Notația E și Z pentru alchene (+ Cis/Trans) - Chimie Organică Master

notația E și Z pentru alchene

cuprins

când folosim cis– și trans– Notația în inele?
cis– și trans– izomerismul în alchene
atenție la nume ambigue atunci când izomerismul geometric este posibil!,
cis– și trans– izomerie în alchene ciclice
atunci Când „cis” și „trans'” nu: E și Z Notația
E și Z Notație Pentru Alchene
Ruperea Legăturilor: Metoda de Puncte
Concluzie: E și Z Notație Pentru Alchene
Note
Quiz-Te!acest post a fost co-autor cu Matt Pierce de Organic Chemistry Solutions. Întrebați-l pe Matt despre programarea unei sesiuni de îndrumare online aici.,

recenzie rapidă: izomerismul cis și trans („izomerismul Geometric”) în inele

Mai devreme în seria noastră MOC pe cicloalcani, am văzut că o caracteristică cheie a inelelor mici este că nu pot fi întoarse „pe dos” fără a rupe legăturile.una dintre cele mai importante consecințe ale acestui fapt este că poate duce la existența stereoizomerilor – molecule care au aceeași formulă moleculară și aceeași conectivitate, dar au un aranjament diferit de atomi în spațiu.aceste două versiuni de 1,2 diclorociclopentan (de mai jos) sunt un exemplu., Ei au aceeași conectivitate – ambele sunt 1,2-diclorociclopentan-dar au aranjamente diferite ale atomilor lor în spațiu. Clorinele se află pe aceeași parte a inelului în izomerul din stânga (ambele „pene”, care ies din pagină) și pe laturile opuse (una înțepenită, una punctată) pe izomerul din dreapta.

Aceste două molecule nu pot fi interconverted prin rotație a legăturii C-C, fără ruperea inelului (utilizați un kit de model și să încerce, dacă vă place). Prin urmare, sunt izomeri.,

moleculele care au aceeași conectivitate, dar aranjament diferit în spațiu sunt cunoscute sub numele de stereoizomeri. în mod specific, relația dintre cele două molecule de mai sus este cea a diastereomerilor: stereoizomerii care nu sunt imagini în oglindă ale celuilalt.aceste două molecule au proprietăți fizice diferite – puncte de fierbere diferite, puncte de topire, reactivități, caracteristici spectrale și așa mai departe.

1. Când folosim cis – și trans-notație în inele?,

folosim termenii cis – și trans-pentru a desemna configurația relativă a două grupuri între ele în situațiile în care există o rotație restricționată.

în nomenclatură, ” cis ” este folosit pentru a distinge izomerul în care două grupuri identice (de exemplu, cele două clorine din 1,2-diclorociclopentan) sunt îndreptate în aceeași direcție față de planul inelului și trans pentru a distinge izomerul unde indică în direcții opuse. un nume comun pentru acești așa-numiți izomeri „cis-trans „este”izomerii geometrici”.,

pentru cis – trans – izomerie să existe în inele, avem nevoie de două condiții:
- două (și numai două) atomi de carbon fiecare rulment non-identice substituenți de mai sus și de mai jos inelul
- cei doi atomi de carbon au cel puțin unul dintre aceste substituenți în comun
În 1,2-dichlorocyclopentane am văzut C-1 și C-2, fiecare a avut non-identice substituenți (H și Cl) de mai sus și de mai jos inelul, și fiecare a avut cel puțin un substituent în comun (de fapt ei au doi substituenți în comun: H și Cl ).iată un alt exemplu: cis– și trans-1-etil-2-metilciclobutan., Rețineți că fiecare are doi atomi de carbon care poartă substituenți identici deasupra și dedesubtul inelului (H și CH3; H și CH2CH3). De asemenea, au cel puțin un substituent în comun (H). Deci ne putem referi la cis-1-etil-2-metilciclohexan ca izomer unde cei doi hidrogeni sunt orientați în aceeași direcție și trans unde indică în direcții opuse.dacă ați acoperit chiralitatea, puteți observa și un fapt interesant: există două moduri de a desena fiecare dintre izomerii cis și trans și nu pot fi suprapuse unul pe celălalt., Acestea sunt enantiomeri, apropo.

deci cis – și trans-nu specifică ce enantiomer(poate fi aplicat fie). Este doar descrierea configurației relative a celor două grupuri (H în acest caz). Dacă dorim să specificăm un anumit enantiomer, trebuie să folosim sistemul Cahn-Ingold-Prelog (CIP) de atribuire a configurațiilor R și S, care ne oferă configurația „absolută”. În acest caz, cis– și trans – este redundantă.deoarece cis și trans sunt relative, nu funcționează dacă cei doi atomi de carbon nu au un substituent comun. În acest caz, trebuie să utilizați și (R)/(s) .,

ne ia prea mult timp pentru a trece prin inele aici, așa că să ilustrăm doar 2 Exemple în care „cis” și trans” nu funcționează în inele și lăsați-l acolo.

2. izomerismul cis și trans (izomerismul Geometric) în alchene

izomerismul cis – trans este posibil și pentru alchene. Ca și în inelele mici, rotația despre legăturile pi este, de asemenea, constrânsă: datorită suprapunerii „laterale” a legăturilor pi, nu se poate roti o legătură pi fără a o rupe., Aceasta este în contrast cu legăturile sigma convenționale (legături unice) în moleculele aciclice, unde este posibilă rotația liberă: martor 1,2-dicloretan (sub stânga).prin urmare, putem avea molecule precum cis-1,2-dicloretenul și trans-1,2-dicloretenul care pot fi separate unul de celălalt datorită proprietăților lor fizice diferite.

putem folosi, de asemenea, nomenclatura cis–trans pentru a distinge izomerii, cum ar fi 2-metil-3-hexena (deasupra dreapta)., În izomerul cis, cei doi hidrogeni sunt pe aceeași parte a legăturii pi, iar în izomerul trans, cei doi hidrogeni sunt pe partea opusă a legăturii.

cu inele, cerința minimă pentru cis-trans izomerie în alchene este că fiecare carbon este legat la două grupuri diferite, și că cei doi atomi de carbon au cel puțin un substituent în comun. ca și în cazul inelelor, izomerismul cis-trans nu este posibil dacă unul dintre carbonii legăturii duble este atașat la două grupuri identice, ca în cazul 1,1-dibromo-1-propenă, de mai jos. Încercați-l pentru tine, dacă nu sunteți convins.,

3. Ferește-te Pentru Nume Ambigue, Unde Cis/Trans Izomerie Este Posibil

O scurtă digresiune: o consecință a noastra dobandita de apreciere a izomerie geometrică este că multe simplu-sondare molecula de nume sunt de fapt ambigue.

de exemplu, descriptorul „3-Hexen” nu descrie fără echivoc o moleculă specifică. . Pentru a distruge molecula specifică, trebuie să specificăm cis– sau trans-3-Hexen.,

Rețineți că 1-hexena este încă OK, din moment ce 1-poziția 1-hexena este atașat la două grupuri identice (hidrogen) și, astfel, nu cis–izomerii trans sunt posibile.

4. Cis-trans-izomerismul pentru alchene ciclice

cis – și trans pot fi, de asemenea, aplicate la alchene în inele. De exemplu, pe hârtie este posibil să se deseneze cis– și trans– ciclohexen, deoarece legătura pi îndeplinește cerințele pentru cis – trans – izomerism. În realitate, trans-ciclohexenul este imposibil de tensionat. Încercați să vă sărutați pe coadă., Asta vă va oferi o idee despre tulpina implicată în încercarea de a găzdui o legătură trans– dublă într-un inel cu șase membri . din acest motiv, pentru dimensiunile inelului 7 și mai jos, este sigur să ignorați scrierea „cis”: configurația este asumată.

la dimensiunile inelului de 8 și mai sus, trebuie să punem un cis– sau trans – în nume, deoarece izomerul trans devine fezabil. (Imaginați-vă că încercați să vă sărutați pe coadă dacă ați avea gâtul unei girafe: dintr-o dată nu este imposibil!,)

o soluție pentru când „Cis” și „Trans” eșuează: sistemul E/Z

am văzut că cis și trans eșuează în inele atunci când cei doi atomi de carbon nu aveau un substituent comun. De asemenea, nu reușește pentru alchene în aceste condiții.

caz în punct: încercați să aplicați cis și trans la alchena de mai jos:

vezi problema?în absența a două grupuri identice, nu avem niciun punct de referință!

în stânga, clorul este cis la Br și trans la F. Dar asta justifică cu adevărat apelarea izomerului „cis”? Cum decidem?,ceea ce avem nevoie este o modalitate de a determina prioritățile în aceste situații.din fericire, putem aplica sistemul de clasificare dezvoltat de Cahn, Ingold și Prelog pentru centrele chirale (așa cum a fost atins în această postare anterioară pe nomenclatura (R)/(S)) în acest scop.

protocolul este următorul:
- fiecare carbon din legătura pi este atașat la doi substituenți. Pentru fiecare carbon, acești doi substituenți sunt clasificați (1 sau 2) în funcție de numerele atomice ale atomului atașat direct la carbon. (de ex., Cl > F )
- Dacă ambele substituenți clasat pe locul 1 sunt pe aceeași parte a pi obligațiuni, obligațiuni este dat de descriptori Z (scurt pentru German Zusammen, care înseamnă „împreună”).
- dacă ambii substituenți clasați 1 se află pe partea opusă a obligațiunii pi, obligațiunii i se dă descriptorul E (prescurtarea de la Entgegen German, care înseamnă „opus”).deci Z seamănă cu ” cis „și E seamănă cu” trans”. (Notă: ele nu sunt neapărat aceleași și nu se corelează întotdeauna: a se vedea nota de subsol pentru un exemplu de alchenă cis care este e ., Sistemul E / Z este cuprinzător pentru toate alchenele capabile de izomerism geometric, inclusiv exemplele cis / trans alchene de mai sus. Noi folosim adesea cis / trans pentru comoditate, dar E/Z este „oficial”, IUPAC aprobat mod de a numi stereoizomeri alchenă].
  
  o modalitate ușoară de a vă aminti Z este să spuneți „Zee Zame Zide” într-un accent German. Modul meu de a face acest lucru a fost pretinzând că Z vine de la „zis”. Orice funcționează pentru tine.,
  
  iata un exemplu practic:
  
  cu centrii chirali, clasament în funcție de numărul atomic poate duce la legături dacă ne-am limita doar la atomi atașat direct la pi obligațiuni.
  7. De exemplu, alchena de mai jos ne prezintă o dilemă: unul dintre carbonii alchenei este atașat la doi atomi de carbon. Deci, cum stabilim prioritățile în acest caz. Cum rupem legăturile?
  
  În cazul legăturilor, trebuie să aplicăm metoda punctelor., Punctele sunt substituenți la îndemână, motiv pentru care îmi place să folosesc această metodă.
  - Plasați un punct pe fiecare dintre cei doi atomi pe care îi comparați.
  - Lista 3 atomi fiecare atom este atașat la, în ordinea numărului atomic.
  - comparați listele, la fel ca și cum ați compara un set de trei cărți de joc. La fel cum o mână de (8, 8, 7) ar bate (8, 7, 7), la fel ar bate (C, C, H) (C, H, H).
  - dacă listele sunt identice, mutați punctele spre exterior către atomul cu cea mai mare prioritate din listă.
  - la primul punct al diferenței, atribuiți (e sau Z).,
  - dacă nu există nicio diferență… atunci grupurile sunt identice și E / Z nu se aplică.
  Iată un exemplu practic al”metodei punctelor”.
  
  Iată un exemplu mai complex cu alchene multiple. În acest caz, fiecare legătură pi este desemnată printr-un număr cu propria configurație separată e sau Z.
  
  OK, acest lucru a fost lung. Dar, sperăm, util.
  
  Ferește-te pentru un post viitor în care vom merge în mai multe detalii cu privire la „metoda de puncte”.
  8., Concluzie: notația E și Z pentru alchene
  
  cis-trans – este OK pentru descrierea stereoizomerilor alchenici simpli, dar funcționează numai în anumite cazuri. În plus, oferă doar configurații relative. Sistemul E / Z este cuprinzător și descrie configurația absolută a moleculei.a se vedea mai jos un exemplu de alchenă E care este „cis” și o alchenă Z care este „trans”.
  
  doar un memento: acest post a fost co-autor de Matt Pierce de Organic Chemistry Solutions. Întrebați-l pe Matt despre programarea unei sesiuni de îndrumare online aici.,
  
  Note
  
  Nota 1: este posibil să avem o alchenă pe care am descrie-o ca ” cis ” be E și invers.
  
  E / Z este nomenclatura preferată, mai cuprinzătoare, deoarece descrie configurația absolută, în timp ce cis – trans – descrie doar configurația relativă.
  
  Nota 2: trans-ciclopropenă, trans-cyclobutene, și trans-cyclopentene nu au fost sintetizate sau observate. trans-ciclohexenul este o curiozitate de laborator, stabilă la câteva grade peste zero absolut. trans-cycloheptene are un timp de înjumătățire extrem de scurt la temperatura camerei., trans-ciclooctene este o moleculă stabilă .
  
  Testează-te!,v>
  
  Click pentru a Flip