mezo-forma
R
S
S
R
108. ábra.
Az 1,2-dimetilciklohexán akirális izomere CH3
CH3
cisz-1,3-dimetilciklohexán
CH3
CH3
CH3
CH3 nem enantiomerek
mezo-forma
R S
S R
109. ábra.
Az 1,3-dimetilciklohexán akirális izomere
cisz-1,4-dimetilciklohexán CH3
H3C
CH3 H3C
CH3
H3C
nem enantiomerek nem mezo-forma
110. ábra.
Az 1,4-dimetilciklohexán akirális izomere I.
transz-1,4-dimetilciklohexán CH3
H3C
CH3
H3C
CH3 H3C
nem enantiomerek nem mezo-forma
111. ábra.
Az 1,4-dimetilciklohexán akirális izomere II.
VI. Fogalmak és definíciók
Azonosító szám:
TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0016 89
A többi transz diasztereomer (1,2- és 1,3-dimetil) királis.
CH3
CH3
transz-1,2-dimetilciklohexán
CH3 CH3
CH3
CH3
két enantiomer R
R
S
S
112. ábra.
Az 1,2-dimetilciklohexán királis izomere
transz-1,3-dimetilciklohexán két enantiomer CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 R
R
S S
113. ábra.
Az 1,3-dimetilciklohexán királis izomere
Jól jegyezzük meg: a cisz/transz jelöléseket itt azért kell alkalmazni, mert az E/Z deszkriptorok nem értelmezhetőek (nem sp2 hibridizált szénatomok), az R/S jelölések pedig nem alkalmazhatók, mert nincsen minden esetben aszimmetriacentrum a molekulákban. Az ismert abszolút konfigurációjú királis származékok nevében az R/S jelölések alkalmazhatóak a cisz/transz deszkriptorokkal együtt. A cisz/transz izomerek természetesen diasztereomer viszonyban állnak egymással.
A két különböző szubsztituenst hordozó diszubsztituált cikloalkánok esetében a sztereokémiai tulajdonságok hasonlóak, de több különbség is tapasztalható az egyforma két szubsztituenst tartalmazókhoz képest. Lássuk most a különbségeket (a következőekben fel nem sorolt esetekben a sztereokémia megegyezik a két egyforma szubsztituenst tartalmazó vegyületekével). A következő ábrákat érdemes összevetni a korábban látottakkal.
A cisz-1,2-dimetilciklopropánhoz képest a két különböző szubsztituenst hordozó cisz-2-metilciklopropán-1-ol megszűnik mezo-formaként létezni. A transz-2-metilciklopropanolhoz hasonlóan királis. Tükörképe nem egyezik meg önmagával, két enantiomer alkotja. Két aszimmetriacentruma van, melyek sztereogének és királisak egyszerre. A 2-metilciklopropanolnak tehát az 1,2-dimetilciklopropánnal ellentétben négy (22) sztereoizomere van (két diasztereomer, cisz és transz, valamint ennek két-két enantiomere).
90 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásávalvalósul meg
két enantiomer van
H3C OH H3C OH
cisz-2-metilciklopropanol
H3C OH
R S S R
114. ábra.
Királis diasztereomer
A ciklobutánnal hasonló a helyzet. A cisz-1,2-dimetilciklobutánnal ellentétben a cisz-2-metilciklobután-1-olnak két enantiomere van, mert a két különböző 1,2-szubsztituens miatt királissá vált a molekula. A cisz-1,2-dimetilciklobutánnal szemben a cisz-2-metilciklobutanol már nem mezo-forma többé. A 2-metilciklobutanolnak ennél fogva összesen négy (22) sztereoizomere van.
H3C OH
H3C OH
cisz-2-metilciklobutanol
H3C OH
két enantiomer van
R S S R
115. ábra.
Királis diasztereomer
A cisz- és -transz-3-metilciklobutanol származékok esetében, hasonlóan az 1,3-dimetilciklobután diasztereomerekhez, a vegyületek nem királisak csak sztereogének (mindössze két sztereoizomerük van, a cisz és a transz diasztereomer). Az akirális jelleg oka itt is az, hasonlóan az 1,3-dimetilciklobután diasztereomerekhez, hogy az 1-es és 3-as szénatomokon két-két egyforma szubsztituens (a két félgyűrű) helyezkedik el.
A ciklopentán esetében a sztereokémia hasonlít a ciklopropánnál látottakhoz. A cisz-2-metilciklopentán-1-ol az 1,2-dimetilciklopentánnal ellentétben már nem mezo-forma, tehát királis (két enantiomere van). A 2-metilciklopentanolnak tehát összesen négy (22) sztereoizomere van: két diasztereomer és azoknak két-két enantiomere.
CH3
OH
CH3 OH
cisz-2-metilciklopentanol CH3
OH
két enantiomer van R
S
S R
116. ábra.
Királis diasztereomer
VI. Fogalmak és definíciók
Azonosító szám:
TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0016 91
A cisz-2-metilciklopentanol esetében van még egy konstitúciós izomer, a cisz-3-metilciklopentán-1-ol, mely a cisz-3-metilciklobutanollal ellentétben királis, tehát enantiomerek alkotják, enantiomerekre választható szét. Ez látható az alábbi ábrán.
A két különböző szubsztituenst hordozó ciklohexán sztereoizomer származékok ötvözik az alacsonyabb homológok esetében látottakat.
A cisz diasztereomerek közül a két különböző szubsztituens hatására a 2-metil- és a 3-metilciklohexán-1-ol a megfelelő dimetilciklohexánokhoz képest királisakká válnak, vagyis enantiomereik vannak. Másképpen fogalmazva az egyik szubsztituens megváltoztatására a mezo-forma megszűnik.
két enantiomer van
Az 1,4-dimetilciklohexánokhoz képest a 4-metilciklohexán-1-ol diasztereomerek nem változnak, vagyis akirálisak, sztereogén centrumaik csak két sztereoizomer kialakulását teszik lehetővé, melyek diasztereomer viszonyban állnak egymással (nincsenek enantiomerek). Ugyanakkor nem is mezo-formák, mert ugyan az egyik sztereogén centrumukban végrehajtott
92 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásávalvalósul meg egyetlen szubsztituens cseréje a másik diasztereomert eredményezi, de egyetlen sincs köztük, amelyik királis lenne.
nem enantiomerek
OH H3C
OH H3C
OH H3C
cisz-4-metilciklohexanol nem mezo-forma
nem enantiomerek
OH H3C
OH H3C
OH H3C
transz-4-metilciklohexanol nem mezo-forma
120. ábra.
Nincsen királis diasztereomer
A másik két transz diasztereomer sztereokémiai tulajdonságain a két különböző szubsztituens nem változtat (vagyis királis molekulák), minden marad a dimetil-ciklohexánoknál látottak szerint.
A maradék egy konstitúciós izomerre, az 1-metilciklán-1-ol származékok csoportjára elmondható, hogy egyik molekula sem aszimmetrikus vagy sztereogén!
Összefoglalva: a cikloalkán diasztereomerek és enantiomereik (amelyiknek van) a következő térábrákkal írhatók le [a ciklopropán, ciklobután és ciklopentán atomjait egy síkban ábrázolva (az ebből a szempontból nem releváns pillangó és boríték konformert az egyszerűség kedvéért síknak tekintve), a ciklohexánnak pedig a legstabilabb, szék konformációját alkalmazva]:
Két egyforma szubsztituens esetén az 1,2-diszubsztituált ciklopropánnak csupán három sztereoizomere van. Annak, hogy nem négy (22), a mezo-forma az oka.
vagy CH3
CH3
transz-1,2-dimetilciklopropán két konfigurációs enantiomer R
R S
S CH3
CH3
és
121. ábra.
A királis (nem akirális!) diasztereomer
VI. Fogalmak és definíciók
Azonosító szám:
TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0016 93
CH3
Az akirális diasztereomer
Ugyanez két különböző szubsztituensre: mindkét ciklopropán diasztereomernél a maximális kettő, azaz összesen négy sztereoizomer fordulhat elő.
Ez is királis diasztereomer
A két azonos szubsztituenst hordozó dimetil-szubsztituált ciklobután sztereoizomerek:
94 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásávalvalósul meg H3C CH3
cisz-1,2-dimetilciklobután
H3C CH3 S
R
R
S azonosak, mezo-forma 126. ábra.
Akirális diasztereomer H3C
CH3
transz-1,3-dimetilciklobután H3C
CH3
és vagy
azonosak
akirálisak de sztereogének nem mezo-forma 127. ábra.
Sztereogén akirális forma H3C
CH3