Лекция 2Номенклатура. Основы стереохимии

Ignoratis terminis artis ignoratis et ars-Если не извесны термины науки,

неизвестна и наука

Степень окисления и окислительный уровеньЗаместительная номенклатура, ИЮПАК. Понятия родоначальнойструктуры, характеристических групп. Названия нефункциональныхзаместителей, функциональных групп, предельных, непредельных, ароматических заместителей. Старшинство функциональных групп. Основные правила составления заместительных названий органическихсоединений, тривиальные и рациональные названияАсимметрический атом углерода. Хиральность, условия, необходимыедля возникновения хиральности. Конфигурация, отличие отконформации. Оптическая изомерия, оптическая активность. Энантиомеры. Природные источники хиральности: аминокислоты, углеводы, терпены, алкалоиды. Принцип R,S-номенклатуры для соединений с оптическим центром. Определение порядка старшинства заместителей у хирального центра(правила Кана-Ингольда-Прелога). Проекционные формулы (Э. Фишер). Их построение, правилапользования ими (для соединений с одним асимметрическим атомомуглерода). Построение проекций Фишера.

Названия углеводородных остатков

метан

этан

пропан

бутан

пентан

гексан

гептан

октан

нонан

декан

CH4

H3C CH3

H3C CH3

H3CCH3

H3C CH3

H3CCH3

H3C CH3

H3CCH3

H3C CH3

H3CCH3

циклопропан

циклобутан

циклопентан

циклогексан

циклогептан

циклооктан

циклононан

циклодекан

CH3OH

O

Me H

O

OH

OCN

Cl

OHC CH O CH3NO2

OHNH2 O

OH NH2

O

метанол этанальциклогексанон масляная кислота пентилнитрил

гептаноил хлорид этин этоксиэтан нитрометан пропен

пропан-1-ол 2-аминобутан пентан-2-он бут-1-ен

бут-2-енпентан-3-он(не 3-аминобутан)пропан-2-ол

CO2H

NH2H2N

NH2 HO2CCO2H

CBr4

Cl

Me ClCl

Примеры соединений более чем с одной функциональной группой

2-аминомасляная кислота 1,6-диаминогексан гександиовая кислота

тетрабромметан1,1,1-трихлорэтан

OHNH2

O OH

O2N NO2

NO2

HO

ClCl CO2H

Cl H2N

OH

2-аминоциклогексанол 2,4,6-тринитробензойная кислота

1-бутилциклопропанол1,3,5-триметил бензол2-метилбутан

1,2-дихлорбензолили отро-дихлорбензолили о-дихлорбензол

3-хлорбензойная кислотаили мета-хлорбензойная кислотаили м-хлорбензойная кислота

4-аминофенол или пара-аминофенолили п-аминофенол

Me Me

O

Me H

O

H OH

O

Me OH

O

EtO Me

O

ацетон ацетальдегидмуравьинаякислота

уксуснаякислота

этилацетат

Et2O

N

Me OH

эфир илидиэтиловый эфир бензол толуол фенол пиридин

винильнаягруппа

аллильнаягруппа

фенильнаягруппа бензильная

группа

N

Co+N

N

N

NN

O

PN

O-O

O ONH

O

O

O

O

HO

O

O

O

H3C

H3C

H3C

CH3NH2

H2N

H2N

H3C

NH2

H2N

NH2

H3C CH3

CH3

HO

CH3

CH3

H3C

HH

H

H

N O

N H

HH

HO

(4aS,11bR,14aS,15aR,15bR,15cS)-3,4a,5,12,13,14a,15,15a,15b,15c-decahydro-1,14-methanocyclohepta[de]indolo[3,2,1-ij]pyrrolo[2,3-h]quinolin-6(4H)-one

стрихнин или

витамин В12 или...

H NMe

O

Me

S

O

Me MeOТГФ(тетрагидрофуран) ДМФА

(диметилформамид)ДМСО(диметилсульфоксид)

Me

Me N Me

Me

Li

Al

H

Me

Me

Me

Me

N

H

CrCl O

O ONN

CO2EtEtO2C

LDA(диизопропиламид лития)

DIBAL(диизобутил алюминий гидрид)

PCC(хлорхромат пиридиния)

DEAD(диэтил азодикарбоксилат)

R

Me

Et

Pr (n-Pr)

Bu (n-Bu)

i-Bu

i-Pr

s-Bu

t-Bu

Ar

Ph

Bn

Ac

CH3

X

Ar

O

F, Cl, Br, I

метил

этил

пропил

бутил

изо-бутил

изо-пропил

втор-бутил

трет-бутил

арил

фенил

бензил

ацетил

винил

аллил

галогенид

H

CH H

H

NH H

H

O HH

тетраэдрический метан(4 связи и ни одной свободной пары)

тетраэдрический аммиак(3 связи и 1 неподеленная пара)

тетраэдрическая вода(2 связи и 2 неподеленных пар)

H

H

H

H

117.8 °C-H связь 0.108 нм

C-C связь 0.133 нм

HH

Конформация – пространственное расположение атомов в молекуле, которое может изменятся при вращении и изгибе связей

Конфигурация -пространственное расположение

атомов в молекуле, которое не можетизменятся при вращении и изгибе

связей

конформация и конфигурация

некоторые конформации более стабильны, чем другие

разная конфигурация

O

O

O

O

O

O

ферромон гороховой моли

конформация или конфигурация

H CO2H

H CO2HMe

MeHO2C Me

H CO2HMe

H

HO

Et

MeOH

Me

Et

H CO2H

H CO2HMe

MeH Me

H CO2HMe

CO2H

HO

Et

Me

OH Et

Me

Энантиомеры – структуры являющиеся зеркальным отражением друг другаХиральность – несовместимость молекулы с ее зеркальным отображением

H

HCl

Cl

Br Br

I I

H3C OH

HCOOH

Cl H

HCl

H3C Pr

HEt

F Br

ICl

[α] =α/lc

удельное вращение

Соединение [α] Соединение [α]

камфора +44.3 Пенициллин V 223

морфин -132 Глутаматнатрия

+25.5

сахароза +66.5 бензол 0

холестерин -31.5 Уксуснаякислота

0

HNO

O N

O

O

(-)- Thalidomide тератоген(+)- Thalidomide транквилизатор

O O

O O

Me MeMe2N NMe2

DARVON NORVAD

Болеутоляющее средство Противокашлевое средство

Природные аминокислоты

L-Ornithine L-Phenilalanine L-Proline

L-Pyroglutamic acid L-Serine L-Tryptophan

L-Tyrosine L-Valine

O

OH

NH2H2N O

NH2

OH

HN

O

OH

HN

OO

OH

O

NH2

OHHONH

O

NH2

HO

O

NH2

HO

HO

ONH2

OHCH3

H3C

L-Alanin L-Arginine

D-Asparagine L-Asparagine

L-Aspartic acid

L-Cysteine L-Glutamic acid

L-Isoleucine L-Leucine L-Lysine L-Methionine

O

NH2

H3COH

NH

OHNH2N

OH

NH2

O

OH2N

H2NOH

O

OH2N

H2NOH

O

O NH2

OHHO

OH2N

OHHS

O

O

OH

NH2HO

O

H2NOH

H3C CH3

ONH2

OH

CH3

H3C

O

OHNH2

H2N

OHO

NH2SH3C

Природные оксикислоты

L-молочная D-молочная

L-винная D-винная D-треонин

(S)-яблочная

O

OHHO

H3C O

OHHO

H3CO

O

OHHO

OH

O

O

OH

OHOH

HO

O

O

OH

OHOH

HO

O

NH2

OH

OH

H3C

Cinchonidine Cinchonine

Quinidine Quinine

L-Nicotine

(1S,2R)-(+)-Ephedrine (1R,2R)-(-)-Pseudoephedrine(1S,2S)-(+)-Pseudoephedrine

L-anabasine

NN

OH

H CH2N

NOH

H CH2

NH

OHH3CCH3

N

N CH3

N

O CH3

N

CH2

OH

H

N

N

CH2HO

OCH3 H

NH

OHH3CCH3

OHCH3

NH

H3C

HN N

Природные алкалоиды

Природные углеводы (сахара)

D-Glucose

D-Gluconic Acid

D-Mannitol D-Mannose

D-Ribose

D-Sorbitol L-Sorbose

D-Xylose

O OH

OHOH

HO

HO

OHHO

OH

OH

O

HOOH

OHHO

OH

OH

HO

HO O OH

OHOH

HO

HO

OOH

OH

HOHO

OH

OH OH

OHHO

OH

OH

OH

OHOHHO

O

O OH

OHOH

HO

Природные терпены

Camphene

Camphoric acid CarvoneCitronellal

Limonene Menthol l-Menthone

Nopol

α-Pinen

L-Borneol D-Camphor

CH3HO

CH3CH3 CH2

CH3CH3

CH3

CH3CH3O

O

O

OH

HO

CH3CH3

H3CO

CH2

CH3

H3C

O

CH3

CH3

H3C

CH2H3C

CH3

OH

H3C CH3

CH3

O

H3C CH3

CH3

H3CH3C

OH

H3CH3C

CH3

R, S- номенклатура

H COOH

NH2Me

R SS-alanine

1

2

3

4

Диастереомеры

OH

NHMe

R

S

OH

NHMe

S

S

(-)- эфедрин (+)- псевдоэфедрин

(1R,2S)-(-)-эфедрин

Tпл

[α]20D

40 - 40.5 °C

- 6.3

(1S,2R)-(+)-эфедрин

40 - 40.5 °C

+ 6.3

(1S,2S)-(-)-

117 - 118 °C

+ 52

(1R,2R)-(-)-

117 - 118 °C

- 52

псевдоэфедрин псевдоэфедрин

RR

SS

RS

SR

диастереомерыэнантиомерыэнантиомеры

Стереоизомеры винной кислоты

OO

OH

OH OH

OH

OO

OH

OH OH

OH

OO

OH

OH OH

OH

OO

OH

OH OH

OH

2R,3S

2R,3R

2S,3S

2S,3R

Свойства стереоизомеров винной кислоты

Стереоизомер Т.пл [α] плотность Растворимостьв воде

(г/100мл)(+) 168-170 +12 1.7598 139

(-) 168-170 -12 1.7598 139

мезо 146-148 0 1.6660 125

рацемат 206 0 1.7880 20.6

Задание на домНарисуйте структуру всех стереоизомеров и определить их конфигурацию

D

OH

OHOH

H3C COOHH

HO H

OHH3C COOH

H

OHH3C COOH

(+) молочная кислота

проекция Фишера

Выучите правила обращения с проекциями Фишера и потренируйтесь дома

• Можно вращать проекцию на 180 градусов

• Поворот на 90 и 270 меняет конфигурацию

• Можно вращать три группы в одном направлении зафиксировав одну

COOH

COOH

H OH

H OH

COOH

COOH

HO H

H OH

COOH

COOH

H OH

HO H

COOH

COOH

HO H

HO H

H OH

H OH

H OH

OH H

OH H

H OH

OH H

OH H

OH H

OH H

H OH

OH H

H OH

H OH

OH H

OH H

H OH

H OH

Задание на домопределите конфигурацию и взаимоотношения между изомерами

Хиральный центр

H

Br

HOOC

CH3

CH2

S

O

O

CH3 PhCH2 O S

O

O

OR P

O

O

O OR

216

17

18

16

18

17

16

18

N

NMe

Me

As EtPh Me

NX Y

Z

S

O

Me PhS+

Bn

Me PhI-