3.2.3.2. Радикально-функциональная номенклатура июпак

Основана на рациональной номенклатуре. Название по этой номенклатуре образуется из названий заместителей (радикалов, функциональных групп) и функционального названия класса соединений. Примеры:

СН₂=СН СН₂–Br - аллилбромид, С₂Н₅ОН – этиловый спирт,

СН₃–О–СН₃ – диметиловый эфир, СН₃–СО–СН₂–СН₃ – метилэтилкетон.

СН₃–СНСl–CН(ОН) –СН₂–СN - 2-гидрокси-3-хлорбутилцианид.

В качестве локантов вместо цифр можно использовать буквы греческого алфавита:   

СН₃–СН(СН₃)–CН(NН₂) –СООН

-амино--метилмасляная кислота (валин).

Лекция № 4. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗОМЕРИЯ ИЛИ СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ.

4.1. Понятийный аппарат в стереоизомерии.

Стереоизомеры – вещества, молекулы которых имеют одинаковое химическое, но различное пространственное строение.

Создатели теории стереоизомерии Вант-Гофф и Ле-Бель (1874 г.) исходили их двух концепций:

1. тетраэдрического размещения (т.е. конфигурации) заместителей у насыщенного атома углерода (вспомните строение СН₄);

2. наличия двух зеркально отраженных структур ( всего двух конфигураций) у соединений с асимметричным атомом углерода, имеющем при себе 4 различных заместителя.

Позже, когда возникла электронная теория ковалентных связей, стала понятной еще одна причина различий в пространственном строении молекул веществ – малое затруднение вращению групп атомов вокруг простой -связи, например групп СН₃ в этане СН₃СН₃ относительно друг друга. Такое вращение приводит к образованию различных конформаций.

Отсюда возникает необходимость рассмотрения этих двух понятий: конфигурация и конформация.

Конфигурация – один из возможных способов пространственного расположения атомов в молекуле, которые не могут быть превращены друг в друга путем вращения вокруг простых -связей.

Конформации – различные пространственные расположения атомов или атомных групп в молекулах определенной конфигурации, обусловленные вращением вокруг -связей.

П одводя итог, можно сделать вывод, что вследствие двух причин пространственной изомерии существует два вида стереоизомеров:

4.2. Конформационная изомерия.

4.2.1.Способы изображения пространственного строения.

4.2.1.1. Стереохимические формулы.

В этих формулах связи, лежащие на плоскости бумаги, обозначаются тонкими линиями, связи, лежащие перед плоскостью бумаги обозначаются утолщенными клинообразными линиями, за плоскостью бумаги – тоже клинообразными (волнистыми) линиями с обратной перспективой(формула А):

4.2.1.2. Перспективные формулы.

Эти формулы описывают пространственное строение при рассмотрении молекулы вдоль одной из -связей (формулы Б и В для этана и бутана в наиболее устойчивых заторможенных конформациях).

4.2.1.3. Проекционные формулы Ньюмена.

В этом случае связь СС, вокруг которой рассматривается вращение, изображают на проекции в виде точки, причем, ближайший атом С и является этой точкой, а дальний в виде окружности:

При этом формула Б в виде проекции Ньюмена имеет изображениеГ.

4.2.2. Конформеры. Барьеры вращения.

Для этана имеется две крайние конформации заторможенная Г, когда расстояние между атомами Н каждой из групп СН₃ наибольшее, а отталкивание по закону Кулона между однотипными зарядами наименьшее (наиболее устойчивая конформация); заслоненная конформация Д, когда при вращении групп СН₃ относительно друг друга атомы Н сближаются (заслоняют друг друга), а энергия отталкивания возрастает до максимального значения (наименее устойчивая конформация). Между конформациями Г и Д существует бесконечное множество промежуточных состояний. Энергию вращающихся групп СН₃ в этане можно изобразить в виде зависимости свободной энергии Гибса G от угла вращения:

Для бутана будет следующий набор конформеров:

г де Е – наименее устойчивая, заслоненная син-конформация (группы СН₃ заслоняют друг друга), З и Л – чуть более устойчивые заслоненные конформации, в которых группы СН₃ повернуты относительно друг друга на 120 ^о и 240 ^о соот-ветсвенно, Ж и М – заторможенные гош-конформации с углом поворота групп СН₃ на 60 ^о и 300 ^о соответственно, К – наиболее устойчивая заторможенная анти-конформация с углом поворота групп СН₃ на 180 ^о. График же зависимости энергии от угла вращения групп СН₃ будет иметь следующий вид:

Барьеры вращения в этане и бутане невелики по сравнению с энергиями химической связи (см. табл. 2.2 в лекции № 2), поэтому вращение происходит достаточно свободно, и все конформации находятся в равновесии. Например, разница в энергии наиболее стабильных анти- и гош-конформеров бутана составляет 3,5 кДж/моль. Исходя из этой энергии, было посчитано, гош-конформеры составляют 31%, а анти-конформер – 69% (более устойчив).