¿Qué significa la notación r-s minúscula?

Question

Me encontré con una convención de nomenclatura que no había visto antes. Dejé que ChemDraw nombrara el siguiente compuesto por mí y obtuve un nombre que contenía configuraciones de "r" y "s" minúsculas.

¿Puede alguien decirme qué significa esto y algo sobre la convención real que hay detrás? Creo que debe tener algo que ver con los anillos y quizá con algún tipo de "pseudoquiralidad" debida a una determinada conformación del grupo etilo que está unido al anillo, pero sólo estoy haciendo conjeturas.

Answer 1

El nombre (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano es correcto; incluso es el nombre IUPAC preferido (PIN). Se refiere al cis isómero del 1-etil-4-metilciclohexano.

El nombre IUPAC preferido para el correspondiente trans es (1 r ,4 r )-1-etil-4-metilciclohexano.

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En nomenclatura general, según la subsección P-93.5.1.2 de la versión actual de Nomenclatura de la Química Orgánica - Recomendaciones de la IUPAC y Nombres Preferidos 2013 (Libro Azul) , los estereodescriptores ' cis y trans para denotar la configuración relativa de los compuestos monocíclicos sustituidos.

P-93.5.1.2 Configuración relativa: los estereodescriptores ' cis y trans '

Los estereodescriptores ' cis y trans se utilizan para mostrar la relación entre dos ligandos (átomos o grupos) unidos a átomos separados que están contenidos en un anillo o en un sistema de anillos. Se dice que los dos ligandos están situados ' cis ' entre sí si se encuentran en el mismo lado de un plano. Si están en lados opuestos, su posición relativa se describe como ' trans '. El plano de referencia apropiado de un anillo o sistema de anillos (estando el anillo en una conformación, real o supuesta, sin ángulos reentrantes en los dos átomos sustituidos) es el plano medio del anillo o anillos. Los estereodescriptores denotan una configuración relativa; la configuración absoluta debe describirse mediante estereodescriptores CIP como ' R y S '.

( )

En los nombres IUPAC preferidos, se especificarán todas las unidades estereogénicas (a menos que se permita explícitamente una omisión). La presencia de unidades estereogénicas no requiere que la molécula sea quiral.

Según la Subsección P-93.5.1.1.1, la configuración absoluta en compuestos monocíclicos sustituidos se describirá mediante estereodescriptores Cahn-Ingold-Prelog (CIP).

P-93.5.1.1.1 Configuración absoluta

En los compuestos monocíclicos sustituidos, la configuración absoluta se especifica en los nombres IUPAC preferidos mediante los estereodescriptores CIP como ' R ', ' S ', ' r y s '.

Esta regla también se aplica explícitamente a los compuestos cíclicos quirales.

P-93.5.1.1.2 Compuestos cíclicos quirales

La configuración de las moléculas cíclicas quirales también se especifica mediante estereodescriptores CIP en nombres IUPAC preferidos.

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Por lo tanto, esta regla también se aplica a (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano, que se da en la pregunta, y su isómero (1 r ,4 r )-1-etil-4-metilciclohexano. (Los ejemplos mencionados en el Libro Azul incluyen los compuestos similares (1 s ,4 s )-ciclohexano-1,4-diol, (1 r ,4 r )-ciclohexano-1,4-diol, y (1 r ,4 r )-4-cloro-4-metilciclohexan-1-ol).

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Los estereodescriptores en minúsculas ' r y s ' son estereodescriptores CIP como ' R y S '. El estereodescriptor ' r o s ' se elige aplicando las reglas de secuencia del PIC como para los estereodescriptores ' R y S '. Sin embargo, los estereodescriptores ' r y s se utilizan para indicar la configuración absoluta de centros pseudoasimétricos, mientras que ' R y S ' se utilizan para indicar la configuración absoluta de los centros de quiralidad reales.

P-91.2.1.1 Estereodescriptores Cahn-Ingold-Prelog (CIP)

Algunos estereodescriptores descritos en el sistema de prioridades Cahn-Ingold-Prelog (CIP), denominados "estereodescriptores CIP", se recomiendan para especificar la configuración de los compuestos orgánicos, ( ), y en la nomenclatura de los productos naturales ( ). Los siguientes estereodescriptores se utilizan como estereodescriptores preferentes ( ):

(a) ' R y S ', para designar la configuración absoluta de los centros de quiralidad tetracoordinados (cuadriligantes);

(b) ' r y s ', para designar la configuración absoluta de los centros pseudoasimétricos;

( )

El "pseudoasimétrico" se define en la subsección P-92.1.1 (d) de la siguiente manera.

Las unidades estereogénicas se denominan pseudoasimétricas (centro, eje o plano) cuando tienen ligandos distinguibles 'a', 'b', 'c', 'd', dos y sólo dos de los cuales son imágenes especulares no superponibles entre sí (enantiomórficas). ( ). La ' r / s ( ) los estereodescriptores que describen una unidad estereogénica pseudoasimétrica son invariantes al reflejarse en un espejo (por ejemplo ' r ' restos ' r y s ' restos ' s '), pero se invierten mediante el intercambio de dos ligandos cualesquiera (' r se convierte en s y s se convierte en r '). Los estereodescriptores en minúscula se utilizan para describir unidades estereogénicas pseudoasimétricas.

Por ejemplo, (2 R ,3 r ,4 S )-2,3,4-tricloropentano contiene dos centros de quiralidad (etiquetados ' R y S ', respectivamente) y un centro pseudoasimétrico (etiquetado ' r ').

Los dos ligandos 1-cloroetilo del centro pseudoasimétrico son imágenes especulares no superponibles entre sí. Al reflejar toda la molécula en un espejo, las configuraciones de los centros de quiralidad se invierten (' R se convierte en S y S se convierte en R '), pero la configuración del centro pseudoasimétrico es invariante (' r ' restos ' r ').

El mismo principio se aplica a (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano, que se da en la pregunta.

Las dos mitades del ciclohexano 1,4-disustituido son imágenes especulares no superponibles entre sí. Por lo tanto, el compuesto contiene dos centros pseudoasimétricos, que son invariantes al reflejarse en un espejo ('1 s ,4 s sigue siendo "1 s ,4 s ').

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Aunque este caso se menciona explícitamente en el Libro Azul puede que no sea obvio cómo elegir los estereodescriptores ' r o s ' para los ciclohexanos 1,4-disustituidos. La clasificación es un proceso complejo y requiere el uso de descriptores auxiliares.

En general, los estereodescriptores ' r y s ' se asignan aplicando el Sistema de Prioridad Cahn-Ingold-Prelog (CIP) como para los estereodescriptores ' R y S '. El orden de precedencia se alcanza mediante la construcción de un dígrafo jerárquico y la aplicación de las Reglas de Secuencia.

La fórmula constitucional de una molécula cíclica se transforma en un dígrafo acíclico según la metodología que se describe en la Subsección P-92.1.4.3 y que ha sido recomendada por Prelog y Helmchen.

Para obtener el dígrafo acíclico de una unidad estereogénica, el ligando didentado (es decir, el anillo) se transforma en dos ligandos monodentados dejando intacto en cada caso un enlace con el núcleo de la unidad estereogénica y escindiendo el otro enlace. Al final de cada una de las dos ramas así obtenidas, se une un átomo duplicado del núcleo. (Obsérvese que esta metodología es similar al caso de enlaces múltiples.) Por ejemplo, para la unidad estereogénica pseudoasimétrica en el átomo numerado "1" de (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano:

donde $\ce{(C)}$ es una representación duplicada del núcleo de la unidad estereogénica pseudoasimétrica.

Como el dígrafo es acíclico, ahora es posible especificar el estereodescriptor ' R o S para la unidad estereogénica en el átomo numerado "4", que lleva el grupo metilo, en cada rama. Se trata de descriptores auxiliares que son diferentes en cada rama.

Dado que los descriptores auxiliares son diferentes, permiten clasificar las ramas mediante la regla de secuencia 5, que establece que ' R tiene prioridad sobre ' S '.

P-92.1.3.5 Regla de secuencia 5

Un átomo o grupo con el descriptor ' R ', ' M y seqCis tiene prioridad sobre su enantiomorfo ' S ', ' P o seq Trans '.

Por lo tanto, la configuración de la unidad estereogénica pseudoasimétrica en el átomo numerado "1" de (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano puede determinarse como ' s '.

Del mismo modo, la configuración de la unidad estereogénica pseudoasimétrica en el átomo numerado "4" de (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano puede determinarse como ' s '.

Por lo tanto, la configuración completa de (1 s ,4 s )-1-etil-4-metilciclohexano, que se da en la pregunta, es efectivamente (1 s ,4 s ).

Answer 2

Esta notación se utiliza para designar los llamados "carbonos pseudoasimétricos". Esto ocurre en casos en los que precisamente dos de los grupos enlazados a un carbono tetraédrico son estructuralmente indistinguibles en términos de conectividad (es decir, los mismos átomos, enlazados con la misma multiplicidad y en el mismo orden moviéndose hacia fuera desde el carbono cuya configuración absoluta se está asignando), pero contienen centros quirales que tienen configuraciones opuestas. Véase el Entrada del Libro de Oro de la IUPAC sobre los carbonos pseudoasimétricos .

En cuanto a la molécula de su ejemplo, tiene un nombre incorrecto. Los ciclohexanos 1,4-disustituidos presentan una simetría inherente que les impide ser quirales (excepto en los casos en que los propios sustituyentes del anillo contienen centros quirales, cosa que no ocurre con los grupos metilo y etilo), y sin centros quirales en la molécula, obviamente tampoco puede haber carbonos pseudoasimétricos. Sin embargo, me gustaría añadir que cis/trans El isomerismo es, por supuesto, posible para los ciclohexanos 1,4-disustituidos, pero eso es totalmente diferente de la propiedad de quiralidad. El único indicador estereoquímico que podría añadirse razonablemente a la molécula de su ejemplo es " cis- ".