Warum sind Allenes chiral?

Chiralität ist eine Eigenschaft von Objekte, bei denen bestimmte Symmetrieoperationen fehlen, insbesondere falsche Rotationen , einschließlich der Spiegelebene und Inversionsoperationen. Beispielsweise fehlt dreidimensionalen chiralen Objekten die Spiegelsymmetrie zu Wikipedia:

Das Merkmal, das am häufigsten die Ursache für Chiralität in Molekülen ist, ist das Vorhandensein eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms.

Dies ist nicht die einzige Ursache für Chiralität. Jedes Molekül mit einer Symmetrie, die niedrig genug ist, um keine Spiegelebene zu haben, ist chiral.

In ähnlicher Weise ist stereogene Zentren müssen keine Kohlenstoffatome (oder irgendwelche Atome) sein, sie müssen nur ein Punkt im Raum des Moleküls sein, der c erzeugt Hiralität für das Molekül. Das zentrale Kohlenstoffatom in Allenen mit niedriger Symmetrie dient diesem Zweck. Dies ist auch ein Beispiel für axiale Chiralität , bei der es sich um eine Chiralität um eine Achse (die $ \ ce {C = C = C} $ -Achse) anstelle einer Achse handelt Punkt (das ist Punkt-Chiralität – die bekanntere Art).

Gefragt und beantwortet, aber ich denke eines „s fehlt, dass Allene nicht planar sind wie Alkene oder Alkine. Sie können sich auf diese Frage beziehen, um eine Erklärung zu erhalten.

Der Diederwinkel zwischen den beiden Halogenen beträgt 90 Grad (idealerweise) Hier ist eine Animation, die hoffentlich eine bessere Ansicht der 3D-Struktur bietet:

Dies führt zu Zwei Spiegelbilder können sich nicht überlagern, was bedeutet, dass das Molekül das Kriterium für die Chiralität erfüllt. Wenn Sie das rechte Molekül um $ 90 ^ \ circ $ drehen, sodass die blauen und weißen Atome oben zusammenfallen, stimmen die grünen und weißen Atome nicht überein.

Im Allgemeinen jedes Allen mit der Formel $ \ ce {R ^ 1R ^ 2C = C = CR ^ 3R ^ 4} $ ist chiral, solange $ \ ce {R ^ 1} \ neq \ ce {R ^ 2} $ und $ \ ce {R ^ 3} \ neq \ ce {R ^ 4} $. In diesem Fall haben wir $ \ ce {H} \ neq \ ce {Br} $ und $ \ ce {H} \ neq \ ce {Cl} $, daher ist die Verbindung in der Frage chiral.

Wenn $ \ ce {R ^ 1} = \ ce {R ^ 2} $ oder $ \ ce {R ^ 3} = \ ce {R ^ 4} $, dann besitzt die Verbindung eine Spiegelebene und ist daher achiral.

Um die bereits berührten Punkte zu erweitern: Der zentrale Kohlenstoff eines Allens ist sp-hybridisiert, was bedeutet, dass er hat 2 halb leere p-Orbitale für pi-Bindungszwecke. Unabhängig davon, welche 2 wir halb leer lassen (px, py oder pz), werden sie senkrecht zueinander stehen, wodurch das nichtplanare Allen entsteht.