Izomeria E-Z

Notatia E-Z pentru izomeria geometrică Această material explică sistemul E-Z pentru numirea izomerilor geometrici.

Important! Înainte de a citi acest meterial trebuie să stăpâniți bine izomeria geometrică cis-trans.

Sistemul E-Z Conditii structurale Pentru a obţine izomeri geometrici trebuie să aveţi: 

rotaţie limitată (care implică adesea o legătură carbon-carbon dublă)



două grupuri diferite la capătul din stânga și la capătul din dreapta al legăturii. Nu contează dacă lista de grupuri din partea stângă este aceeași ca şi cea din partea dreapta sau nu.

Problema cu sistemul cis-trans pentru numirea izomerilor geometrici Acest tip de diastereoizomerie apare la compuşii care au un element de structură rigid în moleculă reprezentat printr-un plan determinat de prezenţa unei legături duble sau a unui ciclu; faţă de acest plan, substituenţii care sunt legaţi de doi dintre atomii care definesc acest plan, pot să fie aşezaţi de o parte sau de părţi opuse ale planului. Condiţia ca să apară configuraţii diferite este ca ce doi substituenţi de la fiecare atom de carbon să fie diferiţi: a

a

c C

C

d C

b

a c

C

b

d

b d

c

Când sunt numai doi substituenţi izomerii se numesc cis, cel cu substituenţii de aceeaşi parte şi trans cel cu substituenţii de părţi opuse: H

H C

C

H3C

C.N.I.T.V

CH 3 C

CH 3 H3C cis-2-butena

1

H

H

C

H C

H

trans-2-butena

HOOC

C

HOOC

COOH acid maleic (cis)

H C

C

H COOH acid fumaric (trans)

Să considerăm un caz simplu de izomerie geometrică.

Puteţi să spuneţi care este izomerul cis şi care este izomerul trans doar uitandu-vă la ei. Tot ce trebuie să vă amintiţi este că trans înseamnă "peste" (ca în transatlantic sau transcontinental) şi că cis este opusul. Este așadar simplu să catalogăm cei doi izomeri. Deci, de ce avem nevoie de un alt sistem? Problemele apar atunci când compuşii devin mai complicați. Când sunt mai mulţi substituenţi diferiţi trebuie specificat care sunt în cis şi care în trans: H3C-H 2C

H C

H2C-H 3C

C

H3C

C CH 3

a cis(metil,metil)-3-metil-2-pentena

CH 3

C

H3C b

H

trans(metil,metil)-3-metil-2-pentena

De exemplu, aţi putea numi acesti doi izomeri folosind cis şi trans?

Pentru că tot ce este ataşat la legătura dublă carbon-carbon este diferit, nu există motive concrete la care vă puteţi gândi pentru a spune că unul este cis și altul trans. Sistemul E-Z rezolvă această problemă complet.

Cum funcţionează sistemul E-Z? Vom folosi ultimii doi compuşi ca exemplu pentru a explica cum functioneaza sistemul. Vă uitați la ceea ce este ataşat la fiecare capăt al legăturii duble, la rândul său, şi atribuii celor doua grupuri o "prioritate", în conformitate cu un set de reguli pe care le vom defini intr-un minut.

2

C.N.I.T.V

În exemplul de mai sus, la capătul din stânga a legăturii, se pare că bromul are o prioritate mai mare decât fluorul. Iar în partea dreaptă, se pare că, clorul are o prioritate mai mare decât hidrogenul.

În cazul în care cele două grupe, cu o prioritate mai mare sunt de aceeaşi parte a legăturii duble, izomerul va fi descris ca izomerul-(Z). Deci izomerul s-ar numi (Z)-numele de compus. Simbolul (Z) vine de la un cuvânt german (zusammen), care înseamnă împreună. Dacă cele două grupuri, cu o prioritate mai mare sunt de părţi opuse ale legăturii duble, atunci aceasta este izomerul-(E). ,,E’’ vine de la cuvântul german ,,entgegen’’, ce înseamnă opusul. Deci, cei doi izomeri sunt:

Rezumat  

(E) -: grupurile de prioritate mai mare sunt pe părţi opuse ale legăturii duble. (Z) -: grupurile de prioritate mai mare sunt de aceeași parte a legăturii duble.

Reguli pentru stabilirea priorităţilor Acestea sunt cunoscute ca reguli Cahn-Ingold-Prelog (CIP), numite așa după oamenii care au dezvoltat sistemul.

3

C.N.I.T.V

Prima regula pentru cazuri foarte simple Vă uitați mai întâi la atomii ataşați direct la atomii de carbon la fiecare de la capătul fiecărei legături duble – gândindu-vă la cele două capete separat. 

Atomul care are numărul atomic mai mare are prioritate mai mare.

Să ne uităm la exemplul despre care am vorbit.

Comparaţi numerele atomice ale atomilor anexați pentru a determina prioritățile.

Observaţi că atomii cu o prioritate mai mare sunt de aceeaşi parte a legăturii duble. Asta înseamnă că izomerul este de tip Z. În al doilea caz avem de-a face cu izomeriul de tip E. Mai jos avem reprezentarea a 1,2- dicloroetenă cu izomerii (E)- 1,2- dicloroetenă si Z-1,2- dicloroetenă

4

C.N.I.T.V

Iar acum 2-butena. Aceasta caz adaugă mica complicaţie de a nu avea un atom atașat dublei legături, ci un grup de atomi. În acest caz puteți ignora atomii de hidrogen din grupul CH 3 în întregime. Cu toate acestea, odată cu grupuri mai complicate va trebui să vă faceţi griji cu privire la atomi care nu sunt direct ataşați la legătură dublă. Vom studia această problema in continuare. Iată unul dintre izomerii 2-butenei:

Grupul de CH 3 are prioritate mai mare, deoarece atomul de carbon are un număr atomic de 6, comparativ cu un număr atomic de 1 pentru hidrogen, de asemenea, anexat la legătura dublă carbon-carbon. Izomerul de mai sus are cele două grupuri de prioritate mai mare de părţi opuse ale legăturii duble Izomerul este (E) 2-butenă.

Un plus minor de la regula-izotopii (spre exemplu pe bază de hidrogen) Deuteriu este un izotop al hidrogenului cu o masa atomica relativa de 2. Deuteriu are încă doar 1 proton, deci are încă un număr atomic de 1. Putem presupune astfel ca au aceeasi prioritate. Cu toate acestea, nu este acelaşi lucru ca un atom de hidrogen "obişnuit", deci doi compuşi sunt izomeri geometrici:

În acest caz deuteriu si clorul au prioritate mai mare.Aceasta înseamnă că izomerul stânga din diagrama este izomerul de tip (E) iar cel din dreapta de tip (Z).

5

C.N.I.T.V

Extinderea normelor la molecule mai complicate Să luăm exemplul de mai jos.

În ambele grupuri (câte unul de fiecare parte a legăturii duble) un atom de carbon este ataşat direct la legătura dublă. Cei doi atomi au în mod evident acelaşi număr atomic şi, prin urmare, aceeaşi prioritate. Deci cum procedăm? În acest tip de caz, vă uitați acum la ceea ce este ataşat direct la atomii de carbon(atașati la legatura dublă) din fiecare grup şi compari priorităţile lotului de atomi atașați la acest grup. În grupa CH 3: Atomii atașați la carbon sunt HHH. În grupa CH 3 CH 2: Atomii ataşați direct la carbonul grupei CH 3 sunt CH H. În a doua listă, C este scris primul pentru că are cel mai mare număr atomic. Acum comparați cele două liste atom cu atom. Primul atom din fiecare lista este un H in grupa CH 3 și un C in grupa CH 3 CH 2. C are prioritate mai mare=> grupa CH 3 CH 2 are o prioritate mai mare decât grupa CH 3. Acum uita-vă la celălalt capăt al legăturii duble. Aici este structura din nou.

Din nou, atomii ataşați direct la dubla legatură sunt ambii carboni. Prin urmare, trebuie să ne uităm la ceea ce se ataşază la acești atomi de carbon. În grupa CH2 OH: Atomii ataşați direct la atomul carbon sunt OH H.

6

C.N.I.T.V

În grupa CHO: Atomii ataşați direct la carbon sunt OO H. Oxigenul este numărat de două ori din cauza dublei legaturi. Deci, ceea ce este prioritatea celor două grupuri? Primul atom în ambele liste este un oxigen care nu ajuta. Uită-vă la atomul următor în ambele liste. În grupa CH2 OH este un hidrogen, în grupa CHO este un oxigen. Oxigenul are prioritate mai mare => grupa CHO are o prioritate mai mare decât grupa CH 2 OH. Izomerul este prin urmare unul de tip Z pentru că cele două grupe de prioritate mai mare (CH 3 CH 2 şi CHO), sunt ambele de aceeaşi parte a legăturii. Asta a fost o explicaţie destul de lung doar pentru a face clar cum funcţionează.

Aplicând ceea ce am discutat mai sus vom descoperi că exemplul de mai jos este un izomer de tip Z, cu grupele prioritate dispuse in coltul dreapta jos si stanga jos.

Putem traduce pur cis-trans in E-Z ? Ați putea crede că, pentru cazuri simple cis se va transforma în Z şi trans în E. Vede-ți 1,2-dichloroetena şi 2-butena:

7

C.N.I.T.V

Dar nu este întotdeauna așa! Gândiţi-vă la această moleculă:

Acestă moleculă este în mod clar un izomer cis. Dar gândiți-vă la priorităţi. Cei doi atomi atașați direct sunt carbonul şi bromul. Bromul are prioritate mai mare in partea din dreapta. În partea din stânga grupul CH 3 are prioritate mai mare => grupuri prioritare situate de părți opuse => izomer de tip E nu unul de tip Z.

Realizatori: Elena Violeta Neguț Alin-Constantin Păun Sergiu Stefan Țurlea Alexandru Visarion

8

C.N.I.T.V