Me encuentro con el siguiente problema: ¿el 2,6-dimetil-2',6'-dinitro-1,1'-bifenilo es quiral?
Mi idea es que hay un eje de simetría a lo largo de la línea que une las dos moléculas de benceno. Por lo tanto, debería ser aciral.
Sin embargo, mi libro dice lo contrario.
No, el bifenilo anterior no es quiral.
Los bifenilos 2,2,6,6-sustituidos no son planos a temperatura ambiente para evitar choques estéricos entre los sustituyentes. Esto puede en general dan lugar a la quiralidad en función de los sustituyentes, como en este ejemplo.
Sin embargo, esta quiralidad sólo es cierta bajo ciertas condiciones, a saber:
Los grupos sustituyentes deben ser lo suficientemente voluminosos para evitar la rotación sobre el enlace simple C-C que une los dos anillos. Si esta rotación se produce libremente, los dos enantiómeros podrán interconvertirse y no se observará la quiralidad (en condiciones típicas)
Los dos pares de sustituyentes en los anillos de fenilo deben ser no idénticos Si no es así, la molécula tendrá un plano de simetría, por lo que será aciral aunque la rotación sobre el enlace C-C esté restringida.
En este caso, como los dos pares de sustituyentes de ambos anillos son iguales (es decir, dos grupos metilo en un anillo y dos grupos nitro en el otro), no se cumple el segundo criterio. En consecuencia, la molécula no es quiral.
No es el eje de simetría (que es una $C_2$ eje en este caso) que es importante, sino que la molécula presenta además aviones de simetría ( $\sigma_\mathrm{v}$ ). Hay dos planos perpendiculares de simetría en su compuesto de ejemplo que contienen ambos el $C_2$ eje. Así, el grupo puntual de la molécula es $C_\mathrm{2v}$ y debe ser aciral.
Obviamente, su libro de texto contiene un error.
Véase la respuesta de Mart. En pocas palabras: la molécula sería quiral pero racémica (se interconvertiría rápidamente) a temperatura ambiente debido a la orientación específica más estable de los grupos nitro.
Creo que el libro de texto es correcto. La estructura de energía mínima sólo tiene $C_2$ simetría, ver mi respuesta para más detalles. Creo que para los bifenilos y compuestos relacionados los grupos de puntos nunca son obvios, pequeños cambios pueden romper fácilmente la simetría.
No sé sobre los grupos de puntos y el eje de simetría.Puede por favor compartir un recurso de donde saber sobre ellos
No creo que la molécula sea quiral. Mientras que otras respuestas señalan correctamente que la rotación en torno al enlace central fenilo-fenilo está obstaculizada (en condiciones razonables), los sustituyentes de cada anillo individual son idénticos. Por esta razón, no se puede asignar inequívocamente un indicador de quiralidad, como $S$ o $P$ .
Esta pregunta quiere que compruebes la quiralidad axial. Sin embargo, esta molécula no posee quiralidad axial (aunque en mi prisa por responder, caí en la trampa de decir que sí, mis disculpas. No hice caso del hecho de que el patrón de sustitución aquí es simétrico, y debido a la existencia de este elemento de simetría, el compuesto dado debería ser aciral.
Quiralidad axial que es un caso especial de quiralidad en el que una molécula no posee un "centro estereogénico" (que es lo que se enseña más comúnmente en los cursos de química orgánica introuditorial), sino un eje de quiralidad, es decir, un eje alrededor del cual un conjunto de sustituyentes se mantiene en una disposición espacial que no es superponible a su imagen especular.
Se observa comúnmente en atropisomérico compuestos biarílicos en los que la rotación sobre el enlace arilo-arilo está restringida. Debido a la rotación restringida alrededor del enlace biarílico, los dos estereoisómeros no pueden interconvertirse en condiciones ambientales. He escrito un extenso Correo electrónico: sobre la quiralidad en el pasado; podría resultar instructivo.
Todo lo que dije sobre la quiralidad axial (en mi post anterior) sigue siendo cierto, sólo que no es aplicable en este caso. Mi error. Lo siento.
Además, ya que el OP preguntó sobre cómo asignar la estereoquímica en el caso de compuestos que poseen quiralidad axial, pondré unas palabras al respecto.
Primero dibuje una proyección de Newman a lo largo del eje de rotación obstaculizado. A continuación, asigne las prioridades de los sustituyentes orto y meta según las reglas de Cahn-Ingold-Prelog. Ahora, comenzando con el sustituyente de mayor prioridad en el anillo más cercano y moviéndose a lo largo del camino más corto hasta el sustituyente de mayor prioridad en el otro anillo (como se ilustra a continuación), se asigna a la configuración absoluta P para el sentido de las agujas del reloj y M para el sentido contrario. En el ejemplo mostrado, A tiene prioridad sobre B.
Ahora bien, intente hacer esto para su compuesto dado, y se encontrará con problemas. Usted no puede asignar inequívocamente una configuración.
Yo comprobaría la definición más sencilla de quiralidad antes de buscar posibles centros de quiralidad o representaciones de grupos puntuales:
Si se vuelve a dibujar el bifenilo a lo largo de cualquier plano de espejo, se obtendrá exactamente la misma imagen. Eso significa que su espejo es superponible al original, y que la molécula es aciral.
Incluso en las clases de química difíciles, siempre compruebo primero la definición más sencilla. Siempre que estés seguro de la estereoquímica, es la más rápida de comprobar y la más difícil de confundir. Yo sólo me preocuparía por los elementos de simetría si estás en una clase de inorgánica de nivel superior o te interesan ese tipo de cosas.
Estás asumiendo que el giro del bifenilo es $90^{\circ}$ . Si es menor, la molécula es axialmente quiral... La quiralidad tiene una definición sencilla, pero eso no siempre se traduce en un escenario sencillo. Por eso el libro de Elial es tan grueso.
En el ejemplo trivial de dos bifenilos perpendiculares y simétricos, lo simple funciona bastante bien. No estaba sugiriendo que la teoría de grupos puntuales no sea útil, pero en mi opinión el cartel debería fijar lo que significa quiral antes de aprender lo que es un eje C2v.
Con eso estoy de acuerdo, sobre todo porque $C_{2v}$ no es el elemento de simetría importante a tener en cuenta.
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