Transcript: Configuraţia enantiomerilor. Formule de perspectivă, formule Fischer

Să ne reamintim de lecția trecută că enantiomerii sunt stereoizomeri care au un centru de chiralitate, adică un atom de carbon asimetric,
și care se prezintă ca obiect și imagine în oglindă nesuperpozabile.
Așadar, acești enantiomeri sunt alcătuiți din aceleași atom, care au conectivități identice, însă sunt substanțe diferite.
Diferența constă în felul în care sunt dispuși cei patru substituenți, în acest caz atomul de hidrogen, atomul de brom, gruparea metil și gruparea etil,
în jurul atomului de carbon asimetric, din centrul moleculei, care este un centru de chiralitate.
Pentru reprezentarea enantiomerilor putem folosi fie formulele de perspectivă, cum este cazul aici,
fie proiecții Fischer.
Formulele de perspectivă prezintă două dintre legăturile carbonului asimetric în planul hârtiei.
Sunt cele două legături trasate cu linii normale.
O legătură desenată îngroșat, ca și cum ar ieși din hârtie, reprezintă o legătură îndreptată spre privitor, adică spre noti.
Iar ultima legătură e desenată cu o linie întreruptă, ca și cum ar ieși din planul hârtiei pe cealaltă parte, opusă privitorului.
Primul enantiomer poate fi desenat prin aranjarea celor patru substituenți în orice ordine.
Al doilea enantiomer trebuie desenat ca fiind imaginea în oglindă a primului enantiomer.
Trebuie să avem grijă ca atunci când desenăm formulele de perspectivă, cele două legături reprezentate prin linii simple, drepte, în planul hârtiei, să fie adiacente una față de cealaltă,
adică să nu fie o linie îngroșată sau o linie întreruptă între ele, să le despart.
Dar pentru că formulele de perspectivă sunt mai greu de reprezentat, adică durează destul de mult timp, s-au introdus formulele de proiecție Fischer.
Emil Fischer, un chimist german, este cel care a introdus aceste formule de proiecție spre finalul anilor 1800 pentru a reprezenta aranjamentul tridimensional al grupelor de atom legate de un carbon asimetric.
În proiecția Fischer, atomul de carbon asimetric e reprezentat, de obicei, ca punct de intersectie între două linii perpendiculare.
Deci aici este atomul de carbon asimetric.
Liniile orizontale reprezintă legături care sunt proiectate în afară a planului hârtiei, preprivitor,
iar liniile verticale reprezintă legăturile care sunt proiectate în partea opusă a planului hârtiei, depărtându-se de privitor.
Catena de carbon a moleculei se desenează, de obicei, vertical cu primul atom de carbon al catenei, C1, în vârful catenei.
Primul enantiomer poate fi desenat prin aranjarea acelor patru atom sau grupe de atom în orice ordine.
Al doilea enantiomer se desenează schimbând între ei doi dintre atom sau grupuri de atom.
Bun, deci știm acum cum să reprezentăm enantiomerii unei molecule.
Însă, cum îi putem recunoaște între ei?
Ca să știm la ce stereoizomer ne referim atunci când e vorba de un compus precum doi bromobutani.
Avem nevoie de o modalitate de a denumi fiecare enantiomer în parte.
De fapt, avem nevoie de denumit care să indice configurația, adică felul în care sunt aranjați cei patru substituenți în jurul atomului de carbon asimetric.
Pentru aceasta se utilizează literele R și S.
În cazul oricărei perechi de enantiomeri cu un atom de carbon asimetric, un enantiomer va avea configurația R și un enantiomer va avea configurația S.
R vine de la rectus, din limba latină, și înseamnă dreapta.
Iar S vine de la sinister, tot din latină, și înseamnă stânga.
Acesta se mai numește sistemul RS.
Și acum, haideți să vedem pașii pe care trebuie să-i urmăm pentru a determina configurațiile înantiomerilor conform sistemului RS.
Avem modelul tridimensional al unui compus cu un centru de chiralitate și cu patru substituenți diferite.
Mai întâi, trebuie să ordonăm atomii sau grupurile de atom legate direct de carbonul asimetric în funcție de prioritățile lor.
Prioritatea e determinată de numerele atomice ale atomilor legați direct de carbonul asimetric.
Cu cât e mai mare numărul atomic, cu atât e mai mare prioritatea.
Însă, uneori se întâmplă, cum e cazul 2-butanolului, să fie legați direct atomii dentici.
În exemplul 2-butanolului, vedem că atât gruparea metil cât și gruparea etil sunt legate de carbonul asimetric cu câte un atom de carbon.
În acest caz, trebuie să luăm în considerare numerele atomice ale celor legați atomi din grupele metil și etil.
În grupa metil, carbonul e legat numai de atom de hidrogen, însă în grupa etil, carbonul e legat și de un atom de carbon,
care are numărul atomic Z egal cu 6, evident mai mare decât numărul atomic al hidrogenului, care e 1.
Astfel, grupa etil va avea prioritate mai mare decât grupa metil.
Bun, acum avem prioritățile.
În continuare, orientăm molecula în așa fel încât atomul sau grupul de atomi cu prioritatea cea mai mică, adică cu prioritatea 4,
să fie direcționat cât mai departe de privitor.
Pentru asta, ne imaginăm că am ține un model al moleculei în mână.
Ținem de atomul din partea de sus, în cazul nostru e cel cu prioritatea 1,
și învărtim molecula până ce atomul cu prioritatea cea mai mică, adică 4, ocupă această poziție.
Deși, cei 3 atomi de jos și-au schimbat fiecare poziția.
Acesta s-a mutat aici, 3-ul în locul 2-ului, iar 2-ul s-a mutat în locul celui cu prioritate 4.
Și acum trasăm o săgeată imaginară de la atomul cu prioritatea cea mai mare, adică cu prioritatea 1,
către atomul cu următoarea prioritate, către 2.
Dacă săgeata merge în sensul acelor de ceasornic,
atunci carbonul asimetric are configurația R.
Dacă săgeata merge în sensul opus a celor de ceasornic,
atunci carbonul asimetric are configurația S.
Am zis că R și S reprezintă dreapta și stânga, după denumirile din latino.
Ca să nu uitați cum e cu săgețile și cu acele de ceasornic și cu stânga și cu dreapta,
imaginați-vă volanul unei mașini.
Asta va fi foarte ușor pentru aceia dintre voi care sunteți șoferi deja.
Pentru a întoarce mașina la dreapta, trebuie să trageți volanul în jos, în sensul acelor de ceasornic.
Iar pentru a întoarce mașina către stânga, trebuie să trageți volanul în jos, în sensul opus a celor de ceasornic.
Haideți să vedem acum care dintre enantiomeric 2-bromobutanolui are configurația R și care are configurația S.
Stabilim prioritățile substituenților în ordinea descrescătoare a numerelor atomice ale atomilor legați direct de carbonul asimetric.
Bromul are numărul atomic Z egal cu 35, deci are prioritatea 1.
Gruparea etil are prioritatea 2, gruparea metil are prioritatea 3, iar hidrogenul are prioritatea 4.
Dacă atomul cu prioritatea 4 e deja legat printr-o linie întreruptă, adică se află cel mai departe de privitor în afara planului hârtiei,
tesenăm săgeata pornind de la atomul cu prioritatea 1 la atomul cu prioritatea 2.
Așadar, acest enantiomer are configurația S, deci se numește S2-bromobutan.
Iar celălalt enantiomer are configurația R, deci se numește R2-bromobutan.
Când tesenăm săgeata de la atomul cu prioritatea 1 la cel cu prioritatea 2, putem tesena peste atomul cu prioritatea cea mai mică,
deci avem voie să tesenăm peste 4, însă niciodată peste 3.
Așadar, avem aici R1-cloroetanolul.
Haideți să luăm și exemplul 2-butanolului.
Gruparea hidroxil are prioritatea 1, gruparea etil prioritatea 2, gruparea metil prioritatea 3, iar hidrogenul are prioritatea 4.
Orientăm molecula în așa fel încât hidrogenul să fie cel mai departe de privitor, adică în locul grupării metil.
Astfel, molecula va arăta așa.
Tesenăm săgeata și vedem că este vorba de S2-butanol.
Acum, haideți să determinăm configurația unui compus desenat ca proiecție Fischer.
Stabilim prioritățile atomilor sau grupelor de atom legate de carbunul asimetric.
Și în cazul în care atomul cu prioritatea cea mai mică, adică 4, este pe linia verticală,
așa cum se întâmplă în acest exemplu,
atunci regula cu săgeata și acele de ceasornic e aceeași ca în cazul formulelor de perspectivă.
Dacă săgeata merge în sensul acelor de ceasornic, atunci e vorba de enantiomerul R, deci R1-cloroetanol.
Iar dacă săgeata merge în sensul opus a acelor de ceasornic, atunci e vorba de enantiomerul S, deci S1-cloroetanol.
Observați că am deseneat săgeata peste atomul cu prioritatea 4 și nu peste cel cu prioritate 3.
Însă în cazul în care atomul cu prioritatea 4 se află pe linia orizontală, atunci lucrurile stau exact pe dos.
Adică dacă săgeata merge în sensul acelor de ceasornic, nu mai e vorba de enantiomerul R, ci de enantiomerul S.
Așadar, acesta este enantiomerul S2-butanol, iar acesta este R2-butanol.
Am văzut lecția aceasta, cum reprezentăm enantiomerii și cum le putem determina configuratia.
Însă nu știm încă de ce e atât de important să facem diferența între enantiomerii R și S.
Lecția viitoare vom vorbi despre proprietățile și importanța enantiomerilor.