Номер 74, страница 18 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

1.74. Предложите систематические названия следующих молекул, указав в на-звании абсолютные конфигурации стереоцентров по R/S-номенклатуре:

а) Решение:
1. Определение основной структуры и нумерация. Самая длинная углеродная цепь, содержащая главную функциональную группу (гидроксильную, -OH), состоит из четырех атомов углерода (бутан). Нумерацию цепи начинаем с того конца, к которому ближе гидроксильная группа. Таким образом, атом углерода, связанный с ОН-группой, получает номер 2. Систематическое название без учета стереохимии — бутан-2-ол.
2. Определение абсолютной конфигурации. Атом углерода C2 является стереоцентром (хиральным центром), так как он связан с четырьмя различными заместителями: -OH, -CH₂CH₃, -CH₃ и -H. Для определения конфигурации (R или S) по номенклатуре Кана-Ингольда-Прелога расставим приоритеты (старшинство) заместителей у стереоцентра:
1. -OH (атом кислорода O, Z=8) - высший приоритет.
2. -CH₂CH₃ (этильная группа) - атом C, связанный с другим C.
3. -CH₃ (метильная группа) - атом C, связанный только с H.
4. -H (атом водорода H, Z=1) - низший приоритет.
Младший заместитель (H) не показан, но подразумевается, что он направлен за плоскость чертежа (пунктирная связь), так как старший заместитель (-ОН) направлен на нас (клиновидная связь).
Теперь посмотрим на направление от заместителя с приоритетом 1 к заместителю с приоритетом 3 через заместитель с приоритетом 2: 1(-OH) → 2(-CH₂CH₃) → 3(-CH₃). Движение происходит против часовой стрелки. Следовательно, конфигурация стереоцентра — S.

Ответ: (S)-бутан-2-ол.

б) Решение:
1. Определение основной структуры и нумерация. Основой молекулы является циклогексен. Нумерацию цикла необходимо начать с атомов углерода двойной связи (положения 1 и 2), чтобы заместители (две аминогруппы, -NH₂) получили наименьшие возможные номера. При нумерации от нижнего атома двойной связи по часовой стрелке аминогруппы получают номера 3 и 4. Это дает наименьшие локанты. Таким образом, основа названия — циклогекс-1-ен-3,4-диамин.
2. Определение абсолютной конфигурации. В молекуле два стереоцентра: C3 и C4.
Стереоцентр C3: Заместители: -NH₂, -C4, -C2, -H.
Приоритеты: 1: -NH₂ (атом N, Z=7); 2: -C4 (атом C, связанный с N); 3: -C2 (атом C двойной связи, эквивалентен связи с двумя C); 4: -H.
Аминогруппа направлена на нас (клин), следовательно, атом водорода H (младшая группа) направлен от нас (пунктир). Движение 1 → 2 → 3 происходит по часовой стрелке. Конфигурация — R.
Стереоцентр C4: Заместители: -NH₂, -C3, -C5, -H.
Приоритеты: 1: -NH₂ (N); 2: -C3 (C, связанный с N); 3: -C5 (C, связанный с C); 4: -H.
Аминогруппа направлена от нас (пунктир), следовательно, атом водорода H (младшая группа) направлен на нас (клин). Движение 1 → 2 → 3 происходит против часовой стрелки (S). Так как младший заместитель направлен на нас, конфигурацию следует обратить. Таким образом, конфигурация — R.

Ответ: (3R,4R)-циклогекс-1-ен-3,4-диамин.

в) Решение:
1. Определение основной структуры и нумерация. Молекула представляет собой замещенный оксиран (эпоксид). Старшей функциональной группой является карбоксильная (-COOH), поэтому она определяет нумерацию углеродных атомов цикла. Атом углерода, связанный с -COOH, получает номер 2, а атом, связанный с метильной группой (-CH₃), — номер 3. Основа названия — 3-метилоксиран-2-карбоновая кислота.
2. Определение абсолютной конфигурации. Стереоцентрами являются атомы C2 и C3.
Стереоцентр C2: Заместители: -O- (в цикле), -COOH, -C3, -H.
Приоритеты: 1: -O-; 2: -COOH (C связан с тремя O по правилам); 3: -C3 (C связан с O, C, H); 4: -H.
Карбоксильная группа направлена от нас (пунктир), значит, атом H (младшая группа) направлен на нас (клин). Движение 1 → 2 → 3 идет по часовой стрелке (R). Так как младшая группа направлена на нас, конфигурацию обращаем. Конфигурация — S.
Стереоцентр C3: Заместители: -O- (в цикле), -C2, -CH₃, -H.
Приоритеты: 1: -O-; 2: -C2 (C связан с O, C, H); 3: -CH₃ (C связан с H, H, H); 4: -H.
Метильная группа направлена на нас (клин), значит, атом H (младшая группа) направлен от нас (пунктир). Движение 1 → 2 → 3 идет по часовой стрелке. Конфигурация — R.

Ответ: (2S,3R)-3-метилоксиран-2-карбоновая кислота.

г) Решение:
1. Определение основной структуры и нумерация. Основа — циклопентанон. Атом углерода карбонильной группы получает номер 1. Нумеруем цикл так, чтобы заместители получили наименьшие номера: по часовой стрелке метильная группа (-CH₃) оказывается у C2, а гидроксиметильная (-CH₂OH) — у C3. В названии заместители перечисляются в алфавитном порядке: гидроксиметил, метил. Название: 3-(гидроксиметил)-2-метилциклопентан-1-он.
2. Определение абсолютной конфигурации. Стереоцентры — C2 и C3.
Стереоцентр C2: Заместители: -C1(=O), -C3, -CH₃, -H.
Приоритеты: 1: -C1(=O)-; 2: -C3H(CH₂OH)-; 3: -CH₃; 4: -H.
Метильная группа направлена на нас (клин), H — от нас (пунктир). Движение 1 → 2 → 3 идет по часовой стрелке. Конфигурация — R.
Стереоцентр C3: Заместители: -CH₂OH, -C2, -C4, -H.
Приоритеты: 1: -CH₂OH (C связан с O); 2: -C2 (C связан с C(=O)); 3: -C4 (C связан с C); 4: -H.
Гидроксиметильная группа направлена от нас (пунктир), H — на нас (клин). Движение 1 → 2 → 3 идет по часовой стрелке (R). Так как младшая группа (H) направлена на нас, конфигурацию обращаем. Конфигурация — S.

Ответ: (2R,3S)-3-(гидроксиметил)-2-метилциклопентан-1-он.

д) Решение:
1. Определение основной структуры и нумерация. Это бициклическая система — бицикло[2.2.1]гептан. Старшая группа — кетонная, поэтому она должна получить наименьший возможный номер. Нумерацию начинаем с одного из узловых атомов (C1), который несет гидроксильную группу, и ведем по длинному мостику так, чтобы карбонильная группа получила номер 2. Таким образом, название соединения: 1-гидроксибицикло[2.2.1]гептан-2-он.
2. Определение абсолютной конфигурации. Стереоцентрами являются узловые атомы C1 и C4.
Стереоцентр C1: Заместители: -OH, -C2(=O), -C6, -C7.
Приоритеты: 1: -OH; 2: -C2(=O); 3: -C6 (часть более длинного мостика); 4: -C7 (часть более короткого мостика).
Для определения конфигурации посмотрим на молекулу вдоль связи C1-C7 (младшая группа). Группа -OH (1) будет вверху, группа -C2 (2) — слева, а группа -C6 (3) — справа. Движение 1 → 2 → 3 идет против часовой стрелки. Конфигурация — S.
Стереоцентр C4: Заместители: -C3, -C5, -C7, -H.
Приоритеты: 1: -C3 (соседний с C2(=O)); 2: -C7 (соседний с C1(OH)); 3: -C5 (соседний с C6(CH₂)); 4: -H.
Атом H (младшая группа) находится в эндо-положении, т.е. направлен "вниз" и от наблюдателя. Направление обхода 1 → 2 → 3 (C3 → C7 → C5) идет по часовой стрелке. Конфигурация — R.

Ответ: (1S,4R)-1-гидроксибицикло[2.2.1]гептан-2-он.