Jak możemy narysować projekcje Fischera dla związków o pięciu atomach węgla?
Załóżmy na przykład, że mamy pentan-2,3, 4-triol ($ \ ce {CH3-CHOH-CHOH-CHOH-CH3} $; obraz poniżej). Przy strukturze klina i kreski grupa alkoholowa znajduje się poniżej płaszczyzny dla drugiego i czwartego węgla, ale powyżej płaszczyzny dla trzeciego węgla. Jak możemy narysować projekcję Fischera tego związku?
Przeczytałem fragment rozdziału o węglowodanach w książce Salomona (10. wydanie), ale tylko częściowo zrozumiałem, jak narysować projekcje Fischera, ponieważ podano je bardzo krótko. wprowadzenie znajduje się w rozdziale 5, ale dotyczy tylko związków dwuwęglowych.
Wiele próbowałem, ale nie rozumiem, jak go zbudować ani jakie są konwencje, na podstawie których są wykonane. Najwyraźniej sieć nie opisuje prognoz Fischera w bardzo szczegółowy sposób, prawdopodobnie dlatego, że są one generalnie używane tylko w biochemii.
Komentarze
Odpowiedź
Pierwsze rzeczy, na które należy zwrócić uwagę podczas rysowania rzutów Fischera to ogólne zasady ich rysowania. Pierwsza ogólna zasada dotyczy wyboru „góry” i „dołu”, podczas gdy druga dotyczy interpretacji każdego krzyża.
-
W rzucie Fischera atom węgla o najwyższym utlenieniu stan powinien być bliżej szczytu niż dna.
W przypadkach, gdy najwyższy stopień utlenienia znajduje się w środku lub gdy kilka węgli ma ten sam najwyższy stopień utlenienia, analogicznie stosuje się drugi najwyższy stopień.
-
W rzucie Fischera pionowe wiązania są zawsze uważane za skierowane za papierową (lub ekranową) płaszczyzną (hash), podczas gdy brane są pod uwagę wiązania poziome wskazać z przodu (klin).
Przykładem jest rysunek 1.
Rysunek 1: Jak informacje stereochemiczne są kodowane w projekcjach Fischera.
Twój związek przedstawia profesjonalistę blem zgodnie z tymi zasadami, ponieważ nie ma najbardziej utlenionego węgla. Raczej wszystkie trzy węgle 2, 3 i 4 są w stanie utlenienia $ \ pm 0 $ , podczas gdy dwa końcowe węgle są $ \ mathrm {-III} $ . Aby złagodzić to ograniczenie, omówię projekcję Fischera z powiązaną cząsteczką pokazaną na rysunku 2, w której jeden końcowy węgiel utleniony do kwasu karboksylowego przerywającego więź.
Rysunek 2: kwas L-5-deoksyrybononowy; zastępcza cząsteczka o tej samej stereochemii w centralnych grupach hydroksylowych.
W przypadku tej cząsteczki jest jasne, że kwas należy umieścić na górze. Schodząc w dół każde wiązanie, musimy je obracać, aż uzyskamy najdłuższy łańcuch w pozycjach pionowych i skierowany do tyłu (por. Rysunek 1). Pozwolę ci użyć zestawu do modelowania, długopisu i papieru lub oglądania 3D, aby dokonać rzeczywistych przekształceń; ostateczny produkt, który powinieneś otrzymać, jest następujący na rysunku 3.
Rysunek 3: Projekcja Fischera cząsteczki na rysunku 2.
Niewiele powinno być debat na temat kwasu karboksylowego; i nie ma znaczenia, czy grupa karbonylowa, czy jej grupa hydroksylowa jest skierowana w lewo; możemy obracać wokół obligacji $ \ ce {C {1} -C {2}} $ . Aby zobaczyć prawidłową orientację $ \ ce {C {2}} $ i $ \ ce {C {4}} $ , możesz wziąć wzór szkieletu z rysunku 2 i spojrzeć z góry; dla $ \ ce {C {3}} $ powinieneś patrzeć od dołu.Stwierdzamy, że wszystkie grupy hydroksylowe wskazują ten sam kierunek; tutaj: po lewej stronie. Oznacza to, że moją cząsteczkę można postrzegać jako pochodną rybozy; a ponieważ najniżej asymetryczna grupa hydroksylowa węgla jest skierowana w lewo, pochodzi od L-rybozy.
Wracając do Twojej cząsteczki. Oznaczenie jest nie tylko niejednoznaczne (patrz powyżej na najwyższym stopniu utlenienia), ale jest również $ C_ \ mathrm {s} $ symetryczne, tj. Achiralne. Narysowałem twoją cząsteczkę wraz z płaszczyzną symetrii (przerywaną) na rysunku 4.
Rysunek 4: Oryginalna cząsteczka, o której mowa; 1,5-dideoksyrybitol lub (2 R , 3 s , 4 S ) -pentano-2,3,4-triol.
Musimy tutaj arbitralnie wybrać „górny” węgiel. Ze względu na spójność wybierzmy ten po lewej, który był kwasem w poprzedniej strukturze (rysunek 2). Oznacza to, że narysowanie odwzorowania Fischera jest bardzo łatwe, ponieważ już to zrobiliśmy. Jest to pokazane na rysunku 5.
Rysunek 5: Projekcja Fischera triolu pokazanego na rysunku 4.
Możemy pokusić się o natychmiastowe przypisanie konfiguracji L, ale pamiętajmy, że zdaliśmy sobie sprawę, że cząsteczka powinna mieć płaszczyznę symetrii. Cóż, działa to również w projekcji Fischera; płaszczyzna jest pozioma i obejmuje wiązania $ \ ce {HO-C-H} $ centralnego atomu węgla. Możemy również obrócić kawałek papieru lub ekran komputera i zdać sobie sprawę, że w ten sposób możemy idealnie dopasować go do jego lustrzanego odbicia, pokazanego na rysunku 5 po prawej stronie przerywanej płaszczyzny lustra. W ten sposób dwukrotnie wykazaliśmy, że twoja cząsteczka jest achiralna, że zarówno grupa hydroksylowa skierowana na lewo, jak i na prawo na najniższym asymetrycznym węglu jest możliwa, a zatem przypisanie stereodeskryptora D / L jest bez znaczenia.
Komentarze
- Ale według innych źródeł atom węgla, któremu według nomenklatury IUPAC nadano numer jeden, jest umieszczony na górze, a nie ten o najwyższym stopniu utlenienia. Powiedziałeś również, że kwas karboksylowy powinien znajdować się na górze, jest również numerowany, ale ma ten sam stopień utlenienia III, jak końcowy metylu?
- Dziękuję bardzo jan za odpowiedź. Czy możesz wyjaśnić, jak możemy obracać obligacje, dopóki pierwszy łańcuch nie znajdzie się w pozycji pionowej? Jakie jest też znaczenie tych wszystkich wiązań skierowanych do tyłu?
- Również dlaczego na c3 patrzymy z dołu, a na inne z góry?
- @RaghavSingal Nie jestem pewien, czy to jest stopień utlenienia lub ten numerowany jako numer jeden. Muszę się tego dowiedzieć. Zwróć uwagę, że stany utlenienia są oznaczone, więc $ \ mathrm {-III < + I < + III} $
- @RaghavSingal Rysowanie obrotów na papierze jest raczej trudne i przyniesie Ci więcej korzyści, jeśli spróbujesz tego samodzielnie.
\ce{...}na coś, co nie jest substancją chemiczną. Może mieć niepożądane skutki uboczne, które powinieneś zobaczyć w podglądzie edycji. Ponadto użyj podglądu edycji, aby sprawdzić, jak zakończą się zmiany. Możesz zobaczyć, jak wyglądał post, tutaj . Wreszcie, znaczniki cudzysłowu powinny być zarezerwowane dla cytatów.