E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener (+ Cis/Trans) - Master Organisk Kjemi

E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener

Innholdsfortegnelse

Når skal vi bruke cis– og trans– Notasjon I Ringer?
cis– og trans– Isomerism I mellom hx og alkener
Se opp for tvetydige navn når geometriske isomerism er mulig!,
cis– og trans– isomerism i syklisk mellom hx og alkener
Når «cis»- og «trans'» mislykkes: E-og Z-Notasjonen
E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener
å Bryte Bånd: Metoden Punkt
Konklusjon: E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener
Notater
Quiz deg Selv!

Dette innlegget ble skrevet sammen med Matt Pierce av Organisk Kjemi Løsninger. Spør Matt om planlegging en online veiledning økten her.,

Rask Gjennomgang: cis– Og trans – Isomerism («Geometriske Isomerism») I Ringer

Tidligere på vår MOC-serien på cycloalkanes, så vi at en viktig funksjon i små ringene er at de kan ikke bli slått «innenfra og ut» uten å bryte båndene.

En av de viktigste konsekvensen av dette er at det kan føre til eksistensen av stereoisomers – molekyler som deler den samme molekylær formel og samme tilkobling, men har et annet arrangement av atomer i verdensrommet.

Disse to versjoner av 1,2 dichlorocyclopentane (nedenfor) er et eksempel., De har samme tilkobling – begge er 1,2-dichlorocyclopentane – men har ulike ordninger for sine atomer i verdensrommet. Den chlorines er på samme side av ringen på venstre hånd isomeren (både «kiler», som kommer ut på siden), og på motsatt side (en kilt, en stiplet) på høyre hånd isomeren.

Disse to molekyler kan ikke være interconverted gjennom rotasjon av C-C bond uten rupturing ringen (bruk en modell kit og prøve, hvis du liker). De er derfor isomerene.,

Molekyler som har samme tilkobling, men med ulike arrangement i verdensrommet er kjent som stereoisomers.

Spesielt, og forholdet mellom de to molekyler ovenfor er at av diastereomers: stereoisomers som ikke er speilbilder av hverandre.

Disse to molekylene har forskjellige fysiske egenskaper – ulike kokende poeng, smelte poeng, reactivities, spektrale egenskaper og så videre.

1. Når Bruker Vi cis – Og trans – Notasjon I Ringer?,

Vi bruke begrepene cis – og trans– for å betegne den relative konfigurasjon av to gruppene til hverandre i situasjoner hvor det er begrenset rotasjon.

I nomenklatur, «cis» er brukt for å skille isomeren der to identiske grupper (f.eks. de to chlorines i 1,2-dichlorocyclopentane) peker i samme retning fra flyet av ringen, og overs for å skille isomeren hvor de peker i motsatte retninger.

Et vanlig navn på disse såkalte «cis-trans» isomerene er «geometriske isomere former».,

for cis – trans – isomerism å eksistere i ringer, vi må to vilkår:

to (og bare to) karbonatomer hver bærer ikke-identiske substituenter ovenfor og nedenfor ringen
to karbonatomer ha minst en av disse substituenter i vanlig

I 1,2-dichlorocyclopentane vi så at C-1 og C-2 hadde hver ikke-identiske substituenter (H og Cl) ovenfor og nedenfor ringen, og de alle hadde minst en substituent i vanlige (faktisk de har to substituenter i felles: H Cl ).

Her er et annet eksempel: cis – og trans– 1-ethyl-2-methylcyclobutane., Merk at de hver har to karbonatomer som hver bærer ikke-identiske substituenter ovenfor og nedenfor ringen (H CH3, H og CH2CH3). De har også minst en substituent i vanlige (H). Så kan vi henvise til cis-1-ethyl-2-methylcyclohexane som isomeren der de to hydrogens peker i samme retning, og trans hvor de peker i motsatte retninger.

Hvis du har dekket chirality, du kan også oppmerksom på et interessant faktum: det er to måter å trekke hver av cis – og trans– isomerene, og de kan ikke bli lagt oppå hverandre., Disse er enantiomers, forresten.

Så cis – og trans – ikke angi som nedbrytingen (det kan brukes til enten). Det er bare å beskrive den relative konfigurasjon av de to gruppene (H i dette tilfellet). Hvis vi ønsker å angi en bestemt nedbrytingen, vi trenger å bruke Cahn-Ingold-Prelog (CIP) system for tildeling R-og S-konfigurasjoner, som gir oss den «absolutte» konfigurasjon. I så fall, cis– og trans – er overflødig.

Fordi cis– og trans– er relativ, at det ikke fungerer hvis de to karbonatomer ikke deler en felles substituent. I så fall er du også nødt til å bruke (R)/(S) .,

Vi tar for lang tid å gå gjennom ringene her, så la oss bare illustrere 2 eksempler der «cis» og trans» fungerer ikke i ringer og la den stå der.

2. cis– og trans – Isomerism (Geometrisk Isomerism) I mellom hx og alkener

cis-trans isomerism er også mulig for mellom hx og alkener. Som i små ringer, rotasjon om pi obligasjoner er også begrenset: på grunn av «side-på» overlapping av pi obligasjoner, man kan ikke rotere en pi bond uten å bryte den., Dette står i motsetning til konvensjonelle sigma-bindinger (enkelt obligasjoner) i acyclic molekyler, hvor fri rotasjon er mulig: vitne 1,2-dichloroethane (under til venstre).

Derfor kan vi ha molekyler som cis-1,2-dichloroethene og trans-1,2-dichloroethene som kan skilles fra hverandre på grunn av deres ulike fysiske egenskaper.

Vi kan også bruke cis–trans-nomenklaturen for å skille isomerene som 2-metyl-3-hexene (over til høyre)., I cis-isomeren, de to hydrogens er på samme side av pi bond, og i trans isomeren, de to hydrogens er på motsatt side av bond.

Som med ringer, minimumskravet for cis-trans isomerism i mellom hx og alkener er at hver karbon er bundet til to forskjellige grupper, og at de to karbonatomer har minst en substituent i vanlige.

Som med ringer, cis-trans isomerism er ikke mulig hvis en av karbonatomer av dobbeltbindingen er festet til to identiske grupper, som med 1,1-dibromo-1-propen, nedenfor. Prøv det for deg selv hvis du ikke er overbevist.,

3. Se opp For Tvetydige Navn Der Cis/Trans Isomerism Er Mulig

En rask digresjon: en konsekvens av vår nyvunne styrking av geometriske isomerism er at mange enkelt-klingende molekyl navn er faktisk tvetydig.

For eksempel, descriptor «3-hexene» ikke entydig beskrive et bestemt molekyl. . For å fastsette spesifikke molekyler, vi trenger å angi cis– eller trans– 3-hexene.,

Merk 1-hexene er fortsatt OK, siden 1-posisjon på 1-hexene er festet til to identiske grupper (hydrogens) og dermed ingen cis–trans isomerene er mulig.

4. Cis– Trans – Isomerism For Syklisk mellom hx og alkener

cis – og trans kan også brukes til mellom hx og alkener i ringer. For eksempel, på papiret er det mulig å trekke cis– og trans– cyclohexene, siden pi bond oppfyller kravene for cis – trans – isomerism. I virkeligheten, trans-cyclohexene er utrolig anstrengt. Prøv å kysse deg selv på halebenet., Det vil gi deg en viss idé om belastningen involvert i forsøk på å imøtekomme en trans– dobbeltbindingen i en seks husket ringen .

på grunn av dette, for ring størrelser 7 og under, det er trygt å ignorere skrive «cis» : konfigurasjonen er lagt til grunn.

På ring størrelser fra 8 og oppover, og vi trenger å sette en cis– eller trans – i navnet, fordi den trans– isomeren blir aktuelt. (Tenk deg å prøvde å kysse deg selv på halebenet hvis du hadde halsen på en sjiraff: plutselig ikke umulig!,)

En Løsning For Når «Cis» og «Trans» Mislykkes: E/Z-System

– Vi så at cis-og trans mislykkes i ringer når to karbonatomer manglet en felles substituent. Det er også mislykkes mellom hx og alkener under disse omstendigheter.

Sak: prøv å søke cis-og trans til alken nedenfor:

Se problemet?

I fravær av to identiske grupper, vi har ingen referanse punkt!

På venstre, klor er cis til Br og trans-F., Men gjør det virkelig rettferdiggjør å kalle isomeren «cis» ? Hvordan bestemmer vi oss?,

Det vi trenger er noen måte å bestemme prioriteter i disse situasjonene.

E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener

Heldigvis, vi kan bruke ranking system utviklet av Cahn, Ingold, og Prelog for chiral sentre (som berørt i dette tidligere innlegget på (R)/(S) – nomenklaturen) for dette formålet.

protokollen er som følger:

Hver karbon i pi bond er festet til to substituenter. For hver karbon, disse to substituenter er rangert (1 eller 2) i henhold til atomic antall atom direkte knyttet til karbon. (eksempelvis., Cl > F )
Hvis begge substituenter rangert 1 er på samme side av pi bond, obligasjonen er gitt descriptor Z (kort for tyske Zusammen, som betyr «sammen»).
Hvis begge substituenter rangert 1 er på motsatt side av pi bond, obligasjonen er gitt descriptor E (forkortelse for tyske Entgegen, som betyr «motsatt»).

Så Z ligner «cis» og E ligner «trans» . (Merk: de er ikke nødvendigvis det samme, og ikke alltid korrelerer: se fotnote for et eksempel på en cis alken som er E ., E/Z-systemet er omfattende for alle mellom hx og alkener i stand til geometriske isomerism, inkludert cis/trans alken eksemplene ovenfor. Vi bruker ofte cis/trans for bekvemmelighet, men E/Z er det «offisielle», IUPAC godkjent måte å nevne alken stereoisomers].

En enkel måte å huske Z er å si «Zee Zame Zide» i en tysk aksent. Min måte å gjøre det på var å late som Z står for «py». Hva som fungerer for deg.,

Her er et praktisk eksempel:

Som med chiral sentre, rangering i henhold til atomnummer kan resultere i bånd hvis vi begrenser oss bare til atomer som er koblet direkte til pi-obligasjoner.

7. Å bryte Bånd: Metoden Prikker

For eksempel, alken nedenfor presenterer oss med et dilemma: en av karbonatomer av alken er festet til to karbon-atomer. Så hvordan kan vi bestemme prioriteter i dette tilfellet. Hvordan kan vi bryte bånd?

I tilfelle av bånd, må vi bruke metoden med prikker., Prikkene er hendig plassholdere som er grunnen til at jeg liker å bruke denne metoden.

Sted en prikk på hver av de to atomer du sammenligner.
Liste 3 atomer hvert atom er knyttet til, i den rekkefølgen atomnummer.
Sammenlign listene, mye som du vil sammenligne et sett med tre kort. Akkurat som en hånd (8, 8, 7) ville slå (8, 7, 7), så ville (C, C, H) slå (C, H, H).
Hvis listene er identiske, flytte punkter utover for å høyeste prioritet atom på listen.
Ved den første punktet i forskjell, tildele (E eller Z).,
Hvis det er ingen forskjell… da grupper er identiske, og E / Z gjelder ikke.

Her er et praktisk eksempel på «metode prikker».

Her er et mer komplisert eksempel med flere mellom hx og alkener. I dette tilfellet hvert pi obligasjonslån er utpekt av et nummer med sin egen E eller w-konfigurasjon.

OK, dette ble langt. Men forhåpentligvis nyttig.

Se ut for en fremtidig innlegg der vi går mer i detalj på «metode prikker».

8., Konklusjon: E-og Z-Notasjon For mellom hx og alkener

cis-trans – er du OK for å beskrive enkle alken stereoisomers, men fungerer bare i enkelte tilfeller. Videre, det gir bare relative konfigurasjoner. E/Z-systemet er omfattende og beskriver den absolutte konfigurasjon av molekylet.

Se under for et eksempel på en E alken som er «cis» og en Z alken som er «trans».

dette er Bare en påminnelse: denne posten ble co-forfattet av Matt Pierce av Organisk Kjemi Løsninger. Spør Matt om planlegging en online veiledning økten her.,

Notater

Merk 1: Det er mulig å ha et alken vi vil beskrive som «cis’ E og vice versa.

E/Z er den foretrukne, mer omfattende nomenklatur siden den beskriver absolutt konfigurasjon, mens cis – trans – beskriver bare i forhold konfigurasjon.

Merk 2: trans-cyclopropene, trans-cyclobutene, og trans-cyclopentene har aldri blitt syntetisert eller observert. trans-cyclohexene er et laboratorium nysgjerrighet, stabil på et par grader over absolutt null. trans-cycloheptene har en svært kort halveringstid ved romtemperatur., trans-cyclooctene er et stabilt molekyl .