Fråga kring cis/trans-isomeri
Halloj!
Jag håller på att damma av mina kunskaper i organisk nomenklatur och började fundera på en grej: hur gör man om det finns mer än ett par av substituenter som skulle kunna uppvisa cis/trans-isomeri? Nedan har jag ritat ett exempel:
Molekylen nedan skulle ju enligt IUPAC-reglerna heta cis-1-kloro-3-metylcyclopentan. Men tänk om vi hade stoppat på ytterligare en substituent på t.ex. kol 2. Då finns det ju tre möjliga par av substituenter som skulle kunna uppvisa cis/trans-isomeri. Hur namnger man då?
cis/trans används av tradition, och då mest för omättade alkener, och då begränsat till föreningar med en eller endast ett fåtal dubbelbindningar. Strukturen du ritat blir lite av ett undantag, då den är cyklisk. Den saknar fri rotation (p.g.a. ringen) och det delar den med ämnen som har dubbelbindning.
Z/E används företrädesvis enligt IUPAC, där Z (från tyskans zusammen = tillsammans) motsvaras av cis, och E (från entgegen = motsatt) motsvaras av trans.
Men det som alltid fungerar är att ange den specifika stereokemin för ämnet. Ämnet du ritat är (1S,3R)-1-kloro-3-metylcyklopentan. Och detta sätt att namnge fungerar alltid, och dessutom vid mer än en substituent.
För det blir ett problem med att använda cis/trans med fler än två substituenter, då cis/trans alltid är ett relativt sätt att beskriva stereokemin - d.v.s. Cl är cis till metylgruppen. Stoppar du in en till grupp, t.ex. Br på kol 2, så behöver Br anges som trans till Cl motsvarande. Det går inte på ett användbart vis att ange som:
trans(till kol2)-cis(till kol3)-1-kloro-3-metylcyklopentan
Det blir istället enklare när stereokemin anges absolut motsvarande:
(1S,2R,3S)-2-bromo-1-kloro-3-metylcyklopentan
Tack för ditt utförliga svar! Bara en liten fråga om exemplet där du satte en brom på det andra kolet:
Vad står S och R för i vårt fall? Spelar det någon roll vilka ämnen man ger S eller R till, så länge man ger samma till de ämnen som pekar åt samma håll? Jag har nämligen aldrig sett denna nomenklatur tidigare.
R,S används för att ange den absoluta stereokemin för kirala ämnen. Och där kan R,S användas för att specificera precis vilken av ett ämnes enantiomer det är.
Det finns t.ex. en annan isomer till exemplet, som är 3R istället för 3S
(1S,2R,3R)-2-bromo-1-kloro-3-metylcyklopentan
Och detta ämne har en annan struktur än 3S isomeren.
Det finns ett system för att ange den absoluta stereokemin (kallas även kiraliteten) för ett ämne, och det är endast atomer med kiralitet som får sitt R/S, som i vårt exempel, där R/S endast anges kol 1-3. De andra kolatomerna är inte kirala.
https://en.wikipedia.org/wiki/Absolute_configuration
Tillägg: 31 jan 2025 11:13
Mer illustrativt med isomerernas strukturer:
(1S,2R,3S)-2-bromo-1-kloro-3-metylcyklopentan
(1S,2R,3R)-2-bromo-1-kloro-3-metylcyklopentan
Det kan verka lite lurigt då stereokemin är olika på två ställen, när endast S byttes till R - det är inte lika direkt som Z/E, men R/S systemet kan användas generellt (det är inte begränsat till dubbelbindningar och som i ditt exempel cykliska föreningar).
Varje kiralt center är individuellt, och får därmed en unik R/S konfiguration, som avgörs av centrets substituenter. I ditt fall är substituenterna olika, och får olika prioritet när R/S skall anges.
Ja okej, jag tror jag fattar. Så om vi tar ett annat enkelt exempel:
Innan skulle jag bara ha döpt denna till 2-bromobutan. Men med min nya kunskap så borde väl detta vara (S)-2-bromobutan?
Om detta är rätt undrar jag om metoden jag använde för att bestämma det är rätt. Jag gav alla substituenter runt det kirala kolet en siffra baserad på atommassa, så väte fick lägst siffra och brom fick högst. Sedan vred jag molekylen 180 grader runt kolet så att vätet skulle hamna bort från mig istället för mot mig, och då kom jag fram till att det skulle vara S.
Var har du vätet? Det är två streck som saknar atomslag/grupp i änden, d.v.s. strecken symboliserar varsin metylgrupp.
Om en av strecken slutar i ett väte, blir kol2 kiralt och antingen R/S (beroende av vilket streck som är väte respektive metyl).
Tänker att vätet sitter på min "wedged" (den feta bindningen som pekar mot oss) bindning. Man brukar väl inte rita ut väte i organiska föreningar?
Och hur menar du att det blir varsin metyl? Det är väl en metyl- och en etylgrupp?
Anges inte atom/grupp I änden av strecket, antas att det sitter en metylgrupp där. Och då ritas inte väten ut, de får man tänka sig att de är där - som på kol1 t.ex.
För som du ritade kan man inte veta vad som är vad, wedge strecket är ju bara en enkelbindning precis som de andra.
Tillägg: 31 jan 2025 17:07
Och ja det blir S.
Ja just det ja, liten miss av mig där! Men tack, då vet jag!
För all del, kul att det klargjorde!
Vad kallar man för övrigt "dashed" och "wedged" på svenskt kemispråk? Har vi ens ord för det?
Streckad funkar för dashed. För wedged kommer jag bara på den direkta översättningen "kilformad", men den låter inte så bra tycker jag. Troligtvis en vanesak med orden, och jag har nog inte använt ett svenskt ord för wedged.
Hoppas det kommer fler förslag för "wedged" som svar på din fråga, annars får jag bara vänja mig med kilformad :)