Система R,S-номенклатуры

Система R,S-номенклатуры, разработанная Кристианом Эйнхорном и позже усовершенствованная в рамках правил CIP (Cahn–Ingold–Prelog), применяется для однозначного обозначения конфигурации хиральных центров в органических молекулах. Она обеспечивает универсальный язык для описания пространственного расположения заместителей вокруг стереоцентров.

Хиральный центр — это атом, к которому присоединены четыре различных заместителя. Наиболее часто хиральным центром является углерод, но возможно наличие хиральности на фосфоре, сере и некоторых металлах.

Правила присвоения приоритетов (CIP)

  1. Атомный номер: Первичный критерий — атомный номер атома, непосредственно связанного с хиральным центром. Чем выше атомный номер, тем выше приоритет. Пример: I > Br > Cl > S > F > O > N > C > H.

  2. Сравнение следующего уровня: Если атомы, непосредственно связанные с центром, одинаковы, проводится сравнение атомов, связанных с ними, по следующей последовательности связей до обнаружения различий.

  3. Кратность связей: Двойные и тройные связи учитываются как связь с эквивалентным числом атомов. Пример: C=O рассматривается как связь с двумя атомами O.

  4. Группы с одинаковой атомной последовательностью: Если разветвления идентичны, продолжается сравнение атомов на следующем уровне.

Определение конфигурации R и S

  1. Расположение заместителей: Молекула поворачивается так, чтобы заместитель с наименьшим приоритетом (обычно водород) находился позади плоскости зрения наблюдателя.

  2. Направление обхода: При движении от заместителя с наивысшим приоритетом к следующему по убыванию:

    • По часовой стрелке — конфигурация R (от лат. rectus, «правый»).
    • Против часовой стрелки — конфигурация S (от лат. sinister, «левый»).

  3. Особенности при проекциях Фишера: При использовании проекций Фишера необходимо учитывать расположение горизонтальных и вертикальных связей: горизонтальные связи выступают к наблюдателю, вертикальные — от него.

Примеры и тонкости

  • Двойные хиральные центры: Для молекул с несколькими центрами конфигурации R и S присваиваются каждому центру отдельно. Пример: 2,3-дихлорбутан может иметь конфигурации (2R,3R), (2S,3S), (2R,3S) и (2S,3R).

  • Хиральные атомы, не содержащие углерода: Фосфор (P), сера (S), кремний (Si) могут быть хиральными при наличии четырех различных заместителей. Применение правил CIP аналогично.

  • Молекулы с симметрией: В случае плоскостной симметрии или идентичных заместителей, хиральность отсутствует, и конфигурация R/S неприсваивается.

Значение системы R,S

  • Универсальная идентификация стереоизомеров в химии и фармакологии.
  • Ключевой инструмент при синтезе хиральных соединений и определении их активности.
  • Позволяет избежать двусмысленности, возникающей при использовании только описательных терминов «лево-» или «право-оборачивающий».

Частые ошибки и рекомендации

  • Игнорирование ориентации заместителя с наименьшим приоритетом: Частая ошибка при визуальной оценке конфигурации.
  • Неучёт кратности связей: Двойные и тройные связи требуют внимательного учета, так как они эквивалентны связям с большим числом атомов.
  • Неправильное определение приоритетов при разветвлениях: Следует систематически сравнивать атомы на каждом уровне до обнаружения различий.

Система R,S-номенклатуры является фундаментальной частью стереохимического анализа, обеспечивая точное описание пространственной структуры молекул, необходимое для понимания их реакционной способности и физико-химических свойств.

Оглавление