Cahn-Ingold-Prelog-konvensjonen

Eksempel på anvendelse av CIP-konvensjonen: substituentene er ordnet i henhold til deres prioritet, substituenten med lavest prioritet roteres under bildeplanet, retningen til den sirkulære bevegelsen langs substituentene definerer den absolutte konfigurasjonen.

Den Cahn-Ingold-Prelog-konvensjonen (kort: CIP konvensjon eller ( RS ) system ) anvendes for å beskrive tydelig den romlige anordning av de forskjellige substituenter på atomer eller dobbeltbindinger. CIP-konvensjonen ble foreslått i 1966 av Robert Sidney Cahn , Christopher Kelk Ingold og den sveitsiske nobelprisvinneren Vladimir Prelog og revidert i 1982 av Vladimir Prelog og Günter Helmchen .

Formålet med CIP-nomenklaturen er:

Komplekse molekyler med flere stereosentrere og / eller flere dobbeltbindinger med cis - trans isomerisme kan tydelig identifiseres i sin geometriske struktur av CIP-deskriptorene foran det systematiske IUPAC- navnet.

Prosedyre for å bestemme stereodeskriptorene ved sentre for kiralitets- og pseudokiralitetssentre

Identifisering av sentrene for chiralitet

Først blir molekylets chirale sentre identifisert. Et senter for chiralitet er et atom som har fire forskjellige substituenter . De fleste molekyler har stereosentrere på karbonatomer . Men de kan også forekomme på nitrogen- , svovel- , silisium- eller fosforatomer . Atomer, grupper av atomer eller ensomme elektronpar teller som substituenter . Stereosentrene i strukturformelen er merket med stjerner. Hvert senter for chiralitet blir vurdert individuelt.

Prioritering av substituentene

De første atomene til substituentene direkte i sentrum av kiralitet blir vurdert. Målet er å tildele prioritet 1 til 4 til de 4 forskjellige substituentene.

  1. Atomene som er direkte bundet til det chirale sentrum (disse kalles atomer for den første sfæren) er ordnet i henhold til deres atom- eller atomnummer , med gratis elektronpar som mottar det fiktive atomnummeret 0 og dermed den laveste prioriteten. De andre prioriteringene tildeles fra høyt til lavt ordinaltall (prioritet 1: høyeste ordinaltall, prioritet 2: nest høyeste ordinaltall osv.). Hvis to atomer er forskjellige isotoper av det samme elementet (f.eks. Normalt hydrogen, deuterium og tritium ), har også isotopen med større masse høyere prioritet.
  2. Hvis to eller flere atomer er identiske, erstattes disse individuelle atomer med en liste over alle atomer bundet til dem i den andre sfæren, igjen i rekkefølgen av atomnummeret . Listene sammenlignes med hverandre, hvorved det første forskjellige atomet er avgjørende. Igjen blir prioriteringene tildelt substituentene til sfære 1 i henhold til ordinaltallet (denne gangen for det første forskjellige atomet). (Eksempel: sidekjeden −CH (CH 3 ) 2 har forrang over sidekjeden −CH 2 CH 2 CH 3 )
  3. Hvis listene over atomer i den andre sfæren er identiske, erstattes de enkelte atomer i denne sfæren med en liste over de i den tredje sfæren, i rekkefølgen etter deres ordinære tall. Fortsett som i punkt 2 igjen.
  4. Punkt 3 gjentas i neste sfære til det skilles.
  5. Hvis det ikke er mulig å skille selv når man ser på den siste sfæren (enden av molekylet eller, i tilfelle sykluser, startatomet (se nedenfor)), må ytterligere skillekriterier undersøkes i følgende rekkefølge:
    1. Hvis dobbeltbindinger med forskjellige konfigurasjoner er tilstede i molekylet, har ( Z ) -isomeren høyere prioritet enn ( E ) -isomeren i den første forskjellige posisjonen .
    2. Identiske par deskriptorer i de substituerende atomgruppene har prioritet fremfor forskjellige [for eksempel ( SS ) før ( RS )].
    3. Hvis det er et pseudokiralitetssenter , har ( R ) -konfigurerte atomgrupper prioritet over ( S ) -konfigurerte.

Bestemmelse av deskriptoren

Fordeling av prioriteringer "med klokken" eller "mot klokken"

Substituenten med lavest prioritet 4 er plassert bak bildeplanet. Deretter teller man i en sirkel rundt det aktive senteret fra substituenten med prioritet 1 til prioritet 3. Hvis denne sirkulære bevegelsen løper mot høyre, dvs. med urviseren, er det en ( R ) konfigurasjon ; hvis den løper mot venstre (mot urviseren), det er en ( S ) konfigurasjon. ( R ) er forkortelsen til Latin rectus (straight) og ( S ) fra Latin sinister (venstre).

Fra urviseren, som i tellingen av prioritetene til substituentene for å bestemme konfigurasjonen ( R- eller S- resultater), ikke kan automatisk på rotasjonsvinkelen α eller rotasjonsretningen [(+) eller (-)] til polariseringsplanet for det lineært polariserte lyset som skal lukkes. Eksempler:

  • ( S ) - Alanin har en rotasjonsvinkel α på + 13,0 ° (c = 2 i 5 N saltsyre)
  • ( R ) - Cystein har en rotasjonsvinkel α på + 7,9 ° (c = 2 i 5 N saltsyre)

særegenheter

Dobbeltbindinger og konjugerte systemer

Dobbelt- og trippelbindinger behandles som om det respektive atomet eller gruppen var til stede to eller tre ganger (duplikatatomer). Etter konvensjon har duplikatatomer ingen substituenter i neste sfære. Det skal bemerkes at dobbeltbindinger mellom heteroatomer med minst ett element fra den tredje perioden og utover , i henhold til konvensjonen, betraktes som enkeltbindinger (for eksempel tolkes P = O som P - O). I konjugerte systemer (som aromater ) brukes et fiktivt duplikatatom i stedet for duplikatatomet , hvis atomnummer tilsvarer middelverdien av atomnumrene til atomene som dobbeltbindinger kan trekkes til i mesomere grensestrukturer.

(Carbo) sykluser

Ved sentra for chiralitet på karbosykler blir hver gren av ringen vurdert på alle sfærer til startpunktet er nådd, som bare betraktes som et duplikatatom.

CIP-reglene kan også brukes til entydig bestemmelse av konfigurasjonen av molekyler med chirale akser , chirale plan eller spiralformede strukturer. Hvis et molekyl har flere sentre for chiralitet, karakteriseres hvert av dem i henhold til reglene nevnt ovenfor og oppført i det systematiske navnet.

Molekyler med flere stereogene sentre

Hvis et molekyl inneholder flere stereogene sentre, blir konfigurasjonen til hvert enkelt stereogene sentrum gitt, og posisjonsnummeret i molekylet plasseres foran stereobeskriveren [( R ) eller ( S )]. Hvis alle stereosentrere har samme konfigurasjon, er enten “(all- R ) -” eller “(all- S ) -” foran navnet på forbindelsen .

Programvare for å bestemme den absolutte konfigurasjonen

En rekke kommersielle programvarepakker støtter bestemmelsen av konfigurasjonen av organiske kjemiske molekyler. Dette støttes av kjemiske tegningsprogrammer ChemDraw eller Symyx Draw , blant andre .

Dobbelbindinger: ( E ) eller ( Z ) notasjon

( EZ ) nomenklatur for alkener. CIP-prioriteten til de fire substituentene er
a > b og c > d .
(E) -Alkenes V.1.svg
(Z) -Alkenes V.1.svg

For alkener og lignende dobbeltbindinger i molekyler brukes den samme prosessen for å sette CIP-prioriteringer for alle substituenter på dobbeltbindingen. Det blir deretter sjekket hvordan de to substituentene med høyest CIP-prioritet er i forhold til hverandre på de to atomene i dobbeltbindingen. Når de to substituenter med høyest prioritet er på CIP den samme side (= ecliptically anordnet) på de to tilstøtende atomer i dobbeltbindingen, CIP deskriptoren ( Z ) av det sammen tilordnet denne stereoisomer . Hvis derimot de to substituentene med høyest CIP-prioritet er relativt til hverandre på de to atomene i dobbeltbindingen på motsatt side (= anti- periplanar), tildeles CIP-deskriptoren ( E ) til det motsatte denne stereoisomeren .

Ofte - men ikke alltid! - cis- isomerer er også ( Z ) -isomerer og trans- isomerer er også ( E ) -isomerer. Når det gjelder disubstituerte alkener, må cis- isomeren alltid klassifiseres som ( Z ) -isomeren og trans- isomeren som ( E ) -isomeren.

Programvare for å bestemme ( E ) eller ( Z ) deskriptoren

Et antall kommersielle programvarepakker støtter bestemmelsen av ( E ) - eller ( Z ) -descriptor for alkener og andre grupper av stoffer med lignende dobbeltbindinger, f.eks. B. det kjemiske tegningsprogrammet ChemDraw .

weblenker

Se også

Individuelle bevis

  1. C RS Cahn, Christopher Ingold, V. Prelog: Spesifikasjon av molekylær kiralitet . I: Angewandte Chemie . teip 78 , nr. 8 , 1966, s. 413-447 , doi : 10.1002 / anie.19660780803 .
  2. ↑ Vladimir Prelog, Günter Helmchen: Grunnleggende om CIP-systemet og forslag til revisjon . I: Angewandte Chemie . teip 94 , nr. 8 , 1982, s. 614-631 , doi : 10.1002 / anie.19820940805 .
  3. ↑ a b c d e f Karl-Heinz Hellwich: Stereochemistry : Basic Concepts . Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-71707-2 ( forhåndsvisning i Google-boksøk).
  4. ↑ a b Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: Aminosyrer, peptider, proteiner . Verlag Chemie, Weinheim 1982, ISBN 3-527-25892-2 , s. 30.
  5. ↑ Albert Gossauer: Struktur og reaktivitet av biomolekyler . Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, ISBN 978-3-906390-29-1 , s. 102.
  6. ↑ Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers: Organisk kjemi . Oxford University Press, 2001, ISBN 978-0-19-850346-0 , s. 487.