Phân tích Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Nói tới đồng phân Z-E và đồng phân R-S là không thể nói tới quy tắc Cahn-Ingold-Prelog.

Danh pháp Cahn-Ingold-Prelog còn gọi là danh pháp Z-E trong trường hợp đang nói về đồng phân hình học.

Trong Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog, độ ưu tiên tuyệt đối được áp dụng trong mọi trường hợp đó là Độ ưu tiên (Độ hơn cấp) tuyệt đối của các nguyên tử.

Độ ưu tiên (Độ hơn cấp) tuyệt đối của các nguyên tử:

+Điện tích hạt nhân nguyên tử  lớn hơn (số hiệu nguyên tử lớn hơn ) thì sẽ hơn cấp hơn:

Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H

35 - 17 - 16 - 15 - 9   - 8 -  7 -  6 -  1

+Trường hợp các đồng vị: nguyên tử có số khối lớn hơn sẽ hơn cấp hơn. 

Ví dụ:\(D > H{,^{13}}C{ > ^{12}}C\)

---

Xác định độ ưu tiên theo quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

Xác định độ ưu tiên lần lượt qua thứ tự  2 bước sau:

Các lớp trong so sánh độ hơn cấp

Bước 1:

-B1: Độ hơn cấp của nhóm thế gắn với nối đôi được xác định thông qua nguyên tử trực tiếp gắn với \\(Cs{p^2}\) của nối đôi.

Nhóm thế có nguyên tử dính với \(Cs{p^2}\) có điện tích hạt nhân nguyên tử  lớn hơn (số hiệu nguyên tử lớn hơn ) thì ưu tiên hơn:

Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H

35 - 17 - 16 - 15 - 9   - 8 -  7 -  6 -  1

Ví dụ:

• \( - C{H_3} <  - Br\) vì Br ưu tiên hơn C.
• \( - C{(C{H_3})_3} <  - Br\) vì Br ưu tiên hơn C.
• \( - CB{r_3} <  - Br\) vì Br  ưu tiên hơn C, và Br trong \( - CB{r_3}\) thuộc lớp thứ 2 nên không thể  đem so sánh với lớp đầu tiên.

Bước 2:

-B2: Nếu 2 nguyên tử nối trên C nối đôi giống nhau thì ta xét đến nguyên tử kế cận, xét tới lớp thứ 2.

Xét theo nguyên tắc ưu tiên sau:

giống bước 1 chỉ khác là lúc này nhóm thế ở lớp thứ 2 gắn vào carbon ở lớp thứ nhất:

Ví dụ 1:

• \( - CH{(C{H_3})_2} <  - C{H_2} - OH\) : Lớp thứ nhất: độ hơn cấp C=C, lớp thứ 2: Độ hơn cấp O > C.
• \( - CH(OH)C{H_3} >  - C{H_2} - OH\) : Lớp thứ nhất giống nhau, lớp thứ 2: 2 nhóm -OH giống nhau, nhóm \( - C{H_3} >  - H\) Mô tả như hình ảnh sau:

\( \Rightarrow \)Lưu ý: Các lớp thứ 3, thứ 4... so sánh tương tự như so sánh ở lớp thứ 2.

=======

Một số lưu ý khác khi xét độ hơn cấp theo quy tắc Quy tắc Cahn-Ingold-Prelog

∎Lưu ý 1: Tất cả các nguyên tử trừ hydro đều có hóa trị 4 [3]. ( đây là cơ sở cho lưu ý 2).
Khi hóa trị thực của nguyên tố kém hơn như oxy, nito.... thì thường là cặp electron không liên kết như cặp electron tự do n, cặp electron n này sẽ có độ ưu tiên thấp nhất là 0.
Trường hợp này hay gặp ở hệ danh pháp syn-anti.

∎ Lưu ý 2: Các nguyên tử gắn vào liên kết bội được tính gấp bội lần (Nối đôi tính gấp đôi, nối 3 tính gấp 3).  [2]

Vì vậy khi so sánh độ hơn cấp phải lưu ý cách tính này: Do đó các nhóm sau có độ hơn cấp lớn hơn

\(-HC = O > -C{H_2}OH\)  và  \(C_6H_5 -  >- (CH_3)_2H  \) và  \( - C \equiv N >  - C{H_2}N{H_2}\).
-ví dụ:
\( + ) > C = O\)

\( + ) - CH = CH - :\)

\( + ) - C \equiv C - :\)

\( + ) - C \equiv N:\)

∎ Lưu ý 3: Cis có độ ưu tiên cao hơn trans

Ví dụ: 

Ở đây: \(Br > Cl\), và \(cis > trans\)

Mở rộng: Rõ ràng một nhánh của đồng phân Z sẽ có độ ưu tiên cao hơn đồng phân E.

Tham khảo:

Klyne,Buckingham, Atlas of Stereochemistry, 2nd Edition, Oxford University Press,1978

∎ Lưu ý 4: Các cặp lập thể (R,R) hay (S,S) sẽ ưu tiên hơn cặp (R,S) hoặc (S,R).

∎ Lưu ý 5:  Tên gọi cis-trans và tên gọi E-Z trong một số trường hợp sẽ không trùng nhau (vì trong nhiều trường hợp nó giống nhau). Ví dụ:

The end.

Tài liệu tham khảo:

1. Francis  A Carey (2008), Organic Chemistry 7th Edition, McGraw-Hill; University of Virginia, pp. 128.

2. (September, 2004), "IUPAC complete", Preferred IUPAC Names, Chapter 9, pp. 1036-1113; 1088-1092.

3. PGS.TS Thái Doãn Tĩnh (2008), Cơ chế và phản ứng hóa học hữu cơ tập 1, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, pp. 148-244.

4. Võ Thị Thu Hằng (2002), Hóa học lập thể, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH ( KHOA HÓA ), TP Hồ chí minh, pp. 6-7; 46-49.