Phân tích về đồng phân hình học của hệ vòng cầu

Đồng phân của hệ vòng cầu

Đồng phân hình học của hệ vòng cầu mở đầu cho khái niệm đồng phân endo-exo.

Xem tất cả bài viết về chuyên đề: Series chuyên đề đồng phân hình học

Đồng phân endo-exo

Endo-exo là cụm khái niệm về sự đồng phân trong các hợp chất hữu cơ có nhóm thế nằm trên hệ thống vòng có bắt cầu. Tiếp đầu ngữ endo được dùng cho các đồng phân mang nhóm thế ở vị trí gần nhất, hoặc "xen kẽ kề - syn" so với cầu dài nhất. Trong khi, tiếp đầu ngữ exo thì ngược lại, dùng để chỉ những đồng phân có nhóm thế nằm xa nhất, hoặc "đối - anti" so với cái cầu dài nhất. Ở đây, "dài nhất" và "ngắn nhất" có ý chỉ số lượng nguyên tử có mặt trên cái cầu. Kiểu cấu dạng này có mặt trong các hệ norbornane như dicyclopentadien.

Ở đây, Nhóm thế R ở xa cầu dài nhất là cầu màu đỏ có 2 carbon (bên trái) do đó nó được gọi là exo và ngược lại.

Các thuật ngữ endo và exo cũng được dùng tương tự khi nói về sự chọn lọc lập thể trong Phản ứng Diels-Alder.

---

Cách xác định đồng phân Endo-Exo

1. Trường hợp các cầu không có nhóm chức

Khi một trong các cầu có chứa nhóm thế khác nhau, nó tạo ra các đồng phân khác nhau và khi 2 cầu còn lại không chứa nhóm thế ở khoảng cách khác nhau với cầu chứa nhóm thế, quy tắc chung để gọi tên đó là dùng tiếp đầu ngữ endo và exo. Đồng phân endo dùng khi nhóm thế nằm gần về phía cầu không chứa nhóm thế dài hơn, còn Đồng phân exo về phía cầu ngắn hơn:
Ví dụ:

Ở đây nhóm -OH là nhóm thế, dựa vào nhóm thế này để xác định Endo-Exo.

2. Trường hợp các cầu có nhóm chức

* Khi 2 cầu không có nhóm thế ở khoảng cách bằng nhau so với cầu có nhóm thế \( \Rightarrow \) Không áp dụng danh pháp Endo-Exo.

* Khi 2 cầu không có nhóm thế ở khoảng cách bằng nhau so với cầu có nhóm thế, tuy nhiên một trong 2 cầu lại có nhóm chức, thì đồng phân Endo là đồng phân có nhóm thế nằm gần với nhóm chức ( tức là cùng phía với nhóm chức); Ngược lại Đồng phân exo có nhóm thế nằm khác phía hay xa nhóm chức hơn.
Ví dụ:

Các nhóm thế và nhóm chức đã được khoanh tròn để biểu thị vị trí so với nhau.

3. Theo quy ước của IUPAC

Theo tài liệu: (September, 2004), "IUPAC complete", Preferred IUPAC Names, Chapter 9, pp.1075, 1097, 1244

 Trong hệ bicyclo[xyz]ankan, \(x \ge z > y \ge 1\) và \(x + z < 7\)

Các vị trí thể hiện sự tương đối như trong hình vẽ.

Tham khảo: http://goldbook.iupac.org/E02094.html

Một số ví dụ:

Vị trí thế ở Flo có khoảng cách tới 2 cầu nối còn lại là giống nhau do đó không có đồng phân Endo-exo. Nó ở cùng mặt phẳng với các carbon đánh số thứ tự lớn hơn ở cầu nối còn lại nên nó được gọi là 7-anti.

Vị trí của Brom, nó ở gần cầu nối có số carbon lớn hơn nên nó được gọi là 2-endo.

Ví dụ 2:

4. Phân tích một số trường hợp phức tạp của đồng phân endo-exo

Các ví dụ sau cũng giống như là bài tập về đồng phân endo-exo, các bạn hãy cùng phân tích.

Ví dụ 1:

-Vị trí số 2 cảu nhóm -OH nó ở xa so với cầu nối 3 carbon còn lại \( \Rightarrow \) 2-exo.

-Vị trí số 4 của nhóm \(C{H_3}O - \) ở gần cầu nối 3 carbon \( \Rightarrow \) 4-endo.

-Vị trí số 7 của nhóm -I, nó ở xa so với cầu nối 4 carbon \( \Rightarrow \) 7-exo.

Ví dụ 2:

- Vị trí số 3 của Br- ở xa số với cầu nối 2 carbon \( \Rightarrow \) 3-exo.

- Nhóm \(C{H_3} - \) ở cùng phía so với cầu nối được đánh số nhỏ nhất \( \Rightarrow \) 7-syn.

- Ở đây có một nhóm chức \( > C = O\) do đó cũng có thể gọi là 7-endo.

Ví dụ 2 cũng đã gợi ý cho chúng ta thấy, vị trí không gian 3D của các nhóm thế, nếu ta quy ước đâu là vị trí gần người quan sát ta sẽ thấy được nét tương đồng giữa cấu dạng và cấu trúc không gian 3 chiều nó giống nhau tới mức độ nào.

Ví dụ 3: Các bạn tự phân tích

 The end!