Notación E Y Z para alquenos (+ Cis/Trans) - Química Orgánica maestra

notación E Y Z para alquenos

índice

¿cuándo usamos la notación CIS y trans en anillos?
isomerismo cis-y trans-en alquenos
¡cuidado con los nombres ambiguos cuando el isomerismo geométrico es posible!,
cis– y trans– isomería en los alquenos cíclicos
Cuando «cis» y «trans'» falla: E y Z Notación
E y Z Notación Para Alquenos
Romper los Lazos: El Método de Puntos
Conclusión: E y Z Notación Para Alquenos
Notas
Prueba a Ti mismo!

Este post fue co-escrito con Matt Pierce de Organic Chemistry Solutions. Pregúntale a Matt sobre programar una sesión de tutoría en línea aquí.,

Revisión Rápida: isomerismo cis y trans («isomerismo geométrico») en anillos

anteriormente en nuestra serie MOC sobre cicloalcanos, vimos que una característica clave de los anillos pequeños es que no se pueden girar» de adentro hacia afuera » sin romper los enlaces.

una de las consecuencias más importantes de esto es que puede conducir a la existencia de estereoisómeros, moléculas que comparten la misma fórmula molecular y la misma conectividad, pero tienen una disposición diferente de los átomos en el espacio.

estas dos versiones de 1,2 diclorociclopentano (abajo) son un ejemplo., Tienen la misma conectividad-ambos son 1,2-diclorociclopentano – pero tienen diferentes arreglos de sus átomos en el espacio. Los cloruros están en el mismo lado del anillo en el isómero izquierdo (ambas «cuñas», que salen de la página) y en los lados opuestos (una cuña, una traza) en el isómero derecho.

estas dos moléculas no se pueden interconvertir a través de la rotación del enlace C-C sin romper el anillo (use un kit modelo y pruebe, si lo desea). Por lo tanto, son isómeros.,

Las moléculas que tienen la misma conectividad pero diferente disposición en el espacio se conocen como estereoisómeros.

específicamente, la relación entre las dos moléculas anteriores es la de diastereómeros: estereoisómeros que no son imágenes especulares entre sí.

estas dos moléculas tienen diferentes propiedades físicas: diferentes puntos de ebullición, puntos de fusión, reactividades, características espectrales, etc.

1. ¿Cuándo usamos la notación cis y trans en anillos?,

usamos los Términos CIS-y trans-para denotar la configuración relativa de dos grupos entre sí en situaciones donde hay rotación restringida.

en Nomenclatura, » cis » se utiliza para distinguir el isómero donde dos grupos idénticos (por ejemplo, los dos cloruros en 1,2-diclorociclopentano) están apuntando en la misma dirección desde el plano del anillo, y trans para distinguir el isómero donde apuntan en direcciones opuestas.

un nombre común para estos llamados isómeros «cis-trans» es «isómeros geométricos».,

para que el cis – trans – isomerismo exista en los anillos, necesitamos dos condiciones:

Dos (y solo dos) carbonos cada uno con sustituyentes no idénticos por encima y por debajo del anillo
Los dos carbonos tienen al menos uno de esos sustituyentes en común

en 1,2-diclorociclopentano vimos que C-1 y C-2 tenían sustituyentes no idénticos (H y Cl) por encima y por debajo del anillo, y cada uno tenía al menos un sustituyente en común (de hecho, tienen dos sustituyentes en común: h y Cl ).

Aquí hay otro ejemplo: cis-y trans-1-etil-2-metilciclobutano., Tenga en cuenta que cada uno tiene dos carbonos que cada uno llevan sustituyentes no idénticos por encima y por debajo del anillo (H y CH3; H y CH2CH3). También tienen al menos un sustituyente en común (H). Así que podemos referirnos a cis-1-etil-2-metilciclohexano como el isómero donde los dos hidrógenos apuntan en la misma dirección, y trans donde apuntan en direcciones opuestas.

Si ha cubierto quiralidad, también puede notar un hecho interesante: hay dos formas de dibujar cada uno de los isómeros cis y trans, y no se pueden superponer entre sí., Estos son enantiómeros, por cierto.

así que cis-y trans-no especifican a qué enantiómero (se puede aplicar a cualquiera de ellos). Simplemente describe la configuración relativa de los dos grupos (H en este caso). Si queremos especificar un enantiómero en particular, necesitamos utilizar el sistema Cahn-Ingold-Prelog (CIP) de asignación de configuraciones R y S, que nos proporciona la configuración «absoluta». En ese caso, cis – y trans-es redundante.

debido a que cis– y trans-es relativo, no funciona si los dos carbonos no comparten un sustituyente común. En ese caso también tienes que usar (R) / (S).,

estamos tomando demasiado tiempo para ir a través de los anillos aquí, así que vamos a ilustrar 2 ejemplos donde «cis» y trans» no funciona en los anillos y dejarlo allí.

2. isomerismo cis y trans (isomerismo geométrico) en alquenos

El isomerismo cis-trans también es posible para alquenos. Al igual que en los Anillos Pequeños, la rotación sobre los enlaces pi también está restringida: debido a la superposición «lateral» de los enlaces pi, no se puede girar un enlace pi sin romperlo., Esto contrasta con los enlaces sigma convencionales (enlaces simples) en moléculas acíclicas, donde la rotación libre es posible: testigo 1,2-dicloroetano (abajo a la izquierda).

Por lo tanto, podemos tener moléculas como cis-1,2-dicloroeteno y trans-1,2-dicloroeteno que pueden separarse entre sí debido a sus diferentes propiedades físicas.

También podemos utilizar la nomenclatura cis–trans para distinguir isómeros como el 2-metil-3-hexeno (arriba a la derecha)., En el isómero cis, los dos hidrógenos están en el mismo lado del enlace pi, y en el isómero trans, los dos hidrógenos están en el lado opuesto del enlace.

al igual que con los anillos, el requisito mínimo para el isomerismo cis-trans en alquenos es que cada carbono esté unido a dos grupos diferentes, y que los dos carbonos tengan al menos un sustituyente en común.

al igual que con los anillos, el isomerismo cis-trans no es posible si uno de los carbonos del doble enlace está unido a dos grupos idénticos, como con 1,1-dibromo-1-propeno, a continuación. Pruébelo usted mismo si no está convencido.,

3. Tenga cuidado con los nombres ambiguos donde el isomerismo cis/Trans es posible

una digresión rápida: una consecuencia de nuestra nueva apreciación del isomerismo geométrico es que muchos nombres de moléculas de sonido simple son en realidad ambiguos.

por ejemplo, el descriptor «3-hexeno» no describe inequívocamente una molécula específica. . Para clavar la molécula específica, necesitamos especificar cis-o trans-3-hexeno.,

tenga en cuenta que el 1-hexeno todavía está bien, ya que la posición 1 del 1-hexeno está unida a dos grupos idénticos (hidrógenos) y por lo tanto no es posible isómeros cis-trans.

4. Cis – Trans-isomerismo para alquenos cíclicos

cis-y trans también se pueden aplicar a alquenos en anillos. Por ejemplo, en papel es posible dibujar cis– y trans– ciclohexeno, ya que el enlace pi cumple con los requisitos para cis – trans – isomerismo. En realidad, el trans-ciclohexeno es imposiblemente tenso. Intenta besarte en el coxis., Eso te dará una idea de la tensión involucrada en tratar de acomodar un enlace trans– doble en un anillo de seis miembros .

por esta razón, para tamaños de anillo 7 y inferiores, es Seguro ignorar la escritura «cis» : se asume la configuración.

en tamaños de anillo de 8 y superiores, necesitamos poner un cis-o trans– en el nombre, porque el isómero trans se vuelve factible. (Imagínese tratando de besarse en el coxis si usted tenía el cuello de una jirafa: de repente no es imposible!,)

una solución para cuando «CIS» y «Trans» fallan: el sistema E/Z

vimos que cis y trans fallan en anillos cuando los dos carbonos carecían de un sustituyente común. También falla para alquenos bajo estas circunstancias.

ejemplo: intentar aplicar cis y trans del alqueno a continuación:

Ver el problema?

en ausencia de dos grupos idénticos, no tenemos punto de referencia!

a la izquierda, el cloro es cis a Br y trans A F. ¿pero eso realmente justifica llamar al isómero «cis»? ¿Cómo decidimos?,

lo que necesitamos es alguna forma de determinar prioridades en estas situaciones.

la notación E Y Z para alquenos

afortunadamente, podemos aplicar el sistema de clasificación desarrollado por Cahn, Ingold y Prelog para centros quirales (como se mencionó en este post anterior en la nomenclatura (R) / (S)) para este propósito.

el protocolo es el siguiente:

Cada carbono en el enlace pi está unido a dos sustituyentes. Para cada carbono, estos dos sustituyentes se clasifican (1 o 2) de acuerdo con los números atómicos del átomo directamente unido al carbono. (E. G., Cl > F)
Si ambos sustituyentes clasificados 1 están en el mismo lado del enlace pi, el enlace recibe el descriptor Z (abreviatura de zusammen alemán, que significa «juntos»).
si ambos sustituyentes clasificados 1 están en el lado opuesto del enlace pi, el enlace recibe el descriptor E (abreviatura de Entgegen alemán, que significa «opuesto»).

así que Z se asemeja a » cis «y E se asemeja a» trans». (Nota: no son necesariamente los mismos y no siempre se correlacionan: véase la nota al pie para un ejemplo de un CIS alqueno que es E ., El sistema E / Z es completo para todos los alquenos capaces de isomerismo geométrico, incluyendo los ejemplos de alquenos cis/trans anteriores. A menudo usamos cis / trans por conveniencia, pero E/Z es la forma «oficial», aprobada por la IUPAC para nombrar estereoisómeros de alqueno].

una manera fácil de recordar Z es decir «Zee Zame Zide» en un acento alemán. Mi forma de hacerlo era fingir que la Z significa «zis». Lo que funcione para ti.,

Aquí hay un ejemplo práctico:

al igual que con los centros quirales, la clasificación según el número atómico puede resultar en lazos si nos restringimos meramente a los átomos directamente Unidos a los enlaces pi.

7. Romper lazos: el método de los puntos

por ejemplo, el alqueno a continuación nos presenta un dilema: uno de los carbonos del alqueno está unido a dos átomos de carbono. Entonces, ¿cómo determinamos las prioridades en este caso? ¿Cómo rompemos los lazos?

En el caso de empates, se debe aplicar el método de puntos., Los puntos son marcadores de posición útiles, por lo que me gusta usar este método.

coloque un punto en cada uno de los dos átomos que está comparando.
enumere los 3 átomos a los que cada átomo está unido, en orden de número atómico.
compara las listas, de la misma manera que compararías un juego de tres cartas. Como una mano de (8, 8, 7) vencería (8, 7, 7), por lo que (C, C, H) ritmo (C, H, H).
si las listas son idénticas, mueva los puntos hacia el átomo de mayor prioridad de la lista.
En el primer punto de diferencia, asignar (E O Z).,
si no hay diferencia then entonces los grupos son idénticos, y E / Z no se aplica.

Aquí hay un ejemplo práctico del «método de puntos».

Aquí hay un ejemplo más complejo con múltiples alquenos. En este caso, cada enlace pi es designado por un número con su propia configuración separada E o Z.

OK, esto era mucho. Pero espero que sea útil.

tenga cuidado con un futuro post en el que vamos a entrar en más detalles sobre el «método de puntos».

8., Conclusión: la notación E Y Z para alquenos

cis-trans – está bien para describir estereoisómeros simples de alqueno, pero solo funciona en ciertos casos. Además, solo da configuraciones relativas. El sistema E / Z es completo y describe la configuración absoluta de la molécula.

vea a continuación un ejemplo de un alqueno E que es «cis» y un alqueno Z que es «trans».

solo un recordatorio: este post fue co-escrito por Matt Pierce de Organic Chemistry Solutions. Pregúntale a Matt sobre programar una sesión de tutoría en línea aquí.,

notas

Nota 1: es posible que un alqueno que describiríamos como’ cis ‘ sea E y viceversa.

E/Z es la nomenclatura preferida, más completa, ya que describe la configuración absoluta, mientras que cis-trans-simplemente describe la configuración relativa.

Nota 2: El trans-ciclopropeno, el trans-ciclobuteno y el trans-ciclopenteno nunca han sido sintetizados u observados. el trans-ciclohexeno es una curiosidad de laboratorio, estable a unos pocos grados por encima del cero absoluto. el trans-ciclohepteno tiene una vida media extremadamente corta a temperatura ambiente., el trans-cicloocteno es una molécula estable .