Проекции Фишера
Как читать проекцию Фишера
linkОпора
- Урок 53. Конфигурация R и S — определять конфигурацию стереоцентра по правилам старшинства
Клинья и штрихи (урок 41) удобны, пока стереоцентр один. У сахаров и аминокислот стереоцентров несколько, и рисовать каждый с клиньями долго. Для таких молекул Эмиль Фишер придумал проекцию, в которой вся молекула превращается в вертикальную линию с горизонтальными перекладинами; правила её чтения нужно выучить точно, потому что за каждой перекладиной стоит определённое положение групп в пространстве.
Правила проекции Фишера
- Стереоцентр — пересечение линий; символ C не пишут.
- Горизонтальные связи направлены к наблюдателю, вертикальные — от него.
- Углеродная цепь — вертикально; наиболее окисленный атом (CHO, COOH) — сверху.
- Соседние стереоцентры — одна под другим: это заслонённая конформация (урок 43), «выгнутая» от наблюдателя.
Примеры
1. Молочная кислота. Цепь из трёх атомов ставим вертикально: сверху наиболее окисленная группа COOH, снизу \(\ce{CH3}\). Стереоцентр C2 — пересечение линий, а его горизонтальные заместители H и OH направлены к наблюдателю.
2. Винная кислота. Два стереоцентра дают два креста друг под другом; сверху и снизу — одинаковые группы COOH. Такой рисунок изображает заслонённую конформацию, в которой цепь «выгнута» от наблюдателя.
3. Как получить проекцию Фишера из формулы с клиньями. Поверните молекулу так, чтобы цепь шла вертикально и оба её конца уходили от вас, а два других заместителя смотрели на вас. Затем спроецируйте молекулу на плоскость листа: вертикальные связи станут вертикальной линией, горизонтальные — перекладиной.
errorГоризонтальные связи всегда направлены к наблюдателю
Проекция Фишера — не просто крест на бумаге. Каждая горизонтальная перекладина означает, что обе группы на ней выступают к наблюдателю, а вертикальная линия — что цепь уходит за плоскость листа. Если об этом забыть и читать крест как плоский рисунок, конфигурация будет определена зеркально.
edit_noteПопробуйте сами
В проекции Фишера молочной кислоты группа OH справа. Направлена она к наблюдателю или от него?
expand_moreПоказать решение
К наблюдателю: все горизонтальные связи направлены к нам.
Операции с проекцией Фишера
Из правил первой части урока следует, что с проекцией Фишера нельзя обращаться как с обычным рисунком. При некоторых поворотах горизонтальные связи оказались бы вертикальными, то есть ушли бы от наблюдателя, — а это уже другая молекула. Поэтому набор разрешённых операций нужно помнить.
Что можно делать с проекцией Фишера
- Поворот на 180° в плоскости листа — та же молекула.
- Поворот на 90° — энантиомер (горизонтальные связи стали бы вертикальными).
- Обмен двух групп — энантиомер.
- Два обмена — та же молекула.
- Одна группа на месте, три другие переставлены по кругу — та же молекула (это два обмена).
Примеры
1. Поворот на 180° в плоскости листа. У D-глицеринового альдегида группа CHO уходит вниз, а OH оказывается слева. Горизонтальные связи остались горизонтальными, поэтому это та же самая молекула.
2. Обмен двух групп. Если поменять местами H и OH, получится L-глицериновый альдегид — энантиомер. Один обмен всегда даёт энантиомер, два обмена возвращают исходную молекулу.
3. Поворот на 90°. После него горизонтальные H и OH стали бы вертикальными, то есть ушли бы от наблюдателя. Это тоже даёт энантиомер, а не исходную молекулу.
errorПроекцию нельзя выводить из плоскости листа
Переворачивать проекцию Фишера, чтобы посмотреть на неё «с обратной стороны», нельзя: при этом горизонтальные связи оказались бы направлены от наблюдателя, и прочитанная конфигурация была бы неверной. Разрешены только поворот на 180° в плоскости листа и чётное число обменов.
edit_noteПопробуйте сами
В проекции Фишера оставили на месте верхнюю группу и переставили по кругу три других. Что получилось?
expand_moreПоказать решение
Та же молекула: циклическая перестановка трёх групп — это два обмена.
push_pinГлавное
В проекции Фишера стереоцентр — пересечение линий; горизонтальные связи направлены к наблюдателю, вертикальные — от него; углеродная цепь вертикальна, наиболее окисленный атом сверху. Поворот на 180° в плоскости листа сохраняет молекулу; поворот на 90° и обмен двух групп дают энантиомер; два обмена или циклическая перестановка трёх групп при фиксированной четвёртой сохраняют молекулу.
Закрепите теорию: 52 задания с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.