Je ne pense pas qu'il y ait tant de "trucs" pour réussir en chimie organique, mais il y en a quelques-uns. J'ai été un peu surpris le mois dernier lorsque j'ai parlé à un certain nombre d'étudiants qui n'avaient jamais rencontré l'astuce d'aujourd'hui, qui est probablement la plus utile de toutes. J'avais l'habitude de l'appeler la "bascule R / S", mais un bien meilleur nom vient de Steven, qui l'appelle la règle d'échange unique.
Voici comment ça fonctionne. Prenez une molécule avec un stéréocentre, comme le (S)-2-butanol (dessiné ci-dessous). Si vous échangez N'IMPORTE QUEL DEUX substituants, vous inverserez la configuration du stéréocentre. C'est-à-dire que la commutation de deux substituants vous donnera du (R)-2-butanol.
Il existe six façons possibles de procéder, et elles sont toutes décrites ci-dessous.
Soit dit en passant, ne me croyez pas sur parole – si vous ne pouvez pas voir cela, démontrez-vous que chacune de ces six molécules est du (R)-2-butanol .
règle-d'échange-unique-signifie-que-si-vous-échangez-deux-groupes-sur-un-centre-chiral-alors-vous-inversez-la-désignation-cahn-ingold-prelog-de-r- à-s-ou-vice-versa.
La règle d'échange unique est pratique dans deux situations en particulier.
Déterminer si un stéréocentre est (R) ou (S)
Lorsque vous devez dessiner l'énantiomère d'un stéréocentre - comme lorsque vous dessinez le produit d'une réaction SN2 par exemple.
Le premier ordre du jour pour déterminer si un stéréocentre est (R) ou (S) est de numéroter la priorité des substituants en fonction de leurs priorités.
Pour certains problèmes de pratique sur cette compétence, voir les quiz de pratique de stéréochimie (adhésion au MOC requise pour un accès complet)
Je ne vais pas parler de la façon de le faire aujourd'hui, bien qu'il existe de nombreuses ressources intéressantes sur la façon de le faire si vous souhaitez pratiquer cette compétence essentielle. Selon les règles, une fois que vous avez commandé les substituants, vous devez placer le substituant classé 4e à l'arrière, puis déterminer si les substituants classés 1er, 2e et 3e tracent un chemin dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. En pratique, peu de gens suivent cela à la lettre. C'est parce que vous obtenez toujours le même résultat si le substituant de 4e rang est connecté à une liaison en pointillés.
appliquer-la-règle-d'échange-unique-ne-pas-avoir-à-mettre-le-groupe-4-entièrement-dans-le-dos-juste-aussi longtemps-qu'il-est-sur-un-tiret-tracer-out-1- 2-3-
Le résultat est que la détermination de (R)/(S) est assez simple tant que le substituant de 4e rang est en pointillé. Mais que se passe-t-il si votre examinateur dessine inutilement le substituant de 4e rang comme un coin, ou même d'un côté ?
C'est là que la règle Single Swap est utile.
Disons qu'on nous donne cette molécule. Notez que la priorité #4 pointe vers l'avant. Au lieu de redessiner toute la molécule pour la représenter de telle sorte que le n ° 4 soit à l'arrière, nous pouvons maintenant éliminer cette astuce. Échangez le substituant n ° 4 avec ce qui se trouve à l'arrière. Puisque nous faisons un seul échange, nous allons * inverser * la stéréochimie de (R) à (S) ou vice versa. Maintenant que le #4 est à l'arrière, nous pouvons facilement déterminer (R)/(S) - et ici, c'est (R). Puisque nous avons fait un seul échange, cela signifie que notre stéréocentre d'origine devait être (S).
Et si #4 pointe vers le côté ? Même chose. Échangez-le avec tout ce qui se trouve à l'arrière. Cela inversera la stéréochimie. Donc, encore une fois, lorsque nous déterminons (R)/(S), nous nous souvenons que notre stéréocentre d'origine sera l'opposé.
appliquez-la-règle-d'échange-simple-que-faites-vous-quand-le-numéro-4-est-dans-le-dos-ou-dans-l'avion-faites-un-échange-simple-et-ensuite- déterminer-r-et-s
Dessin de la configuration énantiomérique à un stéréocentre.
La règle d'échange unique est également utile lorsque vous devez montrer qu'un stéréocentre a subi une inversion de configuration. Si vous avez étudié la réaction SN2, vous savez qu'en raison de l'attaque arrière, cette réaction procède par inversion. Mais j'ai vu beaucoup d'étudiants devenir confus quand vient le temps de dessiner les produits. La règle du swap unique facilite les choses. Voici un exemple de ce qu'il ne faut pas faire - et aussi un moyen d'appliquer systématiquement la règle Single Swap afin de pouvoir dessiner de manière fiable une inversion de configuration.
dessin-inversion-de-configuration-dans-le-sn2-voici-une-mauvaise-façon-de-faire-montrant-la-patte-d'oie-au-lieu-de-faire-un-échange-simple
Faites ceci;
dessinez votre matériel de départ.
faire un seul échange. cela inversera le stéréocentre.
remplacez votre groupe partant par votre nucléophile.
C'est ça. Vous avez maintenant montré un SN2 avec inversion de configuration.
[Remarque : Toutes les réactions SN2 se produisent avec l'inversion de la configuration. Cependant, toutes les réactions SN2 ne convertissent pas (R) en (S) (ou vice versa) car les priorités du nucléophile et du groupe partant peuvent être très différentes. Le Single Swap vous montrera avec précision la configuration, mais vous devez déterminer vous-même le R/S du produit SN2]
Le Single Swap fonctionne également pour les projections de Fischer, Newmans, vous l'appelez - c'est pourquoi, je m'empresse de le noter, vous n'êtes pas autorisé à retourner deux atomes sur un Fischer - vous finissez par obtenir la configuration opposée.
la règle d'échange unique fonctionne pour les projections de fischer et de newman-échange-deux-groupes-finissent-par-retourner-r-et-s
Avec de la pratique, vous finirez par le fairedans votre tête - déterminez simplement les priorités, tracez le chemin de 1, 2 et 3, et si # 4 est à l'avant ou sur le côté, rappelez-vous que c'est le contraire de tout ce que vous obtenez (parce que # 4 est dans le de face). C'est probablement le "truc" le plus utile qui existe dans Org 1, et je l'utilise encore presque tous les jours.
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