Wzór przestrzenny, wzór Newmana i wzór koziołkowy stosuje się do pokazania konformacji wynikających z obrotu względem wiązania C-C

(1)

wzó r szkiele towy

przestr zenny w konformacji naprzemianległej

koziołkowy w konformacji naprzemianległej

Newmana w konformacji naprzemianległej

przestr zenny w konformacji napr zeciwległej

koziołkowy w konformacji naprzeciwleg łej

Newmana w konformacji naprzeciwległej

ustawienie cząsteczki do sporządzenia

wzoru Fisch era

wzór Fischer a

Na wzorze szkieletowym nie pokazuje się atomów wodoru.

Wzór przestrzenny, wzór Newmana i wzór koziołkowy stosuje się do pokazania konformacji wynikających z obrotu względem wiązania C-C.

Niebieskim kolorem zaznaczono wiązania leżące w płaszczyźnie.

(2)

Problem 1

Oznaczyć centra asymetrii (asymetryczne atomy węgla) gwiazdką (*) i narysować wszystkie stereoizomery na wzorze:

1. przestrzennym 2. Fischera 3. szkieletowym 4. Newmana

5. koziołkowym (jeśli ma zastosowanie)

Rozwiązanie wzór 1

Występuje stereoizomer o konfiguracji absolutnej (R) i stereoizomer o konfiguracji absolutnej (S)

Ponumeruj podstawniki przy asymetrycznym atomie węgla zgodnie z regułami Cahna-Ingolda-Preloga (wykład pt. :Stereoizomeria, slajd 7).

Wzór przestrzenny

1. Podstawnik nr 4 umieść na wiązaniu „kreskowanym”. Wtedy będzie ulokowany jak najdalej od obserwatora, tj. za płaszczyzną przechodzącą przez asymetryczny atom węgla (niebieski) oraz dwa podstawniki

(niebieskie). W takiej sytuacji, zgodnie z konwencją Cahna-Ingolda-Preloga, rodzaj konfiguracji absolutnej wynika z kierunku drogi: 123 (od podstawnika nr 1, przez podstawnik nr 2, do podstawnika nr 3.)

2. Podstawniki 1, 2 i 3 rozmieść na pozostałych wiązaniach w taki sposób, aby kierunek drogi: 123 był:

 zgodny ze wskazówkami zegara, kiedy rysujesz wzór stereoizomeru (R),

 niezgodny ze wskazówkami zegara, kiedy rysujesz wzór stereoizomeru (S).

Uwaga. Rozmieszczanie podstawników 1, 2 i 3 możesz rozpocząć od dowolnego wiązania, np.:

lub , ale staraj się wybierać takie rozmieszczenia podstawników, aby łańcuch węglowy leżał w płaszczyźnie (taka umiejętność będzie pomocna przy rysowaniu pozostałych rodzajów wzorów).

(3)

Wzór Fischera

1. Podstawnik nr 4 umieść na linii pionowej (dolnej lub górnej). Wtedy będzie ulokowany jak najdalej od obserwatora, tj. za płaszczyzną przechodzącą przez asymetryczny atom węgla (niebieski). W takiej sytuacji, zgodnie z konwencją Cahna-Ingolda-Preloga, rodzaj konfiguracji absolutnej wynika z kierunku drogi:

123 (od podstawnika nr 1, przez podstawnik nr 2, do podstawnika nr 3.)

lub

2. Podstawniki 1, 2 i 3 rozmieść na pozostałych liniach w taki sposób, aby na przeciwległej linii pionowej znajdował się podstawnik węglowy i aby jednocześnie kierunek drogi: 123 był:

o wariant A-(R) lub wariant B-(R)

o wariant A-(S) lub wariant B-(S)

3. Jeśli najdłuższy łańcuch węglowy związku nie jest rozmieszczony w pionie wzoru Fischera (jak wymaga konwencja Fischera), to wykonaj następującą operację:

a. podstawnik węglowy umieszczony na linii pionowej „przytrzymaj” i pozostaw w tym ułożeniu,

b. pozostałe podstawniki obróć względem wiązania łączącego podstawnik węglowy umieszczony na linii pionowej (ten, za który „trzymasz”) z asymetrycznym atomem węgla, aby najdłuższy łańcuch węglowy związku był rozmieszczony w pionie wzoru Fischera.

Uwaga: nie rozrywaj żadnych wiązań podczas tej operacji.

b1. wariant A-(R) po obrocie (tetraedru) o 60 zgodnie ze wskazówkami zegara

CO²₂H

(R)

CH₃

3

OH₁

H4 b2. wariant B-(R) po obrocie (tetraedru) o 60 niezgodnie ze wskazówkami zegara

b3. wariant A-(S) po obrocie (tetraedru) o 60 niezgodnie ze wskazówkami zegara

CO² ₂H

(S)

CH₃

3

H⁴ HO¹

b4. wariant B-(S) po obrocie (tetraedru) o 60 zgodnie ze wskazówkami zegara

Sprawdź konfigurację absolutną po tej operacji. Musi być taka sama jak przed jej wykonaniem.

4. Jeśli zgodna z nomenklaturą numeracja łańcucha głównego (tego rozmieszczonego w pionie) nie przebiega w kierunku od góry do dołu, to obróć wzór Fischera w płaszczyźnie o 180.

 wariant A-(R) z pkt. (3.b2) po obrocie w płaszczyźnie o 180 CH₃

3

CO₂H (R)

H4 OH₁

2

; teraz jest to ten sam wzór, co w pkt. (3.b1)

wariant B-(S) z pkt. (3.b4) po obrocie w płaszczyźnie o 180 teraz jest to ten sam wzór, co w pkt. (3.b3)

(4)

Wzór szkieletowy

1. Podstawnik nr 4 umieść na wiązaniu „kreskowanym”. Wtedy będzie ulokowany jak najdalej od obserwatora, tj. za płaszczyzną przechodzącą przez asymetryczny atom węgla (niebieski) oraz dwa podstawniki (niebieskie). W takiej sytuacji, zgodnie z konwencją Cahna-Ingolda-Preloga, rodzaj konfiguracji absolutnej wynika z kierunku drogi: 123 (od podstawnika nr 1, przez podstawnik nr 2, do podstawnika nr 3.)

2. Podstawniki 1, 2 i 3 rozmieść na pozostałych wiązaniach w taki sposób, aby łańcuch węglowy był rozmieszczony w płaszczyźnie, w której leży asymetryczny atom węgla i kierunek drogi: 123 był:

3. Jeśli podstawnik nr 4 jest atomem wodoru, to sporządzony wzór szkieletowy potraktuj jak wersję roboczą i usuń ten atom wodoru (bo taka jest konwencja wzoru szkieletowego), a wiązanie C*-podstawnik umieść w linii pionowej.

i

(5)

Wzór Newmana

1. Posługuj się wzorem konformacji naprzemianległej. Pamiętaj, aby (w razie potrzeby) obracać tylko jednym atomem węgla (przednim lub tylnim, dowolnie wybranym) i zawsze w tym samym kierunku (dowolnie wybranym). Wtedy nie pogubisz się w dokonanych przez siebie zmianach

konformacyjnych.

2. Jeśli nie jest powiedziane inaczej, pokaż konformację względem wiązania: asymetryczny atom węgla – sąsiedni atom węgla o hybrydyzacji sp³.

3. Narysuj wzór Newmana przedstawiający widok wzdłuż wiązania: asymetryczny atom węgla –

podstawnik nr 4, patrząc od strony asymetrycznego atomu węgla. Podstawniki 1, 2, i 3 rozmieść w taki sposób, aby kierunek drogi: 123 był:

 niezgodny ze wskazówkami zegara, kiedy rysujesz wzór stereoizomeru (S),

4. Zaznacz wiązanie asymetryczny atom węgla – sąsiedni atom węgla o hybrydyzacji sp³ (we wzorach poniżej wiązanie to jest pogrubione) i spójrz na wzór wzdłuż tego wiązania od strony asymetrycznego atomu węgla

stereoizomer (R) , stereoizomer (S)

5. Narysuj widok z zaznaczonego kierunku patrzenia

stereoizomer (R) , stereoizomer (S)

Inny sposób jest podany dalej (s. 7, wzór Newmana). Jest on bardziej pomocny przy rysowaniu wzoru Newmana cząsteczki zawierającej np. dwa centa asymetrii.

(R)

(6)

Wzór koziołkowy

1. Pokaż konformację naprzemianległą względem wiązania:

asymetryczny atom węgla – sąsiedni atom węgla o hybrydyzacji sp³.

*

2. Rozmieść podstawniki, których położenie nie budzi wątpliwości.

3. Na wiązaniach leżących w płaszczyźnie umieść podstawniki węglowe i podstawniki przy asymetrycznym atomie węgla ponumeruj zgodnie z hierarchią Cahna-Ingolda-Preloga.

(patrz, relacja między wzorem przestrzennym i wzorem koziołkowym) 4. Rozmieść pozostałe podstawniki na asymetrycznym atomie węgla:

 jeśli podstawnik nr 4 znajduje się na wiązaniu skierowanym za płaszczyznę, wtedy kierunek drogi 123 jest zgodny z ruchem wskazówek zegara i oznacza konfigurację absolutną (R) (bo jest spełniona konwencja Cahna-Ingolda-Preloga)

 jeśli podstawnik nr 4 znajduje się na wiązaniu skierowanym przed płaszczyznę, wtedy konwencja Cahna-Ingolda-Preloga nie jest spełniona; konfiguracja absolutna jest przeciwna niż by to wynikało z kierunku drogi 123.

(7)

Wzór nr 2

Wzór przestrzenny

Wzór Fischera

i

Wzór szkieletowy

i

Wzór Newmana

i

Wzór koziołkowy

i

(8)

wzór nr 3 Sposób postępowania jest pokazany na przykładzie stereoizomeru (R,R). Takie same operacje wykonaj w celu narysowania wzorów pozostałych

stereoizomerów.

wzór przestrzenny

wzór Fischera

Wzór szkieletowy

wzór Newmana możesz patrzeć na wiązanie C-C z lewej lub z

prawej strony, ale zawsze prostopadle do tego wiązania

wzór koziołkowy

(9)

Problem nr 1

Problem nr 2

Relacja między różnymi rodzajami wzorów

(10)

Rysunek pomocniczy

(11)

Sprawdzić, które wzory przedstawiają te same związki, izomery konstytucyjne lub stereoizomery (tj. izomery cis/trans, enancjomery lub diastereoizomery).