Como podemos desenhar as projeções de Fischer para um a cinco compostos de carbono?
Por exemplo, digamos que temos pentano-2,3, 4-triol ($ \ ce {CH3-CHOH-CHOH-CHOH-CH3} $; imagem abaixo). Com estrutura em cunha e traço, o grupo do álcool está abaixo do plano para o 2º e 4º carbonos, mas acima do 3º carbono. Como podemos desenhar a projeção de Fischer deste composto?
Eu li um trecho do capítulo sobre carboidratos no livro de Solomon (10ª edição), mas só entendi parcialmente como desenhar as projeções de Fischer, pois é fornecido muito brevemente. Além disso, um resumo a introdução é dada no capítulo 5, mas é apenas para compostos de dois carbonos.
Eu tentei muito, mas não consigo entender como construí-los ou quais são as convenções nas quais eles são feitos. Aparentemente, a web não descreve as projeções de Fischer de maneira muito detalhada, provavelmente porque geralmente são usadas apenas em bioquímica.
Comentários
Resposta
As primeiras coisas a serem observadas ao desenhar as projeções de Fischer são as regras gerais para desenhá-los. A primeira regra geral diz respeito às escolhas de topo e fundo, enquanto a segunda diz respeito a como cada cruz é interpretada.
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Em uma projeção de Fischer, o átomo de carbono com a maior oxidação o estado deve estar mais próximo do topo do que do fundo.
Nos casos em que o estado de oxidação mais alto está no centro ou onde vários carbonos têm o mesmo estado de oxidação mais alto, o segundo mais alto se aplica analogamente e assim por diante.
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Em uma projeção de Fischer, as ligações verticais são sempre consideradas como apontando para trás do plano do papel (ou tela) (hash), enquanto as ligações horizontais são consideradas para apontar na frente (cunha).
Isso é exemplificado na figura 1.
Figura 1: Como as informações estereoquímicas são codificadas nas projeções de Fischer.
Seu composto apresenta um profissional mancha de acordo com essas regras, pois não há mais carbono oxidado. Em vez disso, todos os três carbonos 2, 3 e 4 estão no estado de oxidação $ \ pm 0 $ enquanto os dois terminais estão ambos $ \ mathrm {-III} $ . Para facilitar essa limitação, vou discutir a projeção de Fischer com a molécula relacionada mostrada na figura 2, que tem um carbono terminal oxidado a um ácido carboxílico quebrando a ligação.
Figura 2: ácido L-5-desoxirribônico; uma molécula de substituição com a mesma estereoquímica nos grupos hidroxila centrais.
Para essa molécula, é claro que o ácido deve ser colocado no topo. Descendo cada ligação, precisamos girá-los até que tenhamos a corrente mais longa nas posições verticais e apontando para trás (cf figura 1). Vou deixar você usar um kit de modelagem, caneta e papel ou sua visualização 3D para realizar as transformações reais; o produto final que você deve obter é o seguinte na figura 3.
Figura 3: Projeção de Fischer da molécula na figura 2.
Deve haver pouco debate sobre o ácido carboxílico; e se o grupo carbonila ou o grupo hidroxila está apontando para a esquerda, não importa; podemos girar em torno do título $ \ ce {C {1} -C {2}} $ . Para ver a orientação correta de $ \ ce {C {2}} $ e $ \ ce {C {4}} $ , você pode pegar a fórmula do esqueleto da figura 2 e olhar de cima; para $ \ ce {C {3}} $ você deve olhar de baixo para cima.Descobrimos que todos os grupos hidroxila estão apontando na mesma direção; aqui: à esquerda. Isso significa que minha molécula pode ser vista como um derivado da ribose; e como o grupo hidroxila do carbono assimétrico mais baixo está apontando para a esquerda, ele deriva da L-ribose.
De volta à sua molécula. Não apenas a designação é ambígua (veja acima no estado de oxidação mais alto), mas também é $ C_ \ mathrm {s} $ simétrica, ou seja, aquiral. Desenhei sua molécula junto com seu plano de simetria (tracejado) na figura 4.
Figura 4: A molécula original em questão; 1,5-didesoxirribitol ou (2 R , 3 s , 4 S ) -pentano-2,3,4-triol.
Precisamos escolher arbitrariamente um carbono superior aqui. Por razões de consistência, vamos escolher aquele à esquerda que era um ácido na estrutura anterior (figura 2). Isso significa que temos um trabalho muito fácil de desenhar a projeção Fischer, como já fizemos. É mostrado na figura 5.
Figura 5: Projeção de Fischer do triol mostrado na figura 4.
Podemos ser tentado a atribuir uma configuração L imediatamente, mas lembre-se de que percebemos que a molécula deve ter um plano de simetria. Bem, na projeção de Fischer também; o plano é horizontal e envolve as ligações $ \ ce {HO-C-H} $ do átomo de carbono central. Também podemos virar nosso pedaço de papel ou tela do PC e perceber que podemos combiná-lo perfeitamente com sua imagem espelhada, mostrada na figura 5 à direita do plano espelhado tracejado. Assim, mostramos duas vezes que sua molécula é aquiral, que tanto um grupo hidroxila apontando para a esquerda quanto para a direita no carbono assimétrico mais inferior é possível e que, portanto, atribuir um estereodescritor D / L não tem sentido.
Comentários
- Mas, de acordo com outras fontes, o átomo de carbono que recebe o número um de acordo com a nomenclatura IUPAC é colocado no topo, não aquele com o estado de oxidação mais alto. Além disso, você disse que o ácido carboxílico deveria estar no topo, ele também é numerado um, mas tem o mesmo estado de oxidação III igual ao do metil terminal?
- Muito obrigado jan pela sua resposta. Você pode explicar como podemos girar as amarras até que a corrente mais fina esteja na posição vertical? Além disso, qual é o significado de todos os vínculos apontando para trás?
- Também por que para c3 estamos olhando de baixo e para outros de cima?
- @RaghavSingal Não tenho certeza se é o estado de oxidação ou aquele numerado como o número um. Eu teria que descobrir isso. Observe que os estados de oxidação são assinados, então $ \ mathrm {-III < + I < + III} $
- @RaghavSingal Desenhar as rotações no papel é bastante difícil e deve beneficiá-lo mais se você mesmo tentar.
\ce{...}para algo que não é um produto químico. Pode ter efeitos colaterais indesejados, como você deve ter visto na visualização de edição. Além disso, use a visualização de edição para verificar como suas edições ficarão. Você pode ver a aparência da postagem aqui . Finalmente, a marcação de aspas deve ser reservada para citações.