Cahn-Ingold-Prelog prioriteitsregels
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
De Cahn-Ingold-Prelog prioriteitsregels zijn een set van regels in de organische chemie waarmee in volgorde van belangrijkheid in het deelgebied van de stereochemie de oriëntatie rond een asymmetrisch centrum of isomeren rond een dubbele binding in een molecuul worden beschreven, zoals in alkenen.
De set regels is genoemd naar Robert Sidney Cahn, Christopher Ingold en Vladimir Prelog. De set regels wordt ook wel aangeduid als CIP-regels of CIP-conventie.
Inhoud |
[bewerk] Chiraal Centrum
Atomen die fungeren als asymmetrisch centrum worden chiraal genoemd. Ieder atoom dat aan het chirale atoom of in een dubbele band gebonden is heeft een CIP-prioriteit die in eerste instantie gekoppeld is aan het atoomnummer. Ofwel, hoe hoger het atoomnummer, hoe hoger de prioriteit. Als bewust naar isotopen gekeken wordt hebben de zwaardere isotopen een hogere prioriteit.
Als twee atomen aan het chirale centrum dezelfde prioriteit hebben, wordt naar het volgende atoom gekeken. De verschillende groepen die aan dit atoom gebonden zijn worden stuk voor stuk met elkaar vergeleken. Eerst de atomen met de hoogste prioriteit, dan de lagere prioriteiten. Als geen verschil gevonden wordt, dan wordt het proces voor de atomen met de hoogste prioriteit herhaald. Als het einde van het molecule bereikt wordt zonder dat een verschil gevonden is, wordt teruggegaan naar het laatste punt waar een hoogste prioritiet gevolgd werd, en wordt de op een na hoogste prioriteit gevolgd. Als er dubbele of drievoudige banden optreden wordt gedaan alsof het betreffende atoom aan twee, respectivelijk drie, gelijke groepen gebonden is.
- Voorbeelden:
- -CH2OH heeft een hogere prioriteit dan -C(CH3)3 (Want O (Z = 8) heeft een hogere prioriteit dan C (Z = 6) op het tweede atoom)
- -CH(CH3)2 heeft een hogere prioriteit dan -CH2CH2OH
- -HC=O heeft een hogere prioriteit dan -CH(CH3)OH
- -CH2CH2CH3 heeft een hogere prioriteit dan -CH(CH3)D, hoewel -CH2D heeft een hogere prioriteit dan -CH3
Nadat de prioriteiten van de verschillende substituenten rond het chirale centrum bepaald zijn, wordt het molecuul zo gedraaid dat de substituent met de laagste prioriteit van de kijker af staat. Als de substituent met de laagste prioriteit het nummer 1 krijgt en de hoogste 4, dan wordt het onderscheid tussen de stereo-isomeren mogelijk omdat gaande van de substituent 4, via 3, naar 2 ofwel een draaiing betekent met de klok mee, danwel tegen de klok in gevonden wordt. Als rond een chiraal centrum de draaiing met de klok mee is wordt het isomeer aangeduid met "R", een draaiing tegen de klok in wordt aangegeven met "S". De letters zijn afgeleid van "rectus"en "sinister", de Latijnse woorden voor respectievelijk "rechts" en "links".
[bewerk] Alkenen
Voor alkenen en vergelijkbare dubbele bindingsystemen worden dezelfde prioriteiten aangehouden voor elke substituent aan de dubbele band. In dit geval is de oriëntatie rond de dubbele band van de groepen met de hoogste prioriteit bepalend. Hebben de groepen met de hoogste prioriteit een trans configuratie, dan heeft het stereo-isomeer de E-configuratie. Als beide groepen met de hoogste prioriteit aan dezelfde kant zitten (vergelijk de cis-configuratie dan wordt het stereo-isomeer aangeduid als de Z. configuratie'. De letters "E" en "Z" zijn afgeleid van het Duitse "Entgegen" (tegenover) en "Zusammen" (samen, bij elkaar).
[bewerk] Meerdere chirale centra
Als een molecule meerdere chirale centra bevat moeten de plaatsnummers ook toegevoegd worden. Zo bestaat commercieel verkrijgbaar efedrine doorgaans als mengsel van de 1-(R), 2-(S) en 1-(S), 2-(R)-vormen. Daarnaast bestaat er een koppel verbindingen dat de aanduidingen 1-(R), 2-(R) en 1-(S), 2-(S) voor de oriëntatie rond hun chirale centrum krijgen. Deze laatste verbindingen zijn geen efedrine, maar pseudo-efedrine. Zowel efedrine als pseudo-efedrine hebben de systematische naam 2-methylamino-1-fenyl-1-propanol, de aanduidingen voor de oriëntatie rand de chirale centra is het enige dat de isomeren in de systematische nomenclatuur onderscheidt. De beide efedrine-isomeren zijn enantiomeren van elkaar. De beide pseudo-efedrine-isomeren zijn ook enantiomeren van elkaar. Beide efedrine-isomeren zijn diasteriomeren van beide pseudo-efedrines.
- Vergelijk het met de zoontjes van twee broers. Alle zoontjes van de ene broer zijn broertjes van elkaar. Het zelfde geldt voor de zoontjes van de andere broer. Maar te opzichte van elkaar zijn de jongetjes neefjes.
In het algemeen zijn er 2n stereo-isomeren mogelijk. Soms wordt het aantal stereo-isomeren uiteindelijk toch minder omdat sommige vormen toch weer symmetrie elementen bevatten.
[bewerk] Ketonen
Stereochemie speelt ook een rol bij het identificeren van de zijden van trigonale moleculen als ketonen. In een nucleofiele additie kan een nucleofiel de carbonylgroep van twee verschillende kanten benaderen. Als een achiraal nucleofiel reageert met aceton, dan zijn beide zijden gelijk en is er maar één reactieproduct. In de reactie met butanon zijn beide zijden niet gelijk, ze zijn enantiotopic en er ontstaat een racemisch product. Is het nucleofiel chiraal dan worden diastereoisomeren gevoermd. De zelfde regels die voor chirale centra gebruikt worden voor het vaststellen van de prioriteit worden hier gebruikt om de zijde van het molecule aan te geven. De zijden worden "re" en "si" genoemd.
Vladimir Prelog won de Nobelprijs voor scheikunde in 1975.
| Bronnen, noten en/of referenties: |
|
