Stereochemie
Přednáška č. 2
Stereoisomerie a centrum chirality
přítomen
achirální
Prvek symetrie ( s výjimkou Cn
chirální
nepřítomen
chybí Cn
(může
obsahovat Cn)
COOH
HO
asymetrická
F
Br
OH
COOH
C2
C3H7
HO
Žádný prvek symetrie
• Molekuly s jedním chirálním (stereogenním)
centrem
• Molekuly se čtyřvazným chirálním centrem
C2H5
Br
C3H7
H3C
H3C
Ph
CH3
CH2Ph
CH3
Ph
O
CH2Ph
CH3
Ph
O
H3C
R
CH2Ph
O
CH2Ph
Ph
N
S
P
P
Ph
Si
N
N
C2H5
CH3
Ph
CH2Ph
O
CH2Ph
Enantiomery mohou být nestálé
Mabc
Mabcd X
X
d
OH
H2O
H
R1R2R3P
R1R2R3P
O
H
R1
P
OH
H2O
R2
R3
OH
bipyramidální uspořádání
H
• Molekuly s trojvazným chirálním centrem
Dusíkaté - výjimečně
CH2
Ph
CH2
O
CH3
N
Ph
N
N
CH2
sloučeniny odvozené od prvků ležících ve druhé a třetí řadě periodické tabulky
jako je síra, fosfor, arsen, antimon, apod. , tvoří poměrně stálé konfigurační
izomery.
Konfigurační nomenklatura
• Fischerova D,L nomenklatura
CHO
H
HO
OH
H
H
OH
H
OH
CH2OH
R
R
H
OH
HO
H
CH2OH
CH2OH
D-cukry
L-cukry
CH3
COOH
H
OH
OH
H
COOH
CH3
D nebo L ?
» Molekula ve Fisherově projekci se kreslí tak, že nejdelší
řetězec je umístěn vertikálně.
» Nejvíce oxidovaný konec molekuly je umístěn nahoře
» Jestliže v takto orientovaném vzorci je OH skupina nebo
jiná elektronegativní skupina umístěná na nejnižším
(nejvýše číslovaném) chirálním atomu napravo, jedná se o
D konfiguraci. V opačném případě jde o L-konfiguraci.
COOH
H
OH
COOH
OH
H
CH3
CH3
D-forma
L-forma
C2H5
COOH
CH2
HOOC
C
Ph
H
?
H
C
Ph
H
C
H
C2H5
R,S nomenklatura
1. ligandy (atomy nebo skupiny) se seřadí dle priority
(určení priority viz dále)
a
c
C
d
b
preference: a > b > c > d
2. Na molekulu se pak díváme tak, že naše oko se dívá
na nejméně preferovaný ligand přes chirální atom.
a
c
C
b
d
3. Jestliže ostatní ligandy jsou dle preference seřazeny
po směru hodinových ručiček, jedná se o R izomer,
pokud jsou seřazeny proti směru hodinových ručiček,
jedná se o S izomer.
a
a
c
d
C
C
c
b
S
b
R
d
• Určení priority je dáno šesti základními pravidly,
které je potřeba uplatňovat postupně, jedno po
druhém.
(0) Bližší konec osy nebo roviny má přednost před vzdálenějším
(1) Prvky s vyšším atomovým číslem mají přednost před prvky
s nižším atomovým číslem
(2) Izotopy s vyšším neutronovým číslem mají přednost před
izotopy s nižším neutronovým číslem
(3) Cis uspořádání má přednost před trans; Z před E
(4) Shodné uspořádání chirálních párů S,S nebo R,R má
přednost před neshodným uspořádáním S,R nebo R,S; stejně
tak má M,M nebo P,P přednost před M,P nebo P,M; R,M
nebo S,P má přednost před R,P nebo S,M; M,R nebo P,S má
přednost před M,S nebo P,R; r má přednost před s
(5) R má přednost před S ; M má přednost před P
Pravidlo 1
• Atomy přímo vázané na chirální atom musejí být nejprve
rozlišeny v souladu s pravidlem (1). Pokud není možné rozlišit
podle těchto přímo vázaných atomů, bere se v úvahu u
každého ligandu další nejtěžší atom.
2
OH
OH
H H
CH2OH
ClH2C
Cl
C
H2NH2C
C
H
H
C
H H
Cl
C
H
H
1
C
H
H
NH2
na chirální atom jsou vázány
tři stejné atomy - nemožno
určit konfiguraci
C
H
C
H
C
H
H
C
H
NH2
3
Cl > OH > NH2
konfigurace „R“
CH2OH
OH
HS
HSH2C
H
HOHC
C
H2N
H2C
CH2
CHOH
H
HO
C
C
C
OH
HS
H2C
CH2
OH
H
H
H
C
HO
Dusík je podle pravidla (1)
preferován před uhlíkem
H
H
C
N
1
OH
C
H2N
Dvě stejně substituované atomy
uhlíku, nutno pokračovat po řetězci
na další atom
HS
3
2
H2C
CH2
H
HO
OH
C
C
C
H2N
OH
H
H
4
1
CH2 skupina nesoucí těžší atom síry
má přednost.
Konfigurace R
• Takže je možno určit preferenci mezi některými
běžnými skupinami, např:
• -CH2CH3 > -CH2H
-CH2OH > -CH2NH2
CH2CHFBr > -CH2CHFCl
-
• Pozor! Pravidlo (2) nesmí být použito, dokud nejsou
vyčerpány možnosti pravidla (1):
• -CH2CH2CH3 > -CD2CH2H ale -CH2CD2CH3 > -CH2CH2CH3
• V případě rozvětvení se postupuje po větvi s vyšší prioritou, dokud není
dosaženo rozlišení. Toho musí být dosaženo při nebližší možné příležitosti
3
1
F
g)
H3C
e) f)
d)
CH
CH2
d)
e)
CH
H2C
c)
HS
c)
HS
g)
H3C
CH
CH
b) OH
b)
H2
C
C
C
a)
H2C
OH
a)
C
CH3
C
CH
HS
H2C
H
a)
HO
CH3
b) CH2
c)
CH3
d)
CH
CH3
e)
f)
g)
2
Cl
f)
Br
• Cyklické molekuly, jako např. steroidy bývají většinou nakresleny v rovině a
příslušné substituenty pak znázorněny přerušovanou čarou – α
substituenty (pod rovinou) nebo plným klínem – β substituenty (nad
rovinou).
H
Me
12
11
1
17
Me
9
2
10
3
HO
H
5
4
H
20
H
13
H
16
8 14 15
H
7
6
3(S), 5(S), 8(R), 9(S), 10(S), 13(R), 14(S), 17(R), 20(S)
R*, S* nomenklatura
- Pokud známe relativní, ale neznáme absolutní konfiguraci
H Br
Br
1
H
F
5
nebo
3
H
Cl
H
1
F
5
3
H
1(R*)-brom-3(S*)-chlor-5(R*)-fluorcyklohexan
Cl
H
CIP nomenklatura racemátů
(±)-kyselina vinná = 2RS,3RS-dihydroxyjantarová.
COOH
COOH
HO
OH
OH
COOH
HO
COOH
Procvičování
Určete R,S isomerii na jednotlivých chirálních centrech:
H3C H
OH
HO
H CH3
CHO
OH
OH
CH2OH
HO
H
Cl CH
3
Br
C2H5
H CH3 C2H5
H
H2N
OH
OHC COOEt CH2OH
HOOC
COOH
Cl
OH
H3C
OH
CH2OH
CH3 H
C CH2
H3C
H
C2H5
C2H5
CH2Cl
But
COOH
Cl
OH
H3C
OH
F
Br
CH2OH
H H
C C
H3C
CH3
CH3 H
C C
H
H
C2H5
C2H5
Nakreslete v klínovém uspořádání molekuly tak, aby měly příslušnou chiralitu. Překreslete
pak jednotlivé isomery do Fischerovy a Newmanovy projekce
H
H3C
R
OH H
R
CH2OH H
CH2OH OH
OH
CH3
H3C
S
OH
R
CH3
COOH
OHC
S
OH
S
NH2
COOH
Nomenklatura polysubstituovaných
cyklických sloučenin
Cl
CH3
1
Cl
CH3 Cl
2
2
Cl
1
1
2
2
CH3
1S, 2R
CH3
1S, 2S
1R,2S
1
1R, 2R
trans
cis
Problém
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
1
5
OH
5
3
OH
3
CH3
cis, trans ??
1
CH3
R, S ??
• Beilsteinův systém:
OH
CH3
1
CH3
5
cis-3, cis-5-dimethylcyclohexan-r-1-ol
3
CH3
5
1
CH3
OH
trans-3, trans-5-dimethylcyclohexan-r-1-ol
3
OH
CH3
H3C
cis-3, trans-5-dimethylcyclohexan-r-1-ol
(podle pravidla 4, cis je preferován a označen číslem 3)
E,Z - nomenklatura
Cl
H
H
H
H
Cl
Cl
Cl
trans
cis
preferované skupiny podle CIP
HOOC
H
Br
Cl
Z-3-brom-3-chlorpropenová
kyselina
HOOC
H
Cl
Br
E-3-brom-3-chlorpropenová
kyselina
HO
CH3
CH3
N
N
Ph
HO
Ph
syn izomer
Z izomer
anti izomer
E izomer
H3C
5
1
3
Cl
1-chlor-1Z,3Z,5E-heptatrien
Cl
COOH
C C
HOOC
Cl
E-2,5-dichlorhexa-2,3,4-trien-1,6-dikarboxylová kyselina
Seminář
1. Překreslete do klínového uspořádání
CH3
H
H
Ph
CH3
Br
Br
Cl
H
H
Ph
Br
Ph
CH3
H3C CH3
c
b
a
CHO
CN
COOH
Br
OH
H
Cl
H
D
HO
Br
D
CCl3
D
OH
CH2OH
d
CH2OH
e
CH2OH
f
Určete Z, E izomerii na jednotlivých dvojných vazbách
Cl
J
HOCH2
H
CH3
Br
Cl
CH2OH
CH2Cl
Cl
CH2Cl
Cl
Cl
HOOC
COOH
F
CH3 HOCH2
CH2SH HSH2C
Cl
CH2SH
Nakreslete správné uspořádání substituentů pomocí plného a přerušovaného klínu tak,
aby byla zachována daná konfigurace
H
Me
Me 9 H
3
HO
H
10
5
H
13
20
17
H
14
8H
H
3S, 5S, 8S, 9S, 10S, 13S, 14S, 17S, 20S
Určete konfiguraci chirálních center
H CH3
5
1
D
2
3 Cl
D
Br
D Cl
Cl
O2N
H
CHO
2 NO
3
2
Cl
4 NO
2
CH2OH
Download

null