5.2: Isómeros geométricos y sistema de nomenclatura E/Z

Isómeros geométricos de alquenos

En las discusiones sobre el 1,2-dimetilciclohexano en el Capítulo 4, hemos aprendido que existen dos isómeros geométricos posibles para ese compuesto, que son cis y trans. La rotación restringida del enlace C-C de la estructura cíclica da como resultado el isómero cis o trans del 1,2-dimetilciclohexano. La rotación restringida también puede ser causada por un doble enlace, por lo que los isómeros geométricos también se aplican a algunos alquenos.

Figura 5.2a Isómeros geométricos de cicloalcanos disustituidos

Para el ejemplo del 2-buteno, la fórmula estructural condensada CH ₃ -CH=CH-CH ₃ no representa realmente la forma plana trigonal de los carbonos sp ² con dobles enlaces. Para mostrar la forma explícitamente, necesitamos dibujar la estructura de Kekulé que muestre todos los ángulos de unión. Entonces se notará que existen dos formas diferentes de 2-buteno, con los grupos CH ₃ en el mismo lado o lado opuesto del doble enlace.

Figura 5.2b Isómeros geométricos de algunos alquenos

Son isómeros geométricos y pueden marcarse como cis o trans de manera similar al cicloalcano disustituido. Cis/trans es la designación común para isómeros geométricos y podría ser ambigua para algunas estructuras, aquí aprenderemos el sistema de nomenclatura IUPAC para isómeros geométricos de alqueno, es decir, el sistema de nomenclatura E/Z.

Sistema de Nombramiento E/Z

Para hacer la designación E/Z, primero, a los grupos conectados en cada carbono de doble enlace sp ² se les asignará la prioridad con base en el número atómico (ver las siguientes pautas para más detalles), luego el isómero con el mismo grupo prioritario en el mismo lado del doble enlace se asigna como “ Z”, y el isómero con el mismo grupo prioritario en el lado opuesto del doble enlace se llama “E”. Tanto E como Z provienen del alemán, “Zusammen” significa mismo lado y “Entgegen” significa opuesto.

Las pautas para asignar prioridad de grupo en el sistema de nomenclatura E/Z

1. La prioridad se asigna en función del número atómico de los átomos unidos directamente al carbono de doble enlace sp ², cuanto mayor es el número atómico, mayor es la prioridad (los isótopos con mayor número de masa tienen mayor prioridad). Por ejemplo: S > O > N > C > H.

Para la estructura anterior del 2-peneteno: en el lado izquierdo sp ² carbono, el grupo metilo CH ₃ es mayor que el átomo de hidrógeno porque C > H; en el lado derecho sp ² carbono, el grupo etilo CH ₂ CH ₃, también es mayor que el hidrógeno. Con grupo de mayor prioridad en ambos lados del doble enlace, este es el isómero Z, el nombre completo del compuesto es (Z) -2-penteno.

El grupo con mayor prioridad está etiquetado como #1, y el grupo con menor prioridad es etiquetado como #2 en este libro.

2. Si los dos grupos unidos directamente sobre un carbono sp ² comienzan con el mismo átomo, significa que hay un lazo desde el paso 1, entonces pasamos a los átomos que conectaron al átomo “atado”, la prioridad aumenta a medida que aumenta el número atómico del siguiente átomo unido.

Para la estructura anterior, es obvio que Cl es mayor que C (C del grupo CH ₂ CH ₃) en el lado derecho sp ² carbono.

En el lado izquierdo sp ² carbono, necesitamos comparar entre el grupo metilo CH ₃ y el grupo etilo CH ₂ CH ₃. Ambos grupos tienen átomo de carbono unido directamente sobre el carbono sp ², es decir, un lazo. En el grupo CH ₃, el átomo de carbono está unido a H, H, H; mientras que en el grupo CH ₂ CH ₃, el átomo de carbono está unido con H, H, C. Por lo que el etilo CH ₂ CH ₃ es mayor que el metilo CH ₃ (ver Nota a continuación). Con grupo de mayor prioridad en el lado opuesto del doble enlace, este es el isómero E, el nombre completo del compuesto es: (E) -3-cloro-4-metil-3-hexeno.

Nota #1: Para esta ronda de comparación entre H, H, H y H, H, C, comparar el átomo único con el mayor número en un grupo verso el átomo único con el mayor número en el otro grupo. Entonces H en un grupo verso C en el otro grupo, ya que C > H, por lo tanto CH ₂ CH ₃ es mayor que CH ₃. Recuerda no sumar los números atómicos. Por ejemplo, si un grupo tiene C, C, C y el otro grupo tiene C, O, H, entonces el lado C, O, H es mayor porque O es mayor que C.

Nota #2: El compuesto anterior es el isómero cis si se usa el sistema de denominación cis/trans (ambos grupos etilo están en el mismo lado del doble enlace), pero es el isómero E para el sistema E/Z. Entonces los cis/trans y E/Z son dos sistemas de nomenclatura diferentes, no siempre coinciden.

3. Repita el paso 2 si es necesario, hasta que se asigne la prioridad.

Ejemplos: ¿Cuál es la fórmula estructural correcta del (E) -2-bromo-3-cloro-2-buteno?

La respuesta es B.

Ejemplos: Dibujar la estructura de (E) -3-metil-2-penteno

Contestar

Ejemplos: Ordene los siguientes grupos con base en prioridad creciente.

Enfoque:

^1ª vuelta: C, C, C, C (empate);

^2ª ronda:

A: C unido a C, C, C; (3 ^rd)

B: C unido a H, Cl, Cl; (Cl es el ^2º de alto)

C: C unido a H, C, C; (^4º)

D: C unido a H, H, Br (Br es el más alto)

Solución: C < A < B < D

Ejercicios 5.1

Ordene los siguientes grupos en función de la prioridad decreciente para el propósito de nomenclatura E/Z.

Respuestas a las preguntas de práctica Capítulo 5

4. Cuando el enlace múltiple es parte del grupo, el enlace múltiple se trata como si estuviera unido individualmente a múltiples de esos átomos. Específicamente:

Para estos tres grupos involucran múltiples enlaces, todos comienzan con el átomo de carbono (el átomo de carbono resaltado en color azul), y debemos comparar el grupo de átomos que conectaron sobre el carbono azul convirtiendo el enlace múltiple en “múltiples enlaces simples”, como se muestra arriba. Entonces, si comparamos el orden de estos tres grupos, es:

Ejemplos: Asignar E/Z del doble enlace circular.

Pensando:

La respuesta es: Zisómero.