-chloroethane:
我们应该重申,名称(R)和(S)是否毫无关系的分子旋转平面偏振的光顺时针逆时针(+)和(-)。例如最常见的天然氨基酸的配置丙氨酸是(S),但它的旋光性(在酸性水溶液)(+)。
3所示。如果后面的# 4是不?
这似乎很简单!“是吗?”, you might ask.
哦,不。碰巧,有几个疙瘩在路上向确定(R) / (S)一旦我们超越上面的简单的例子。
这些“棘手的案件”分为三个主要类别。
- 如果# 4取代基不是有益的指向远离观众,因为它是在我们上面的例子吗?如果在“前”(即附加到“楔形”债券)或者,上天保佑,在页面的飞机吗?
- 在复杂的情况下分配优先级。我们怎么做一个手性中心的情况下有两个或两个以上相同的原子连接?换句话说,我们如何打破关系?
- 如果分子是我们做什么画了一个奇怪的方式,比如在费舍尔或者纽曼预测吗?
我们不能够完全解决所有这些问题在这篇文章中。但我们当然可以处理# 1和# 2取得一些进展。我们将在以后的帖子中处理# 3。
4所示。# 4取代基时确定R / S前面(即“楔形”):一个捷径
让我们首先考虑下面的分子。这个分子的名称是(R)1-fluoroethanol。这是下面列出优先级分配基于原子序数。在这种情况下F > O > C > H。所以F是# 1,# 4 H。棘手的部分是# 4优先指向出页面的(“楔形”)。
我们如何确定(R) / (S)在这种情况下吗?有两种方法可以做到这一点。
许多教师会告诉你“简单”旋转分子在你的脑海中,# 4的首要任务是破折号。然后你可以分配R或年代在传统的方式。这种“简单”的建议是对于初学者来说不是一件容易的事情。
值得庆幸的是,它在技术上是不必要的执行这样的心理旋转。
这里有一个解决这个问题的办法。当# 4的首要任务是楔你可以反规则。现在我们有两套规则:
是否在# 4的优先级破折号:
- 顺时针=R
- 逆时针=年代
是否在# 4的优先级楔、反向典型的规则:
- 顺时针=年代
- 逆时针=R
R和年代可以很容易地分配到的分子。我还是鼓励你使用一个模型工具和学习如何做到这一点,然而。有机化学更容易理解,更漂亮的,如果你能掌握如何想象四面体碳原子。
5。确定R / S时,# 4组是在页面的飞机吗?
如果# 4论文的首要任务是在平面上,例如一条线吗?在这种情况下是不可能的分配R在传统的方式和S。你会有一个50:50的把它正确的:不太好。再一次,如果你能重新绘制分子在你的头,然后最好这样做。如果你不能这样做可靠,那么你需要学习“交换”的概念。
这是它是如何工作的。交换任何两组一个手性中心将翻转手性中心的配置从R S(反之亦然)。(我们以前讨论过在这里交换“单一规则”]
知道了这一点,我们可以做一个恶作剧。
- 把# 4取代基(页面的平面)和交换它与取代基在后面(如果配置是R,这将切换到美国如果配置是S,这将翻转R .我们需要考虑这3步)。
- 重绘手性中心,并确定R / S的新的手性中心现在有组# 4。
- 不管你有什么结果,翻转其相反的解释,你做一个交换步骤# 1。
这是一个例子。注意,在这里我第一次交换# 4和# 3,但是最主要的一点是两组开关,这样# 4的平面纸。
这个方法总是可以工作,如果你确定准确的四个优先级。(这也适用于情况下当# 4是楔)。
然而,有时我们不处理4的位置不同的附加到一个手性碳原子。例如,它可能有手性碳原子连接到4碳原子。那么,我们如何在这些情况下打破关系?
6。确定CIP优先级:打破“关系”与“点技术”
快速的答案是使用“点技术”。这是它是如何工作的。让我们做它4-ethyl-4-methyloctane(上图)。
- 从手性中心向外去周围的4个原子和优先级(基于原子序数)分配给每一个原子。(有时是有用的画点在每一个原子。)
2。如果有一个领带,附加到每个原子列表点缀降序原子的原子序数。
3所示。每个列表比较,原子的原子。在我们的示例中,由于C > H (C, H, H)优先于(H, H, H) CH3# 4组分配优先级。
4所示。如果仍有领带,将点列表中排名最高的原子(即最高的原子的原子序数)。点是有用的,因为他们帮助你跟踪你在哪里,是很重要的在复杂的例子。
5。在这种情况下,我们一直沿着链。顺便说一下,如果你曾经达到的链不确定差异,这意味着组织是相同的,它毕竟不是一个手性中心。
6。这一点我们有足够的信息来分配(R) / (S)。由于优先# 4是在前面,我们也可以打破”相反的规则”:
7所示。结论:c - R和S分配规则配置
在下一篇文章我们将进入与确定R / S一些棘手的例子,包括如何处理双键,戒指,和同位素。在未来的文章中,我们将进入确定R / S费舍尔和纽曼预测。
感谢马特·皮尔斯,使得本文主要贡献。
问马特调度在线辅导会议在这里。
笔记
(高级)引用和进一步阅读
- 规范的分子手性
r·s·卡恩先生克里斯托弗•英格尔德诉测前
Angew。化学。Int。。1966年,5(4),385 - 415
DOI:10.1002 / anie.196603851
这不是主题上的第一篇论文作者(见。参考文献4和5),但它是一个主要的发布和试图巩固手性在一个地方的所有信息。论述了各种类型的手性化学可能(不只是在四面体碳!)以及如何分配手性明确。 - 地理CIP系统的基本原则和建议修正
博士Vladlmir测前Gunter Helmchen博士和教授
Angew。化学。Int。。1982年21日(8),567 - 583
DOI:10.1002 / anie.198205671
升级到Ref。# 1,地址很多边界情况可能出现在复杂的立体化学的作业。 - 手性化学
弗拉基米尔•测前
1975年诺贝尔演讲,
测前的诺贝尔演讲。诺贝尔演讲有趣的阅读,因为他们给洞察的生命科学家和发现的道路,而很少是线性的。 - “绝对”简单的立体化学
菲利普·s·波
《化学教育1984年,61年(8),666年
DOI:10.1021 / ed061p666
本文描述了一个简单的方法来确定立体化学的四面体碳使用的手,适合本科有机化学的学生。 - 一个简单的手方法c - R和S配置分配给手性碳原子
马丁·p·Aalund和詹姆斯·a . Pincock
《化学教育1986年,63年(7),600年
DOI:10.1021 / ed063p600
后续前面的纸(Ref # 4),但不幸的是它是不完整的! - 一个基于web的立体化学的工具来提高学生的能力吸引纽曼预测和椅子构象和R / S分配标签
Nimesh Mistry,拉维•辛格和杰米•里德利
《化学教育2020年,97年(4),1157 - 1161
DOI:10.1021 / acs.jchemed.9b00688
论述了一个基于web的工具,帮助学生与手性化合物的可视化和立体化学的任务按照命名规则(CIL)。在报纸上看到ref。34的链接。
谢谢。移动点。找不到这个。
很高兴你发现它有用的詹姆斯!
在我研究11年级和12年级,我们度过了一段美妙的有机化学老师教漂亮的概念。此外,我有激情(更多的“研究粉碎”)一般化学和有机化学。到了这样一种程度,这个话题的R和S对映体在内存中仍根深蒂固。虽然我现在在一个完全不同的领域的机器学习和分析在医疗空间行业,主要软件Engg作业。纯粹出于好奇心,我用谷歌搜索了“手性检测机器学习”,瞧! !这样很酷,intereesting论文我遇到他们结合贝叶斯学习和卷积神经网络(ML先进理论)来检测手性纳米粒子。所以毫升在前沿物理学中的应用。神奇的东西:!
大多数人不了解手性直到第二年大学在北美,所以你的曲线
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做什么如果化合物没有表示使用破折号和楔但简单债券线符号或符号扩展吗?
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分子用来解释点技术是贴上3-ethyl-3-methyloctane,然而不分子被命名为4-ethyl-4-methyloctane吗?树枝在四碳…
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我是有困难4在页面的飞机。这种技术很容易。谢谢
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文摘:-
“Keval的方法”是发达的绝对构型的确定手性碳费舍尔投影和Wedge-Dash投影仅仅通过简单的计算。这个方法很容易适用于费雪和Wedge-Dash投影。各种方法确定绝对构型已经开发和发布直到现在,他们中的一些人用手指和手和其他元素交换使用。Keval的方法是采取一个手性碳的第一个方法是一个起源和轴的分支,也纯粹是基于计算的方法绝对构型在哪里找到基于计算的本质答案没有使用手指和手,也没有交换元素。
你的‘谢天谢地
Keval Chetanbhai Purohit
5 th-computer工程、Vishwakarma政府工程学院,
Mo - 7226953531
非常感谢,我现在理解了R / S,它不容易在脑中旋转复合……