Assigned Cahn-Ingold-Prelog (CIP) Priorities (2) – The Method of Dots

Cahn Ingold Prelog Priorities (2)． リング、チェーン、その他の R/S を決定する

この投稿は Organic Chemistry Solutions の Matt Pierce 氏と共著です。 この投稿では、Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 規則を拡張し、環、複数のキラル中心、複数の結合、および同位体を含む、いくつかのトリッキーなケースで R/S を割り当てる方法を説明します。 CIPの優先順位を決定する際に、「点の方法」が同点解消に非常に有効であることがわかります！

Table Of Contents

1. 再録。
2. How Do We Assign CIP Priorities In Trickier Cases Involving Rings, Multiple Chiral Centers, Multiple Bonds, and Isotopes? Cahn-Ingold-Prelog の優先順位は、最初の相違点で決定される
3. CIP の優先順位の割り当て。 点の方法」の応用
4. How Do We Determine R/S Configuration in Rings?
5. リングの R/S 構成を決定する。
6. 複数のキラル中心を持つ分子への R/S 配置の割り当て
7. 複数の結合を持つ Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 優先度の割り当て
8. 「幻の原子」による複数の結合の拡張
9. 同位体を持つ Cahn-Ingold-Prelog 優先度
10. 結論：Circle-Conclusion は、複数の結合を持つ分子への優先度の割り当てを意味する。 ドットの方法」によるR/S配置の割り当て
11. Notes

1. まとめ CIPの優先順位の決定

Cahn-Ingold-Prelog (CIP) ルールに関する最初の投稿では、分子内のキラル中心へのRまたはSの割り当て方法について大まかな概要を説明しました。 これに続いて、アルケンが E か Z かを判断するために CIP 規則を使って優先順位を決定する方法を投稿しました。

ほとんどの入門投稿と同様に、選んだ例は非常に単純でした。 下の分子のように、中心炭素が異なる原子量の 4 つの原子に結合している分子で優先順位を割り当てるのは、かなり簡単です。 そして、前回説明したように、一度シングルスワップ規則を覚えてしまえば、優先順位 4 位の置換基がページの平面の後ろを向いていない場合、R/S を決定するのはとても簡単です。

同一原子に結合した立体中心では、「点の方法」を使って同点を解消して鎖を下に移動することも非常に簡単であると見ました。 もしよければ、ここで練習してください。

2. リング、複数のキラル中心、複数の結合、同位体を含むトリッキーなケースで CIP 優先度をどのように割り当てるか？

この記事は、優先度の割り当てで見られるさらなる複雑性について書いています。 たとえば、次のような場合に優先順位をどのように割り当てるのでしょうか:

• Ring
• Multiple chiral centers
• Dealing with multiple bonds
• What about isotopes?

このポストでは、少し難しいケースについての分類をします。 R/Sの決定にのみ焦点を当てますが、(E/Z)の決定にも同じ優先順位ルールが適用されます。

3.リマインド。 Cahn-Ingold-Prelog の優先順位は、最初の相違点で決定される

よくあるトリックの質問から始めましょう。 下の分子でキラル中心に結合している「基」のうち、最も優先順位が高いものは何でしょう？ R/S を割り当てます。

最初の直感では、臭素は分子内のすべての原子の中で最も高い原子番号を持つので、「臭素を含む炭素鎖」と言うかもしれません。

これは、優先順位が割り当てられる方法によるもので、キラル中心から外側へ、一度に1つの炭素を移動し、最初の相違点で優先順位を決定します。

4. CIPの優先順位を割り当てる。

1. まず、キラル炭素に直接結合している4つの原子を比較し、原子番号に基づいてランク付けします。 この例では、Hは明らかに4番目の優先順位です。
2. もし同点であれば、同点の原子に直接結合している3つの原子を原子番号の小さい順にリストアップします。 私は比較する各原子に点をつけると便利だと思うので、これを「点の方法」と呼んでいます）。
3. 各リストを原子ごとに比較します。 しかし、イソブチル基やブロモプロピル基はまだ区別できません。
4. まだ同点なので、点を1つ下の鎖、特に原子番号が最も高い次の炭素に移動します（点は現在位置を追跡するのに役立ちます）。 これで優先順位2番と3番を割り当てることができる。
5. すべての優先順位が割り当てられたので、1→3の経路をたどってRとSを割り当てる準備ができた。 4は楔の上にあるので、反時計回りの回転はRの配置（「反対ルール」）を意味します。

これがまだ不明瞭なら、ここにマウスを置くとポップアップ表示、ここをクリックするとフルステップの処理の画像が表示されるようになります。

5. How Do We Determine R/S Configuration In Rings?

環における優先順位を決定するために必要な新しいルールは実はありませんが、多くの学生が、キラル中心が環上にある場合、R/Sの決定に苦労していると言っています。 このため、例を挙げて、できるだけわかりやすく説明しましょう。

環上の R/S の決定は、ドットの方法を繰り返すだけです。 キラル中心から離れた鎖に沿って、違いのある点を見つけるまで移動するだけです。 以下では、(C,C,C)を(C,H,H)より優先するために、キラル中心から炭素を2つ離さなければならない：

6. Determining R/S Configuration In Rings: よくある「トリック問題」

実は、環上の R/S を決定することが、素人には奇妙に思える場合があります。

下の分子は、2 つの炭素の立体化学を示すくさびとダッシュを持っています。 もし、主役の炭素の R/S を決定するように言われたらどうしますか。

うまくいけば、これが実は「ひっかけ問題」であることがわかると思います。 差分点を決めようとすると、結局、差分を1つも見つけられずに一番下の炭素に収束してしまうのです。

複数の不斉中心を持つ分子への R/S 配置の割り当て

複数の不斉中心を持つ分子にも、実は新しい概念が必要ではありません。 それぞれの不斉中心を特定し、RまたはSを決定するだけです。

したがって、上記の分子は (1R, 3R, 4S)-3-bromo-4-ethyl-1-methyl-1-propylcyclopentane であることがわかります。

(S)配置の割り当てがどのように行われたかを正確に知りたい場合は、ここにマウスを置くとポップアップ表示されるか、このリンクから画像を見ることができます。

Assigned Cahn-Ingold-Prelog (CIP) Priorities With Multiple Bonds

これまでの例では実際には新しい概念は必要ではありませんでした。 しかし、これまで見てきたルールは、複数の結合が入ると壊れ始めます。

たとえば、メチル基がアルキンよりも優先度が高いというのは直感的に理解できません。

明らかに、複数の結合に対処するためには新しいルールが必要です。 ファントムアトム」による多重結合の展開

解決策は、「ファントムアトム」（青色）に接続された単一の結合として、それぞれの多重結合を「展開する」ことです。

多重結合の両方の原子にファントム原子を割り当てるプロセスでは、より遠い原子がキラル中心に向かって「後方を見て」いることに注意してください。

この分子の多重結合に「ファントム原子」の方法を適用すると、確かにアルキンがアルケンより優先度が高く、エチルより優先度が高いことがわかります。

この分子に優先度を割り当てるプロセスが不明瞭に思える場合は、ここにマウスを置くとポップアップ表示、クリックすると割り当てを行う画像を見ることができます。

楽しい時間を過ごすために、ビニール、イソプロピル、および s-ブチル基の優先度を決定する私たちの新しい方法を使用してみてください (以下)。

プロセスは、ここでかなり濃く説明されています。

Cahn-Ingold-Prelog Priorities With Isotopes

違いに関心を持たなくなるポイントがあるのでしょうか。 例えば、下の分子のように、水素の代わりに重水素を使った分子を用意するとします。 この場合もキラル中心であるとみなされますか？ (それが重要な光学回転を持つかどうかは別の話ですが)。

ここでの優先順位の割り当ては、実際にはかなり簡単です。

水素の場合、トリチウム（3H）はプロチウム（1H）よりも優先される重水素（2H）よりも優先されることを意味します。

確かに、これは有機物入門で遭遇しそうな場面ではありませんね。 でも、出てくるんですよ! ところで、重水素を含むキラル分子を準備することは、単に理論的な練習ではなく、酵素の作用機構を決定するために非常に有益です。 たとえば、こちらをご覧ください。 点の方法」による R/S 配置の割り当て

ほとんどの場合、「点の方法」は、キラル中心の優先順位を決定するために必要な場所に到達します。 この投稿で覚えておくべき重要なことは、アルケンやその他の多重結合の優先順位を決定するための「ファントム」の概念です。

何か話したいことがありますか？ コメントをどうぞ！

この投稿を手伝ってくれたMattに改めて感謝します。 Mattを家庭教師として雇う!

Notes

1. ここで、動作中のファントム原子について本当に興味深い例を紹介します。 窒素上の基をHからCH3に変更すると、配置が(S)から(R)に切り替わります。 Big Hat Tip to r/dennisdcao
   http://imgur.com/WLmmDNM
2. この投稿では、アレンやその他のキラリティ軸を持つ種に存在するキラリティについても言及していません。 そのような場合、私たちは R/S を使用せず、P/M を使用します。
3. これには触れませんでしたが…この真ん中の炭素は不斉中心ですか？

そうではありません。 その真ん中の炭素は、いわゆる擬似不斉中心です。 4種類の置換基を持ち、(R)キラル中心は(S)と異なる。 IUPACのルールでは、(R)が(S)よりも優先されることになっています。 この場合、小文字の(r)と(s)が使われます。 この話題についてはこちら

4. おじさんはCIPルールが失敗する分子の（理論的な）例を持っています。 また、おじさんはキラリティーについてもかなり強い意見を持っています

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