V tomto příspěvku se naučíme převádět mezi Fischerovou, Bond-Line a Newmanovou projekcí v různých pořadích. Jedná se o zásadní dovednost, protože pomáhá vizualizovat molekulu v prostoru, a právě na tom spočívá podstatná část pochopení organické chemie.
Začneme převodem mezi strukturou bond-line a Newmanovou projekcí.
Nejprve si uvědomme, že daná molekula, a dokonce i konkrétní konformace této molekuly, může mít mnoho Newmanových projekcí v závislosti na směru a vazbě, na kterou se díváme. Směr se obvykle udává pomocí symbolu oka nebo šipky. Pokud si potřebujete osvěžit některé pojmy, podívejte se na příspěvek o Newmanových projekcích.
Například takto je převedena následující linie vazby na Newmana při pohledu přes vazbu C1-C2 z levého horního rohu:
Všiml jsem si, že mnoho studentů s tímto konceptem bojuje, a po vyzkoušení různých přístupů jsem spontánně nakreslil místo oka pro směr pohledu osobu a ukázalo se, že to mění pravidla hry. Klíčovým pomocným faktorem zde bylo, že jsem mohl použít ruce osoby k označení skupin směřujících doleva nebo doprava.
Takto by to fungovalo při použití tohoto příkladu:
Pokud vám není jasné, jak to probíhá, postupujte v následujícím pořadí:
1) Určete, zda bude mít projekce Newman tvar „Y“ nebo obrácený tvar „Y“.
V tomto případě bude mít tvar „Y“, protože jsou zde dvě skupiny směřující nahoru a do stran (H a Cl). Mluvíme o předním uhlíku znázorněném červeně.
2) Nyní můžete určit skupiny směřující doleva nebo doprava. H je na předním uhlíku a směřuje doleva, Cl je na pravé straně. Na zadním uhlíku máme Br vlevo a H vpravo:
Abyste mohli Newmanovu projekci převést na odpovídající strukturu vazebné linie, musíte se na ni podívat z boku. Nejprve se tedy rozhodněte, jaký směr použijete – může to být libovolný směr vpravo nebo vlevo, pokud není uveden v otázce.
Například na tuto molekulu se můžeme dívat z pravé strany, což umístí Cl do pravého dolního rohu a methyl do levého horního:
Poté přidejte skupiny na příslušných uhlících, které směřují k vám (klín) a od vás (pomlčka):
Před získáním konečné struktury v řádku vazeb by mohlo být užitečné převést Newmanovu projekci na Haworthovu. Haworthova projekce se od Newmanovy liší tím, že zobrazuje vazbu mezi předními a zadními uhlíky. Nedívá se tedy přímo přes vazbu, ale spíše pod mírně nakloněným úhlem:
Poté již můžeme Haworthovu projekci promítnout do bond-line a umístit skupiny podle jejich uspořádání:
Převod bond-line na Fischerovu projekci
Tady je to, co si musíte zapamatovat o Fischerově projekci:
- vodorovné skupiny směřují k vám
- svislé čáry směřují od vás
Například v této molekule směřují Br a H k pozorovateli, zatímco dva uhlíky spojené s centrálním, směřují od nás:
Zapomeňme nyní na chvíli na tuto Fischerovu projekci a převeďme následující strukturu vazebné linie na Fischerovu projekci:
Podíváme-li se na molekulu shora, uvidíme následující zobrazení, kde dvě skupiny na boku směřují k nám a ty nahoře a dole směřují od nás. Ty po stranách znázorníme klínovými čarami a ostatní čárkovanými:
Jsou zde dvě klínovité a dvě čárkované čáry, což vám může připadat divné, protože máme vždy jednu z nich a pak dvě plné čáry, ale to je v pořádku – vše závisí na směru, kterým se na molekulu díváme.
Poté je třeba jednoduše zobrazit všechny vazby rovinnými plnými čarami, přičemž je třeba mít na paměti, že vodorovné skupiny směřují k vám a ty na svislé čáře směřují od vás:
Jak si zapamatovat, které z nich směřují k vám?
Můžeš si zapamatovat, že Fischerovy projekce tě mají rády a přicházejí tě obejmout s otevřenou náručí:
Nebo se podíváš na Fischerovu projekci, jako bys byl v tělocvičně a potřeboval uchopit molekulu. I v tomto případě musí vodorovné skupiny směřovat k vám.
Převod Fischerovy projekce na strukturu linií vazeb
Stejně jako při převodu Newmanovy projekce na struktury linií vazeb se musíte rozhodnout pro směr pohledu.
Podívejme se například na následující Fischerovu projekci zleva:
Při tom bude horní skupina (aldehyd) levou stranou struktury bond-line. Mějte na paměti, že vodorovné čáry směřují ve Fischerově projekci k vám, což znamená, že H a OH budou klínovými čarami, když se na strukturu díváme zleva (toto ještě není konečná cik-cak struktura – pouze se na molekulu díváme z jiného směru):
A nyní ji musíme převést do stabilnější rozložené konformace zobrazené v cik-cak. K tomu potřebujeme rotaci o 180o kolem vazby C1-C2, která vysune methylovou skupinu nahoru a CH3 s Br směřuje dolů, čímž se změní jejich klínový a pomlčkový zápis:
A to je konečná odpověď:
Konfigurace R a S a převod struktur
Kromě těchto strategií převodu mezi různými zobrazeními organických molekul je tu ještě jedna dobrá zpráva, pokud se vám tyto stále ještě úplně nelíbí!
Nezávisle na tom, zda je molekula zobrazena ve vazbové linii, Newmanově nebo Fischerově projekci, je to stále tatáž molekula! A proto musí mít stejnou absolutní konfiguraci všech chirálních center.
To znamená, že když například převádíte Fischerovu projekci na bond-line, můžete jednoduše nakreslit cik-cak se správným počtem uhlíků a přidat skupiny tak, že jim náhodně přiřadíte klín a pomlčku. Ty lze později opravit porovnáním absolutní konfigurace uhlíků, ke kterým jsou připojeny, ve Fischerově struktuře a struktuře bond-line. Ve výsledné struktuře se samozřejmě musí shodovat:
Důležitou aplikací Fischerových projekcí je snadné zprostředkování stereochemie sacharidů a jejich převod z Fischerovy, Haworthovy a křeslové struktury.
Převod Newmanovy projekce na Fischerovu projekci
Dobrou strategií je zde převést Newmanovu projekci na strukturu s linií vazeb a odtud se dostat k Fischerově projekci, jak jsme to udělali výše.
Příklad jaká by byla Fischerova projekce následující molekuly?
Pokud není určen směr, můžete si opět nějaký vybrat a na jeho základě nakreslit strukturu vazebné čáry.
Podívejme se na molekulu z pravé strany. Tím se skupiny CN a Br zobrazí jako klínovité čáry, OH a Cl jako čáry s pomlčkami. Klikatá čára bude mít methylovou skupinu na levé spodní straně a ethylovou skupinu na pravé straně v tomto pořadí:
Nyní se můžeme podívat shora tak, že methylová skupina půjde na vrchol Fischerovy projekce:
Před vynesením Fischerovy projekce nezapomeňte převrátit vazbu mezi uhlíky, abyste měli vodorovné skupiny jako klínovité čáry:
.