EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

E/Z-Isomerie – CIP-Regeln 168 168 E/Z - Isomerie Die Kohlenstoff–Kohlenstoff-Doppelbindung ist nicht frei drehbar. Sind an die C- Atome der Doppelbindung unterschiedliche Atome oder Atomgruppen gebun- den, so existieren zwei stereoisomere Formen . Diese spezielle Form der Isome- rie nennt man E/Z-Isomerie. E kommt von „entgegen“ , Z von „zusammen“. Diese Stereodeskriptoren geben den Bau des Moleküls um die Doppelbindung an. Festlegung der E- bzw. Z-Form Das links abgebildete Molekül ist ein 3-Methylpent-2- en. Dieser Name ist aber noch nicht eindeutig, da die Anordnung um die Doppelbindung nicht aus diesem Namen hervorgeht. Zur Bestimmung sind folgende Schritte notwendig. Für die E-Form muss man nun auf einer Seite die bei- den Substituenten tauschen: E-3-Methylpent-2-en. Beispiel 1 Zur Bestimmung der E/Z-Isomerie bei diesem Molekül werden zunächst die beiden „Seiten” a und b des Moleküls getrennt betrachtet. a: c Chlor hat mit 17 eine höhere Ordnungzahl als Koh- lenstoff (Z = 6) und daher die höhere Priorität. Die drei Chloratome, die an das C-Atom gebunden sind, sind für die Prioritätenreihung ohne Bedeutung. Es zählen nur die Atome, die direkt an das C-Atom der Doppelbindung gebunden sind. Abb. 168–1: Der Aufbau der CIP-Sequenzregeln CIP-Sequenz- oder Prioritätenregeln Die Regeln wurden nach ihren „Erfindern“ Ro- bert Cahn (1899–1981; England), Christopher Ingold (1893–1970; England) und Vladimir Pre- log (geb. 1906 in Sarajewo, gest. 1998 in Zürich; 1975 Nobelpreis für Chemie) benannt. Das System regelt die Reihung von Atomen oder Atomgruppen, die an ein charakteristi- sches Atom (meist ein C-Atom) gebunden sind. Grundsätzlich gilt: Das Atom mit der höheren Ordnungszahl besitzt die höhere Priorität. Im ersten Schritt werden nur die Atome be- trachtet, die direkt an das charakteristische Atom gebunden sind (= 1. Sphäre). Häufig ist hier keine Entscheidung möglich (zB mehrere C-Atome). Man betrachtet nun die Atome, die an diese gleichartigen Atome gebunden sind (= 2. Sphäre) und sucht wieder das Atom mit der höchsten Ordnungszahl. Ist auch hier keine Entscheidung möglich, wird das mit der jeweils zweithöchsten betrachtet usw. Ist auch dabei alles gleich, geht man in die 3. Sphäre usw. Reihung nach steigender Priorität: –H Entscheidung in der 1. Sphäre –CH 3 Entscheidung in der 2. Sphäre –C 2 H 5 Entscheidung in der 3. Sphäre –C 3 H 7 Sind in der 2. bzw. 3. Sphäre mehrere gleichar- tige Atome gebunden, hat die Gruppe mit der größeren Anzahl Vorrang. Atome, die mit einer Mehrfachbindung gebun- den sind, gelten als mehrere einfach gebunde- ne Atome. C C C C C C C H H H H H H H H H H H H H H H H C CH 3 CH 3 CH 3 > C H 2 C CH 3 CH 3 H C O H O C H O C N N N C N entspricht entspricht C C H 3 C H CH 3 CH 3 H 2 C C H 3 C H C CH 3 CH 3 H 2 C C C H 3 C H CH 3 CH 3 H 2 C C C H H 3 C CH 3 CH 3 H 2 C C C Cl C H 2 C CH 2 H 2 C CH 3 CH 2 H 2 C CH CH 3 CH 3 Cl Cl Cl C Cl C Cl Cl Cl 1 c Man betrachtet zunächst nur die Atome, die direkt an das „linke" C-Atom der Doppelbindung gebunden sind. Von diesen beiden bestimmt man das Atom mit der höheren Priorität. Die Priorität wird nach den CIP-Prio- ritäten- oder Sequenzregeln festgelegt, die im Prinzip eine Reihung entsprechend der Ordnungszahl ist. Das C-Atom (Z = 6) ist daher das Atom mit der höheren Priorität. 2 c Danach betrachtet man die an das „rechte" C- Atom gebundenen Atome. Im Beispiel erkennt man, dass hier keine Zuordnung möglich ist, da es 2 C-Atome sind. In diesem Fall betrachtet man die 2. Sphäre, dh. die Atome, die jetzt an diese C-Atome gebunden sind. Man sucht wieder das Atom mit der höchsten Priorität. Im Beispiel ist es Kohlenstoff. Bringt auch die 2. Sphäre keine Entscheidung, so muss man analog weitergehen. Ist keine Unterscheidung möglich (zB bei 2 Methylgruppen), dann existieren selbstverständ- lich keine 2 stereoisomeren Formen. 3 c Betrachtet man jetzt die beiden Gruppen mit höherer Priorität, so erkennt man, dass in die- sem Beispiel die beiden Gruppen auf dersel- ben Seite der Doppelbindung liegen. Diese Form ist die Z(usammen)-Form. Die Verbin- dung heißt Z-3-Methylpent-2-en . Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv