E a Z a Zápis Pro Alkenů (+ Cis/Trans) - Mistr Organické Chemie

E a Z a Zápis Pro Alkenů

Obsah

Když používáme cis– a trans– Zápis Do Kroužků?
cis– a trans– Izomerie V Alkenů
Pozor na nejednoznačné názvy kdy geometrické izomerie je to možné!,
cis– a trans– izomerie v cyklických alkenů
Když se „cis“ a „trans'“ selže: E a Z Notace
E a Z a Zápis Pro Alkenů
Vypínací Vazby: Metoda Tečky
Závěr: E a Z a Zápis Pro Alkenů
Poznámky
Kvíz Sami!

tento příspěvek byl spoluautorem Matta Pierce z řešení organické chemie. Zeptejte se Matta na plánování online doučování zde.,

Rychlý přehled: cis– A trans – Izomerie („Geometrické Izomerie“), V Kroužky

Dříve na naší VH series na cykloalkanů, viděli jsme, že klíčovým rysem malých kroužků je to, že nemůže být se obrátil „naruby“ bez porušení vazby.

Jedním z nejdůležitějších důsledkem toho je, že to může vést k existenci stereoizomerů – molekuly, které mají stejný molekulový vzorec a stejnou konektivitu, ale mají různé uspořádání atomů v prostoru.

tyto dvě verze 1,2 dichlorcyklopentanu (níže) jsou příkladem., Mají stejnou konektivitu-oba jsou 1,2 – dichlorcyklopentan-ale mají různá uspořádání svých atomů ve vesmíru. Na chlory jsou na stejné straně kruhu v levém izomer (oba „klíny“, vycházející z stránky) a na protilehlých stranách (jedna zaklíněné, jedna přerušovaná) na pravé straně izomer.

tyto dvě molekuly nelze interkonvertovat rotací vazby C-C bez prasknutí prstence (použijte modelovou sadu a zkuste, pokud chcete). Jsou tedy izomery.,

molekuly, které mají stejnou konektivitu, ale odlišné uspořádání v prostoru, jsou známé jako stereoizomery.

konkrétně vztah mezi oběma molekulami výše je vztah diastereomerů: stereoizomery, které nejsou zrcadlovými obrazy navzájem.

tyto dvě molekuly mají různé fyzikální vlastnosti-Různé body varu, body tání, reaktivity, spektrální charakteristiky a tak dále.

1. Kdy použijeme cis – a trans-notaci v prstencích?,

termíny cis – a trans-používáme k označení relativní konfigurace dvou skupin k sobě v situacích, kdy je omezená rotace.

V nomenklatuře, „cis“ je používán k rozlišení izomerů, kde dvě stejné skupiny (např. dva chlóry v 1,2-dichlorocyclopentane) směřovaly ve stejném směru z roviny kruhu, a trans rozlišit isomery, kde se ukazují v opačných směrech.

běžným názvem těchto tzv.“ cis-trans „izomerů je “ geometrické izomery“.,

aby pro cis – trans – izomerie existují v kroužky, potřebujeme dvě podmínky:

dvě (a pouze dvě) uhlíky každý ložiska non-identické substituentů nad a pod ring
dva uhlíky mají alespoň jeden z těchto substituentů ve společné

V 1,2-dichlorocyclopentane viděli jsme, že C-1 a C-2 každý měl nestejné substituenty (H a Cl) nad a pod kruhem, a každý z nich měl alespoň jeden substituent v běžné (ve skutečnosti mají dva substituenty v časté: H a Cl ).

zde je další příklad: cis – a trans-1-ethyl-2-methylcyklobutan., Všimněte si, že každý z nich má dva uhlíky, které nesou nestejné substituenty nad a pod kroužek (H a CH3; H CH2CH3). Mají také alespoň jeden společný substituent (H). Takže můžeme odkazovat na cis-1-ethyl-2-metylcyklohexanem jako izomer, kde dva vodíky směřují stejným směrem, a trans, kde se ukazují v opačných směrech.

Pokud jste se vztahuje chiralita, můžete také poznamenat, zajímavý fakt: existují dva způsoby, jak čerpat každý z cis – a trans– izomerů, a nemohou být položený na sobě., Mimochodem, to jsou enantiomery.

takže cis – a trans-neurčuje, který enantiomer(může být aplikován na jeden). Je to jen popis relativní konfigurace obou skupin (v tomto případě H). Pokud chceme určit konkrétní enantiomer, musíme použít systém Cahn-Ingold-Prelog (CIP) přiřazování konfigurací R A S, který nám poskytuje „absolutní“ konfiguraci. V takovém případě je CIS – a trans-nadbytečné.

protože cis– a trans-je relativní, nefunguje, pokud dva uhlíky nesdílejí společný substituent. V takovém případě musíte také použít(R)/(Y) .,

jsme příliš dlouho projít kroužky zde, Takže pojďme jen ilustrovat 2 příklady, kde „cis“ a trans “ nefunguje v kroužcích a nechat ji tam.

2. cis– a trans – Izomerie (Geometrická Izomerie) V Alkenů

cis-trans isomerie je možná také pro alkenů. Stejně jako u malých kroužků je také omezena rotace kolem pi vazeb: vzhledem k překrytí „side-on“ vazeb pi nelze otáčet vazbou pi, aniž by ji zlomil., To je na rozdíl od konvenčních Sigma vazeb (jednotlivé vazby) v acyklických molekulách, kde je možná volná rotace: svědek 1,2-dichlorethan (vlevo dole).

proto můžeme mít molekuly, jako je cis-1,2-dichlorethen a trans-1,2-dichlorethen, které mohou být od sebe odděleny kvůli jejich odlišným fyzikálním vlastnostem.

můžeme také použít cis–trans názvosloví odlišit izomery jako je 2-methyl-3-hexene (vpravo nahoře)., V izomeru cis jsou dva vodíky na stejné straně vazby pi a v trans izomeru jsou dva vodíky na opačné straně vazby.

stejně Jako s kroužky, minimální požadavek na cis-trans izomerie u alkenů je, že každý uhlík je vázán k dvěma různým skupinám, a že dva uhlíky mají alespoň jeden substituent společného.

stejně Jako s kroužky, cis-trans izomerie není možné, pokud je jeden z uhlíků dvojné vazby je připojen do dvou stejných skupin, jako s 1,1-dibrom-1-propen, níže. Zkuste to pro sebe, pokud nejste přesvědčeni.,

3. Pozor Na Nejednoznačné Názvy, Kde Cis/Trans Izomerie Je Možné

rychlý odbočka: jeden důsledek toho, že naše nově nabyté zhodnocení geometrické izomerie je, že mnoho jednoduchých znějící molekuly jména jsou ve skutečnosti ambivalentní.

například deskriptor „3-Hexen“ jednoznačně nepopisuje specifickou molekulu. . Chcete– li přibít konkrétní molekulu, musíme specifikovat cis– nebo trans-3-Hexen.,

Všimněte si, že 1-hexene je stále OK, protože 1-poloha 1-hexene je připojen do dvou stejných skupin (vodíky), a tedy žádná cis–trans izomery jsou možné.

4. Cis-Trans-izomerismus pro cyklické alkeny

cis-a trans lze také aplikovat na alkeny v prstencích. Například na papíře je možné kreslit cis– a trans-cyklohexen, protože vazba pi splňuje požadavky na cis – trans – isomerismus. Ve skutečnosti je trans-cyklohexen nemožně napjatý. Zkuste se líbat na kostrč., To vám dá nějakou představu o napětí, které se podílí na pokusu přizpůsobit trans-dvojnou vazbu v šestičlenném kruhu .

z tohoto důvodu je pro velikosti kroužků 7 a níže bezpečné ignorovat psaní „cis“: předpokládá se konfigurace.

Na prsten velikosti 8 a výše, musíme dát cis– nebo trans – v názvu, protože trans– izomer se stává proveditelný. (Představte si, že se snažíte políbit na kostrč, pokud jste měli krk žirafy:najednou není nemožné!,)

Řešení, Když „Cis“ a „Trans“ Selže: E/Z Systému

Jsme viděli, že cis a trans selže v kroužky, když dva uhlíky postrádaly společnou substituent. Za těchto okolností také selže u alkenů.

případ v bodě: zkuste použít cis a trans na Alken níže:

Zobrazit problém?

při absenci dvou identických skupin nemáme žádný referenční bod!

vlevo je chlor cis na Br a trans na F. ale opravdu to ospravedlňuje volání isomeru „cis“ ? Jak se rozhodneme?,

to, co potřebujeme, je nějaký způsob, jak určit priority v těchto situacích.

E a Z a Zápis Pro Alkenů

Naštěstí můžeme použít systém hodnocení vyvinutý Cahn, Ingold a Prelog pro chirální centra (jak se dotkl na to dříve, příspěvek na (R)/(S) nomenklatury) pro tento účel.

protokol je následující:

Každý uhlík v pí vazba je připojen na dva substituenty. Pro každý uhlík jsou tyto dva substituenty seřazeny (1 nebo 2) podle atomových čísel atomu přímo připojeného k uhlíku. (jako., Cl > F )
Pokud jsou oba substituenty zařadil 1 jsou na stejné straně se jí pí vazba, vazba je daný deskriptor Z (zkratka pro německého Zusammen, což znamená „spolu“).
Pokud jsou oba substituenty zařadil 1 jsou na opačné straně pí vazba, vazba je dána deskriptoru E (zkratka pro německého Entgegen, což znamená „naproti“).

takže Z se podobá “ cis „a e se podobá“ trans“. (Poznámka: nejsou nutně stejné a ne vždy korelují: Viz poznámka pod čarou pro příklad cis alkenu, který je E ., Systém E / Z je komplexní pro všechny alkeny schopné geometrického izomerismu, včetně výše uvedených příkladů cis / trans alkenu. Často používáme cis / trans pro pohodlí, ale E/Z je „oficiální“, IUPAC schválený způsob, jak pojmenovat alkenové stereoizomery].

jedním snadným způsobem, jak si zapamatovat Z, je říkat“ Zee Zame Zide “ v německém přízvuku. Můj způsob, jak to udělat, bylo předstírat, že Z znamená „zis“. Cokoliv Pro tebe funguje.,

praktický příklad:

stejně Jako u chirálních center, pořadí podle atomového čísla může mít za následek vazby, pokud se omezíme pouze na atomy přímo připojené k pi dluhopisů.

7. Rozbití vazeb: metoda teček

například Alken níže nám představuje dilema: jeden z uhlíků alkenu je připojen ke dvěma atomům uhlíku. Jak tedy v tomto případě určujeme priority. Jak přerušíme vazby?

v případě vazeb musíme použít metodu teček., Tečky jsou užitečné zástupné symboly, a proto tuto metodu rád používám.

umístěte tečku na každý ze dvou atomů, které porovnáváte.
uveďte 3 atomy, ke kterým je každý atom připojen, v pořadí atomového čísla.
Porovnejte seznamy, podobně jako byste porovnali sadu tří hracích karet. Stejně jako ruka (8, 8, 7) by porazit (8, 7, 7), tak by (C, C, H) porazit (C, H, H).
pokud jsou seznamy totožné, přesuňte tečky směrem ven na atom nejvyšší priority v seznamu.
v prvním bodě rozdílu přiřaďte (E nebo Z).,
pokud není žádný rozdíl… pak jsou skupiny identické a E / z neplatí.

zde je praktický příklad „metody teček“.

zde je složitější příklad s více alkeny. V tomto případě je každá pi vazba označena číslem s vlastní samostatnou konfigurací E nebo Z.

OK, to bylo dlouhé. Ale doufejme, že užitečné.

Dejte si pozor na budoucí příspěvek, ve kterém se podrobněji zabýváme „metodou teček“.

8., Závěr: zápis E A Z pro alkeny

cis-trans-je v pořádku pro popis jednoduchých alkenových stereoizomerů, ale funguje pouze v určitých případech. Kromě toho poskytuje pouze relativní konfigurace. Systém E / Z je komplexní a popisuje absolutní konfiguraci molekuly.

viz níže příklad e alkenu, který je “ cis „a z alkenu, který je“trans“.

jen připomenutí: tento příspěvek byl spoluautorem Matt Pierce z řešení organické chemie. Zeptejte se Matta na plánování online doučování zde.,

poznámky

Poznámka 1: je možné mít Alken, který bychom označili jako “ cis “ jako E a naopak.

E / Z je preferovaná, komplexnější nomenklatura, protože popisuje absolutní konfiguraci, zatímco cis-trans-pouze popisuje relativní konfiguraci.

Poznámka 2: trans-cyklopropen, trans-cyklobuten a trans-cyklopenten nebyly nikdy syntetizovány ani pozorovány. trans-cyklohexen je laboratorní kuriozita, stabilní při několika stupních nad absolutní nulou. trans-cyklohepten má extrémně krátký poločas při pokojové teplotě., trans-cyklookten je stabilní molekula .