E,Z-номенклатура

E,Z-номенклатура является системой обозначения относительного пространственного расположения заместителей у кратных связей, главным образом у алкенов, основанной на приоритете заместителей по правилам Кан–Ингольда–Прелога (CIP). В отличие от традиционных терминов «цис» и «транс», которые применимы лишь к простейшим случаям с двумя одинаковыми заместителями, E,Z-номенклатура универсальна и позволяет корректно описывать конфигурацию любых замещённых алкенов, независимо от сложности их строения.

Принципы правил Кан–Ингольда–Прелога

Для корректного присвоения обозначения E или Z необходимо определить приоритеты атомов или групп, связанных с каждым из атомов углерода двойной связи. Основные положения:

  1. Сравнение по атомным номерам. Заместитель с более высоким атомным номером имеет более высокий приоритет. Например, Br > Cl > S > O > N > C > H.
  2. При совпадении атомных номеров сравнение проводят дальше, переходя к следующим атомам вдоль цепи до выявления различий.
  3. Двойные и тройные связи трактуются как если бы соответствующие атомы были продублированы или утроены. Так, атом кислорода в группе –CHO приравнивается к двум атомам кислорода, соединённым с углеродом.
  4. Изотопы различаются по массе: более тяжёлый изотоп имеет больший приоритет, например D > H, ¹³C > ¹²C.

Определение конфигурации

После установления приоритетов заместителей на каждом атоме углерода двойной связи необходимо сравнить взаимное расположение этих заместителей.

  • Если два заместителя с более высоким приоритетом находятся по одну сторону плоскости двойной связи, то конфигурация обозначается буквой Z (от нем. zusammen — «вместе»).
  • Если они расположены по разные стороны, конфигурация обозначается буквой E (от нем. entgegen — «напротив»).

Таким образом, E,Z-система основывается не на фактическом химическом тождестве заместителей, а на их относительном приоритете.

Примеры применения

  1. Простой случай: 2-бутен.

    • У атома C-2 заместители — метил и водород, у атома C-3 — метил и водород.
    • Приоритет метильной группы выше, чем у водорода.
    • Если метильные группы на одной стороне — Z-конфигурация, на противоположных — E-конфигурация.

  2. Сложный случай: 1-бром-2-хлорэтен.

    • У C-1 заместители — бром и водород; приоритет у Br.
    • У C-2 заместители — Cl и H; приоритет у Cl.
    • Если Br и Cl по одну сторону — Z, если напротив — E.

  3. Случай с разными углеродными цепями: 3-метил-2-пентен.

    • При сравнении цепей, исходящих от атома углерода, учитываются атомные номера ближайших атомов, затем следующих.
    • Конфигурация определяется строго по правилам CIP, даже если заместители громоздки.

Отличия от цис-транс-номенклатуры

Традиционная система «цис–транс» применима лишь для алкенов с двумя одинаковыми заместителями у разных атомов углерода двойной связи (например, в 2-бутене или 1,2-дихлорэтене). Однако для многозамещённых алкенов эта система становится неоднозначной или вовсе неприменимой. E,Z-номенклатура универсальна и лишена подобных ограничений.

Практическое значение

Применение E,Z-номенклатуры критически важно в органическом синтезе, биохимии и фармакологии. Изомеры, различающиеся лишь пространственным расположением заместителей, могут иметь резко отличающиеся физические свойства (температуры плавления и кипения, растворимость, плотность) и биологическую активность. Например, различие в конфигурации E и Z может определять фармакологическую эффективность или токсичность соединений.

Расширение принципа

Помимо алкенов, система E,Z применяется также для других соединений с ограниченным вращением:

  • у C=N двойных связей (имины, гидразоны, оксимы);
  • в ряде координационных комплексов;
  • при описании геометрической изомерии некоторых металлоорганических соединений.

Таким образом, E,Z-номенклатура является универсальным и строгим инструментом описания геометрической изомерии, основанным на формализованных правилах, исключающих неоднозначность интерпретации.

Оглавление