Reprezentacja Crama

Przedstawienie Cram lub występ Natty z a cząsteczki pozwala na jego reprezentację w przestrzeni, to wskazuje wiązania w perspektywie. Jest używany, gdy trzeba określić stereochemię związków organicznych lub nieorganicznych (takich jak kompleksy). Tak jest w przypadku związków chiralnych , które mają asymetryczne atomy węgla, połączenia pierścieniowe, izomery cis / trans w odniesieniu do pierścieni itp.

Jedno z najwcześniejszych zastosowań tej notacji sięga Richarda Kuhna, który w 1932 roku użył grubych i przerywanych linii w swojej publikacji. Nowoczesne, jednolite i kreskowane rogi zostały wprowadzone w latach czterdziestych XX wieku przez Giulio Nattę w celu przedstawienia struktury polimerów wysokopolimerowych i szeroko spopularyzowane w podręczniku chemii organicznej z 1959 r. Donalda J. Crama i George’a S. Hammonda [11].

Notacje konwencji Cram lub Natta

Ta metoda reprezentacji opiera się na kilku prostych zasadach:

• Wiązanie między dwoma atomami w płaszczyźnie arkusza jest reprezentowane przez pojedynczą linię:

• Wiązanie między atomem w płaszczyźnie a atomem przed arkuszem jest reprezentowane przez pogrubioną linię lub pełny trójkąt, przy czym punkt znajduje się z boku atomu w płaszczyźnie, a podstawa z boku drugiego atom:

• Wiązanie między atomem w płaszczyźnie a atomem za płaszczyzną jest reprezentowane przez przerywaną linię lub zakreskowany trójkąt, którego końcówka znajduje się po jednej stronie atomu w płaszczyźnie, a podstawa po drugiej stronie. Atom:

• Jako płaszczyznę liścia wybieramy płaszczyznę cząsteczki, która zawiera najwięcej wiązań, tak więc cząsteczka metanu jest reprezentowana przez atom C i dwa atomy H w płaszczyźnie liścia i nie jest widziana z kierunku poprzecznego, co dałby dwa trójkąty i dwie przerywane linie; podobnie cząsteczka amoniaku musi być reprezentowana przez dwa wiązania NH w płaszczyźnie i ostatnie albo do przodu lub do tyłu, a nie z samym atomem azotu w płaszczyźnie liścia, i jak czasami widzimy trzy kąty między trójkątami 120 ° , co również umożliwia dokładne wskazanie kąta między dwoma łączami.

Przykłady

Ta reprezentacja jest używana do przedstawienia pełnej geometrii cząsteczki z kilkoma atomami lub do wskazania stereochemii stereocentrum ( stereocentrum angielskiego ), którego stereochemia musi przyciągać uwagę czytelnika.

Przypadek cząsteczki z kilkoma atomami

W celu reprezentowania czworościennych geometrii z metanu , reprezentacja Cram jest używany, jak pokazano przeciwnie.

H powyżej i H po lewej są w płaszczyźnie reprezentacji. Ten na końcu pełnego trójkąta jest przed nami. Ktokolwiek jest na końcu przerywanej linii, wraca

Przypadek ośrodka stereogenicznego

Ta reprezentacja wskazuje na sterochemię pewnych asymetrycznych centrów cząsteczki cholesterolu  :

OH znajduje się nad płaszczyzną. Dwa czarne trójkąty, w których wskazany jest brak symbolu oznaczają CH 3 grupy , które są umieszczone z przodu samolotu. Pomagają wskazać sterochemię skrzyżowania cykli. Przerywane trójkąty, które są przedłużone przez symbol H, wskazują na obecność atomu za płaszczyzną reprezentacji. Pomagają również w wyjaśnieniu stereochemii połączenia cykli.

Brak informacji o pozostałej części cząsteczki nie oznacza, że ​​znajduje się ona w płaszczyźnie. Na przykład cykl po lewej stronie ma nieokreślony kształt krzesła. Albo dlatego, że autor przedstawienia uważa to za oczywiste, albo dlatego, że jego przywołanie nie interesuje temat, na którym się komunikuje.

Przypadek kompleksu

Geometrię wiązań wokół kobaltu, w przeciwległym kompleksie ośmiościennym , wskazują konwencje Crama.

Inne konwencje dotyczące reprezentacji

Reprezentacja Crama jest niewygodna w użyciu w przypadku struktur mających dużą liczbę centrów, których stereochemię należy określić, takich jak na przykład glukoza. Następnie można zastosować inne konwencje:

Projekcja Fischera (szczególnie dla cukrów w ich strukturze liniowej) Projekcja Hawortha (szczególnie dla cukrów w ich cyklicznej strukturze) Projekcja Newmana (szczególnie w celu przedstawienia wyniku rotacji wokół wiązania sigma)

Struktury

W kontekście teorii VSEPR geometrię atomu oznaczono jako AX n E m, gdzie n oznacza liczbę podstawników, a m liczbę niewiążących dubletów. Dla czterowartościowego atomu (takiego jak węgiel lub krzem) możliwych jest wówczas 6 geometrii:

• AX 4 E 0 : 4 sąsiadów, atom będzie w środku czworościanu .
• AX 3 E 1 : 3 sąsiadów i 1 niewiążący dublet , atom będzie na szczycie piramidy .
• AX 3 E 0 : 3 sąsiadów i brak niewiążącego dubletu, atom będzie w środku trójkąta, którego wszystkie kąty wynoszą 120 °, a reprezentacja będzie płaska.
• AX 2 E 2 : 2 sąsiadów i 2 niewiążące dublety, atom będzie w środku łokcia, a reprezentacja będzie płaska.
• AX 2 E 1 : 2 sąsiadów i 1 niewiążący dublet, atom będzie w środku trójkąta, a jego 2 sąsiedzi będą umieszczone na jednym z wierzchołków, a reprezentacja będzie płaska.
• AX 2 E 0 : 2 sąsiadów, atom będzie miał swoich 2 sąsiadów po każdej stronie, przy czym ten ostatni będzie znajdował się naprzeciw siebie i pod kątem 180 ° od drugiej, a reprezentacja będzie płaska.

Dla wszystkich atomów możliwe jest, na podstawie liczby niewiążących dubletów i połączonych atomów, poznanie geometrii wokół rozważanego atomu (dalej niewiążący dublet lub pojedyncze wiązanie z atomem przez ogólne określenie dublet i nie bierze się pod uwagę obligacji pi ):

• 2 dublety: płaska geometria liniowa; oba dublety są wyrównane.
• 3 dublety: płaska, trójkątna geometria; dublety tworzą kąty 120 ° .
• 4 dublety: geometria czworościenna; dublety tworzą kąty 109,5 ° .
• 5 dubletów: dwupiramidowa geometria z trójkątną podstawą. 3 atomy tworzą podstawę piramidy (kąt między nimi 120 ° ), a 2 atomy tworzą wierzchołki dwóch piramid (kąty 90 ° z atomami podstawy). W obecności niewiążących dubletów zajmują one podstawę piramidy (aby zmaksymalizować kąty atomów z niewiążącym dubletem).
• 6 dubletów: geometria oktaedryczna (dwupiramida kwadratowa); dublety tworzą kąty 90 ° .