Estoy escribiendo para corregir una complicación excesiva percibida en la respuesta de la respuesta original.
PRIMERO, es brillante cuando describe la talidomida, y también bastante correcto.
Sin embargo, su uso de la nomenclatura está un poco fuera de lugar, y me tomó un tiempo llegar a donde se dirigía.
el trans-2-hidroxiciclohexanol, que es el compuesto que dibujó el OP, es de hecho quiral porque no puede superponerse en su imagen especular y, de manera equivalente, no contiene planos de simetría.
la quiralidad es una propiedad de una molécula como un todo, y significa que la molécula tiene una versión zurda y diestra con los sustituyentes en la misma relación (es decir, como en el ejemplo, ambos están del mismo lado del anillo. NB con los ciclohexanos en el mismo lado significa que ambos están “arriba” del plano del anillo o ambos “debajo” del plano del anillo. NO significa que sean ambos ecuatoriales o axiales cuando en la conformación habitual de la silla.)
La confusión radica en su descripción de los dos carbonos con los sustituyentes unidos como “quirales”. Eso está mal. Ambos son centros estéreo, lo que significa que ambos tienen una configuración r-o-s, que es una de las muchas (y sí, es la forma más habitual) de predecir que toda la molécula es quiral.
Para resumir los puntos clave:
- Un átomo tetraédrico es un centro estéreo si tiene 4 sustituyentes únicos.
- Los centros estéreo a menudo generan un par de enantiómeros quirales (si está presente 1), o un par de enantiómeros quirales MÁS una gran cantidad de diastereómeros, algunos de los cuales pueden o no ser quirales.
- Es la molécula NO el centro estéreo que determina la quiralidad; si la imagen especular de la molécula no se puede superponer sobre ella, entonces la molécula es quiral; de manera equivalente si la molécula no es simétrica respecto de CUALQUIER plano reflexivo [hipotéticamente] atravesado por ella, es quiral.
- Entonces, la existencia de un centro estéreo tiende a hacer que una molécula sea quiral, con excepciones: (1) si un plano de reflexión atraviesa el centro estéreo [incluso si tiene que distorsionar un poco la conformación de las moléculas (== en una cantidad que no es “imposible” en las condiciones dadas por la molécula) para que se alinee.
- Si bien generalmente consideramos que los carbonos son nuestros centros estéreo en química orgánica, no es el único. Por ejemplo, los grupos amino altamente sustituidos pueden ser centros estereo, especialmente cuando son del tipo bialquilamina, trialquilamina o tetraalquilamonio. Tales tienden a tener barreras de baja energía para lo que llamamos un “cambio de paraguas” (porque toda la población de 9 a 87 años de la ciudad de Nueva York que vive en cualquier lugar cerca de Penn o de la gran estación central ahora hizo paraguas con armaduras tetraédricas) es bastante inestable a lo que llamamos ” “giro del paraguas” del centro estéreo … el centro estéreo entra en algo parecido al estado de transición SN2 (imagine la amina inicial como un paraguas con su superficie de tela cóncava, con armadura, ahora con energía incluso limitada (como si intentara para sacudir el agua de la parte superior de su resistente paraguas Penn Station) es suficiente patear el paraguas / amina en una forma bipiramidal trigonal, con los sustituyentes ahora en el plano trigonal central, y un poco más de una patada hace estallar el ahora- los sustituyentes planos 3 vuelven a formar un paraguas invertido (err, tetraedro). La única forma de obtener un centro estéreo con aspecto de amina que realmente cause quiralidad es si lo restringe de modo que la barrera a este cambio de paraguas sea demasiado alta Una forma de hacer esto es colocarlo como un heteromember de un anillo de cicloalquilo realmente restrictivo. Si el anillo es realmente muy grande y flojo, el flip aún podría funcionar, y si el anillo en sí (como la piridina) no tiene restricciones importantes para un “giro total …” bueno, entonces … su centro estéreo N pierde sus características proquirales. Si te encuentras con otros enlaces tetraheterosustituidos sin carbono, entonces a veces tienes que trabajar bastante duro para decidir si los centros estereofónicos separados se pueden resolver como especies químicas distintas (por ejemplo, no son conformadores elegantes).
- Solo para probar: la gamma butirilactona, que es solo THF con un carbonil alfa al éter, es aquiral porque: El átomo de O tiene 2 pares solitarios (2 sustituyentes idénticos = no un centro estereofónico). El metileno al lado del O (en el otro lado en comparación con el carbonilo) tiene 2 protones -> no una entrada estéreo. El mismo trato con el metileno al lado (2 protones) y el siguiente. El carbono final de carbonilo tampoco es un centro estéreo, ya que los carbonos sp2 no son centros estéreo. Por lo tanto, no hay quiralidad para el THF o su buen amigo gamma-butiril lactona.
AHORA, de vuelta a nuestra trans 2-hidroxiciclohexilamina. Como el OA probablemente quiso decir, es bastante fácil observar que el ciclohexilo de carbono al que está unido el OH tiene 4 sustituyentes separados: 1H, 1OH, 1-anillo unido a metileno sustituido con el resto del anillo bajando en una dirección, y un metileno sustituido en 1 anillo sustituido con el grupo amino y el resto del anillo; Es un centro estéreo. (Tenga en cuenta que ninguno de los OH en sí o los constituyentes O o H tampoco lo son). Es igualmente fácil ver que el ciclohexil C al que está unido el amino tiene 4 sustituyentes: 1H, 1NH2 y el resto del anillo va en la dirección contraria.
Entonces tenemos 2 centros estéreo. Mire el ciclohexilo C con el NH2 conectado. Suponga que el NH2 es ecuatorial, como es probable en el caso de los grupos voluminosos, y que el H solitario es axial. (Esto es sin pérdida de generalidad; siéntase libre de asumir lo contrario y derivar la misma conclusión). Además, suponga que la H axial está hacia arriba. (De nuevo, sin pérdida de generalidad). Para obtener la configuración estereofónica de este C, flote en el espacio, reduzca su tamaño a un tamaño molecular, oriéntese bajo la parte “paraguas” del tetraedro de ese C, encuentre una linterna y enciéndala en los otros tres enlaces de mayor prioridad (recuerde que CH es el enlace de menor prioridad ) Vuelva a orientarse de modo que las uniones de cara al anillo estén justo en frente de su cara, como si estuviera en el volante a las 10 y 2 en un reloj. La amina ecuatorial está a las 6 en punto. La amina tiene una prioridad más alta que el anillo metilado sustituido con OH, que tiene una prioridad más alta que el anillo metileno no sustituido. Entonces, pr1 (amina) está abajo, pr2 (metileno de anillo sustituido con OH) está arriba / abajo, y pr3 (metileno de anillo no sustituido) está arriba / derecha, mientras que pr4 está muy adelante, pero detrás del carbono del anillo estás mirando a. El orden de prioridad va en sentido horario, por lo que la estereoquímica es (r). Hacer lo mismo con el anillo C con el sustituyente hidroxi es similar: dado que el amino y el hidroxilo se administran como en el mismo lado, y la amina terminó arriba y ecuatorial con respecto al anillo, el OH también debe estar por encima del anillo; la única forma de hacerlo con 1 carbono por encima es tenerlo axial y arriba. El enlace 1H de baja prioridad es ecuatorial descendente. Al orientarse uno mismo para que la cara mire hacia el anillo de carbono en cuestión, oscureciendo el Pri4 H, notamos que el OH axial está a las 12 en punto. A la izquierda / abajo desde allí a las 8 en punto, más o menos, está el anillo de metileno un carbono más adelante. A la derecha / abajo desde allí a las 4 en punto se encuentra el anillo de methylyne-NH2. El grupo de alta prioridad es el OH (pri1). El grupo pri2 es methylyne-NH2 -..- a las 4 en punto, y el grupo pri3 es el metileno de anillo no sustituido a las 8 en punto. Por lo tanto, el orden de prioridad es 12 en punto -> 4 en punto -> 8 en punto, en otras palabras, en sentido horario o (r).
Terminamos con dos centros estéreo en la molécula mostrada, ahora llamada (r, r,) – 2-NH2 -1-ciclohexanol, o similar.
Es quiral porque (s, s) -2-NH2-1-ciclohexanol (es decir, la imagen especular) no puede superponerse en la otra imagen.
Tenga en cuenta que si la estereoquímica fuera (r, s) o (s, r) podríamos distorsionar el conformador de la silla de tal manera que pudiéramos poner un plano de simetría entre ellos, haciéndolos achirales.
De manera similar, si NH2 y OH hubieran sido idénticos (es decir, tanto NH2 como OH), podríamos hacer lo mismo dividiendo un plano vertical de simetría en el anillo.
Sin embargo, su ejemplo tiene la configuración (r, r) como no superponible en (s, s); Son verdaderos enantiómeros. Decimos que son diasteriómeros de la “meso molécula” aquiral denotada (r, s) o (s, r) 2-NH2-1-ciclohexanol.
