R s-Konfigurationen. Organische Chemie

4.D, L – System zur Benennung von Stereoisomeren.

In einer Reihe von Fällen bevorzugen sie, nicht das R, S-System zur Bezeichnung der absoluten Konfiguration zu verwenden, sondern ein anderes D, L-System. Die Wahl des D- oder L-Isomer-Designs hängt vom jeweiligen Standort ab Reger-Gruppe in der Fischer-Projektion . D Die ,L-Nomenklatur wird häufig für die Namen von -Aminosäuren, -Hydroxysäuren und Kohlenhydraten verwendet.

Nach diesem System wird die L-Konfiguration einem Stereosomer zugeordnet, bei dem sich in der Fischer-Projektion die Referenzgruppe links von der vertikalen Linie befindet (von lat. „laevus“ – links). Dementsprechend, wenn die Referenzgruppe Das Stereoisomer befindet sich in der Fischer-Projektion rechts und hat eine D-Konfiguration (vom lateinischen „dexter“ – rechts):

Natürlich müssen wir bedenken, dass sich in der Fischer-Projektion das am stärksten oxidierte Kohlenstoffatom oben befindet (d. h. die COOH-Gruppe in). Aminosäuren und Hydroxylsäuren sowie die CH=O-Gruppe in Kohlenhydraten).

Amino- und Hydroxysäuren

In -Amino- und -Hydroxysäuren sind die Referenzgruppen NH 2 bzw. OH-Gruppen:

Wenn eine Amino- oder Hydroxysäure mehrere Amino- oder Hydroxygruppen enthält, geben Sie deren relative Position mit den Präfixen „erythro“, „threo“ usw. an. Die Zuordnung einer Säure zur D- oder L-Reihe wird durch die NH 2 oder OH-Gruppe bestimmt, die sich in der -Position zur COOH-Gruppe befindet, die sich in der Fischer-Projektion oben befindet:

In diesem Fall die Buchstaben D und L, die die Position der Referenzgruppe angeben, sind mit dem Index „S“ versehen. Dies geschieht, um Verwirrung zu vermeiden. Der Index „S“ betont, dass die Konfiguration des oberen Chiralitätszentrums angegeben wird, das sich in der --Position relativ zur Carboxylgruppe befindet, wie bei der Aminosäure Serin („S“ – vom Wort „Serin“).

Für Hydroxysäuren mit mehreren OH-Gruppen sowie Aminohydroxysäuren wird eine alternative Konfigurationsbezeichnung verwendet, bei der die Referenzgruppe die niedrigste HO-Gruppe in der Fischer-Projektion ist. In diesem Fall sind die Konfigurationsdeskriptoren D und L sind mit dem tiefgestellten „g“ (von „glycerinischer Aldehyd“) versehen. In diesem Fall werden die in Abb. 123 und 124 gezeigten Aminosäuren benannt: D g -Threonin (L s - Threonin) und L g -Threonin ( D s - Threonin).

Kohlenhydrate.

Bei Kohlenhydraten handelt es sich um die Referenzgruppe am niedrigsten in der Fischer-Projektion eine Hydroxylgruppe, die an ein ammetisches Kohlenstoffatom gebunden ist

Es ist offensichtlich, dass bei Molekülen mit einem asymmetrischen Atom die D,L-Nomenklatur ebenso wie die R,S-Nomenklatur eindeutig über die absolute Konfiguration des Chiralitätszentrums spricht. Gleiches gilt für die Anwendung von D,L -Namen von Stereoisomeren mit mehreren asymmetrischen Atomen, da in diesem Fall die Konfiguration der verbleibenden Chiralitätszentren durch die Präfixe erythro-, threo-, ribo-, lyxo- usw. angegeben wird. Wenn wir also „threose“ sagen, werden wir nur spezifizieren relativ Konfiguration asymmetrischer Atome in einem Molekül. Dann ist unklar, um welches Enantiomer es sich handelt: (26) oder (27). Wenn wir „D-threose“ sagen, machen wir deutlich, dass wir Isomer (26) meinen, da in ihm die Referenzgruppe OH sitzt rechts in der Fischer-Projektion:

Daher bezieht sich der Name „D-Threose“ (wie „L-Threose“) auf die absolute Konfiguration beider asymmetrischer Atome im Molekül.
Wie die R,S-Nomenklatur ist auch das D,L-System zur Benennung von Stereoisomeren nicht mit dem Vorzeichen der optischen Drehung verknüpft.
Es ist zu beachten, dass früher die Kleinbuchstaben d verwendet wurden, um die Drehrichtung der Polarisationsebene des Lichts anzugeben (rechts) und l (links). Die Verwendung dieser Buchstaben sollte nicht mit der Verwendung der Großbuchstaben D verwechselt werden und L, um die Molekülkonfiguration anzuzeigen. Derzeit wird die Drehrichtung der Polarisationsebene des Lichts üblicherweise mit den Symbolen (+) und (-) bezeichnet.

5. Chirale Moleküle ohne asymmetrische Atome

In den vorherigen Abschnitten wurden Moleküle betrachtet, deren Chiralität durch eine bestimmte räumliche Anordnung von vier verschiedenen Atomen oder Atomgruppen relativ zu einem bestimmten Zentrum, dem sogenannten Chiralitätszentrum, bestimmt wird.

Es kann vorkommen, dass solche Zentren im Molekül nicht vorhanden sind, das Molekül aber dennoch chiral ist, da ihm Symmetrieelemente der Sn-Gruppe fehlen. In solchen Fällen unterscheiden sich Enantiomere in der Anordnung der Atome relativ zu einer Achse oder Ebene, die als chirale Achse oder chirale Ebene bezeichnet wird. Die Chiralitätsachse findet sich beispielsweise in Cumulen-Molekülen.
Die Struktur des Moleküls des einfachsten Cumulens – Allen – ist so, dass sich seine beiden CH 2 -Fragmente in zwei gegenseitig perlendikulären Ebenen befinden:

Das Allen-Molekül ist achiral: Es hat zwei Symmetrieebenen (siehe Abbildung). Auch die Moleküle Butadien-1,2 und 3-Methylbutadien-1,2 sind achiral

Wenn wir uns das Pentadien-2,3-Molekül ansehen, werden wir feststellen, dass es keine Symmetrieebenen hat (ebenso wie es keine anderen Symmetrieelemente der Sn-Gruppe gibt). Dieses Dien liegt als Enantiomerenpaar vor:

Die Chiralität der Moleküle (28) und (29) beruht auf einer bestimmten räumlichen Anordnung der Substituenten relativ zur Achse (in der Abbildung dargestellt), die durch die durch Doppelbindungen verbundenen Kohlenstoffatome verläuft. Diese Achse heißt Chiralitätsachse. Molekülen wie (28) und (29) wird axiale Chiralität zugeschrieben.

Chiralitätsachsen sind auch in den Molekülen einiger anderer Verbindungen vorhanden, beispielsweise in Spiroverbindungen (Spiranen):

Die genannten Anthropoisomere ortho-disubstituierter Biphenyle sind ebenfalls Moleküle mit axialer Chiralität. Beispiele für Moleküle mit Ebene der Chiralität Moleküle von Paracyclophanen können dienen:

Die hier dargestellten Enantiomere können sich aufgrund der räumlichen Anforderungen der in diesen Molekülen enthaltenen Fragmente aufgrund der Rotation um die -Bindungen nicht ineinander umwandeln.

Die R,S-Nomenklatur kann verwendet werden, um die Konfiguration von Molekülen mit axialer und planarer Chiralität zu bezeichnen. Eine Beschreibung der Prinzipien zur Zuordnung einer Konfiguration zu R oder S für solche Moleküle finden Interessierte in der VINITI-Publikation: IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry, Bd. 3, Halbband 2, M., 1983.

6. Zur Reihenfolgeregel in R, S - Nomenklatur.

In einer Reihe von Fällen treten bei der Festlegung der Rangfolge der Stellvertreter Komplikationen auf. Betrachten wir einige davon.

Beispiel 1.

Es ist offensichtlich, dass in diesem Fall die mit einem Sternchen markierten Juniorsubstituenten am asymmetrischen Kohlenstoffatom H (d) und CH 3 (c) sind. Betrachten wir die beiden verbleibenden komplexen Substituenten und ordnen ihre Atome in Schichten an.

In der ersten Schicht beider Substituenten sind die Atome identisch. Auch in der zweiten Schicht ist die Menge der Atome dieselbe. (H,C,O). Deshalb müssen wir uns der dritten Atomschicht zuwenden. In diesem Fall sollten zunächst die linken und rechten Substituenten verglichen werden Atome der III-Schicht sind mit älteren Atomen der II-Schicht verbunden(d. h. betrachten Sie die „obersten Zweige“ beider Proxys). In diesem Fall handelt es sich um Atome, die mit dem Sauerstoffatom der P-Schicht verbunden sind. Da das C-Atom im rechten Substituenten an das Sauerstoffatom gebunden ist und das H-Atom an das Sauerstoffatom im linken Substituenten, erhält der rechte Substituent Vorrang:

Der Verbindung sollte eine R-Konfiguration zugewiesen werden:

Wenn sich herausstellen würde, dass die Atome des „älteren Zweigs“ in der dritten Schicht gleich sind, beispielsweise beide C, dann wäre es notwendig, die Atome derselben III-Schicht, jedoch im jüngeren Zweig, zu vergleichen. Dann hätte sich der linke Abgeordnete einen Vorteil verschafft. An diesen Punkt gelangen wir in unseren Vergleichen jedoch nicht, da wir eine Auswahl anhand der Unterschiede der Atome treffen können Schicht des älteren Zweiges.

Ganz ähnlich erfolgt die Wahl der Rangfolge beispielsweise zwischen folgenden Substituenten:

Beispiel 2.
Es kann vorkommen, dass für die Auswahl eines leitenden Stellvertreters eine Mehrfachverbindung „durchgegangen“ werden muss. In diesem Fall greifen Sie auf die Hilfe der sogenannten zurück Phantomatome, mit der Ordnungszahl Null (d. h. a priori die niedrigste) und einer Wertigkeit gleich 1.

In diesem Beispiel treffen Nadr eine Wahl zwischen links- und rechtshändigen kohlenstoffhaltigen Substituenten. Betrachten wir sie, nachdem wir zuvor die C=C-Doppelbindung des ersten Substituenten „geöffnet“ haben. In diesem Fall erscheinen doppelte Atome (hervorgehoben durch Kreise). Wir werden den doppelten Atomen Phantomatome hinzufügen (bezeichnen sie mit dem Buchstaben f), um die Wertigkeit jedes einzelnen auf 4 zu bringen:

Jetzt können wir die linken und rechten Substituenten vergleichen:

Der Unterschied in der dritten Atomschicht ermöglicht es uns, dem rechten Substituenten Vorrang einzuräumen:

Daher hat die Verbindung eine R-Konfiguration.

Beispiel 3. In einigen Fällen sind zwei Substituenten an einem asymmetrischen Atom strukturell identisch, unterscheiden sich jedoch nur in der absoluten Konfiguration der Chiralitätszentren. Dann akzeptieren sie das- Die R-Konfiguration ist älter als die S-Konfiguration. Dementsprechend sollte dem zentralen Kohlenstoffatom im folgenden Beispiel die S-Konfiguration zugeordnet werden:

Beispiel 4. Die oben dargelegten Prinzipien gelten auch für die Beschreibung der absoluten Konfiguration asymmetrischer Atome mit drei Substituenten (Stickstoff-, Phosphor-, Schwefelatome). In diesem Fall wird als vierter Substituent ein Phantomatom verwendet, das immer der jüngste ist (ein einzelnes Elektronenpaar kann als Phantomatom betrachtet werden):

Beispiel 5. Um die Rangfolge von Substituenten auszuwählen, ist es manchmal notwendig, den Zyklus zu „öffnen“, genau wie man es bei der „Öffnung“ einer Mehrfachbindung tut.

In diesem Fall ist es einfach, den ältesten (O) und den jüngsten (H) Substituenten am mit einem Sternchen markierten Kohlenstoffatom zu bestimmen. Um eine Wahl zwischen den Kohlenstoffatomen 1 Cu 2 C zu treffen, sollten Sie den Ring entlang der 2 C-O-Bindung gemäß dem folgenden Schema „öffnen“ (doppelte Atome werden in Kreisen hervorgehoben):

Dabei stellen verdoppelte Atome im Gegensatz zur „Öffnung“ von Mehrfachbindungen keine „Sackgassen“ mehr dar, sondern werden in der Wiederholung des mit einem Sternchen markierten Atoms fortgesetzt. Das heißt, der Vorgang des „Eröffnens“ des Zyklus endet, wenn am Ende beider Zweige dasselbe Atom (oder vielmehr sein Duplikat) erscheint. Jetzt können wir die 1 Cu 2 C-Atome vergleichen, indem wir uns die entsprechenden Atomschichten ansehen:

Der Unterschied in der dritten Schicht ermöglicht einen Vorteil im Dienstalter - Kohlenstoffatom 2 C. Folglich hat das betreffende Chiralitätszentrum eine S-Konfiguration:

1.E.Iliel, Grundlagen der Stereochemie. M.: Mir, 1971, 107 S.
2.V.M.Potapov, Stereochemie. M.: Chemie, 1988, 463 S.
3.V.I.Sokolov, Einführung in die theoretische Stereochemie, M., Nauka, 1979, 243 S.

Um die absolute Konfiguration des Chiralitätszentrums zu bestimmen, müssen die folgenden Operationen durchgeführt werden:

1. Positionieren Sie das Chiralitätszentrum so, dass die Sichtlinie vom chiralen Kohlenstoff zum Juniorsubstituenten gerichtet ist.

2. In der resultierenden Projektion befinden sich die drei verbleibenden Substituenten in einem Winkel von 120 °. Wenn das Dienstalter der Substituenten abnimmt im Uhrzeigersinn- Das R-Konfiguration (die folgenden Prioritätsänderungen werden angenommen: A > D > B):

Wenn gegen den Uhrzeigersinn - S-Aufbau:

Die absolute Konfiguration kann mit der Fisher-Formel ermittelt werden. Um dies zu erreichen, wird durch Maßnahmen, die die Fischer-Formel nicht verändern, der Juniorsubstituent abgesetzt. Danach wird die Änderung des Dienstalters der drei verbleibenden Stellvertreter berücksichtigt. Nimmt der Rang der Substituenten im Uhrzeigersinn ab, handelt es sich um eine R-Konfiguration; nimmt er in entgegengesetzter Richtung ab, handelt es sich um eine S-Konfiguration. Der Junior-Stellvertreter wird nicht berücksichtigt.

Beispiel

Betrachten wir die Bestimmung der Konfiguration chiraler Zentren am Beispiel von 3-Brom-2-methyl-2-chlorbutanol-1, das die folgende Struktur hat:

Bestimmen wir die absolute Konfiguration von C 2. Stellen wir uns dazu C 3 und C 4 sowie alles, was damit zusammenhängt, in Form eines Radikals vor A:

Nun sieht die Originalformel so aus:

Wir bestimmen das Dienstalter der Substituenten (von Senior zu Junior): Cl > A > CH 2 OH > CH 3 . Wir nehmen eine gerade Anzahl an Umlagerungen vor (dies ändert nichts an der stereochemischen Bedeutung der Formel!), sodass der niedrigste Substituent unten steht:

Betrachten wir nun die drei wichtigsten Substituenten in der Fischer-Formel am Chiralitätszentrum C2:

Es ist ersichtlich, dass die Durchquerung dieser Substituenten in absteigender Rangfolge gegen den Uhrzeigersinn erfolgt, daher ist die Konfiguration dieses Chiralitätszentrums S.

Wir werden ähnliche Aktionen für ein anderes Chiralitätszentrum durchführen, das mit C 3 assoziiert ist. Stellen wir uns noch einmal vor, dieses Mal C 2 und alles, was damit zusammenhängt, in Form eines Radikals IN:

Nun sieht die Originalformel so aus:

Auch hier ermitteln wir die Rangfolge der Substituenten (vom Senior zum Junior): Br > B > CH 3 > H. Wir führen eine gerade Anzahl an Permutationen durch, sodass der jüngste Substituent wieder ganz unten steht:

Bestimmen wir, in welche Richtung der Dienstaltersrückgang erfolgt (den untersten, jüngsten Stellvertreter berücksichtigen wir nicht!):

Die Abnahme des Dienstalters der Substituenten erfolgt gegen den Uhrzeigersinn, daher ist die Konfiguration dieses Chiralitätszentrums S.

Der Name der Ausgangssubstanz unter Berücksichtigung der absoluten Konfiguration der Chiralitätszentren - 3-/S/-bromo-2-/S/-methyl-2-chlorbutanol-1

Wie bezeichnet man die Konfiguration einer Verbindung, sodass der Name die räumliche Anordnung der Gruppen am chiralen Kohlenstoffatom abbilden kann? Dafür verwenden sie R,S-System vorgeschlagen von K. Ingold, R. Kahn, Z. Prelog. R,S-System basiert auf der Bestimmung der Rangfolge von Substituenten rund um das Chiralitätszentrum. Das Gruppendienstalter wird wie folgt bestimmt:

1). Ein Atom mit einer höheren Ordnungszahl ist einem Atom mit einer niedrigeren Ordnungszahl überlegen.

2). Wenn die direkt mit dem C*-Kohlenstoff verbundenen Atome gleich sind, muss die Rangfolge der nachfolgenden Atome berücksichtigt werden.

So bestimmen Sie beispielsweise die älteste der Gruppen: -C 2 H 5 und CH (CH 3) 2 in einer Verbindung

In der Ethylgruppe folgen auf das mit dem chiralen Zentrum verbundene Atom H, H und C und in der Isopropylgruppe H, C und C. Beim Vergleich dieser Gruppen untereinander stellen wir fest, dass die Isopropylgruppe älter ist als die Ethylgruppe.

3). Wenn ein chiraler Kohlenstoff C* mit einem Atom mit einer Mehrfachbindung verbunden ist, dann sollten die Bindungen dieses Atoms als einfache Bindungen dargestellt werden.

4). Um die Konfiguration des Moleküls festzustellen, wird es so positioniert, dass die Bindung des Chiralitätszentrums mit der Nebengruppe Nummer 4 vom Beobachter weg gerichtet ist, und die Position der verbleibenden Gruppen wird bestimmt (Abb. 2.6).

Reis. 2.6. Definition R,S-Konfigurationen

Wenn der Rang der Gruppen im Uhrzeigersinn abnimmt (1®2®3), dann wird die Konfiguration des Chiralitätszentrums bestimmt als R(vom lateinischen Wort „rectus“ – rechts). Wenn die Rangfolge der Substituenten gegen den Uhrzeigersinn abnimmt, ist die Konfiguration des Chiralitätszentrums gleich S(vom lateinischen „unheimlich“ – links).

Das Vorzeichen der optischen Drehung (+) oder (-) wird experimentell bestimmt und hat nichts mit der Bezeichnung der Konfiguration zu tun ( R) oder ( S). Zum Beispiel hat rechtsdrehendes 2-Butanol ( S)-Aufbau.

Um die Konfiguration einer durch die Fischer-Projektionsformel dargestellten Verbindung zu bestimmen, gehen Sie wie folgt vor.

1). Führen Sie eine gerade Anzahl von Permutationen der Substituenten am Chiralitätszentrum durch (eine ungerade Anzahl von Permutationen führt zu einem Enantiomer), sodass der niedrigste Substituent Nummer 4 oben oder unten liegt.

2). Bestimmen Sie den Standort der verbleibenden Gruppen, indem Sie sie in absteigender Reihenfolge ihres Dienstalters durchgehen. Wenn das Dienstalter der Substituenten im Uhrzeigersinn abnimmt, wird die Anfangskonfiguration bestimmt als R-Konfiguration, wenn gegen den Uhrzeigersinn, dann ist die Konfiguration definiert als S-Aufbau.

Wenn es nicht einfach ist, die Projektionsformel umzuwandeln, können Sie die Reihenfolge der absteigenden Priorität festlegen, indem Sie den seitlich stehenden Juniorsubstituenten weglassen, aber ein „umgekehrtes“ Symbol wählen, um die Konfiguration anzuzeigen. Zum Beispiel im Originalanschluss

Indem wir den Junior-Stellvertreter (H) verwerfen, legen wir die Reihenfolge des absteigenden Dienstalters fest: 1→2→3. Wir erhalten die Bezeichnung ( S), ändern Sie es in ( R) und erhalten Sie den richtigen Namen: ( R)-2-Chlorethansulfonsäure.

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Elektronische Konfiguration eines Atoms ist eine Formel, die die Anordnung der Elektronen in einem Atom nach Ebenen und Unterebenen zeigt. Nach dem Studium des Artikels erfahren Sie, wo und wie sich Elektronen befinden, machen sich mit Quantenzahlen vertraut und können die elektronische Konfiguration eines Atoms anhand seiner Zahl konstruieren; am Ende des Artikels befindet sich eine Tabelle der Elemente.

Warum die elektronische Konfiguration von Elementen studieren?

Atome sind wie ein Baukasten: Es gibt eine bestimmte Anzahl von Teilen, sie unterscheiden sich voneinander, aber zwei Teile des gleichen Typs sind absolut gleich. Aber dieser Baukasten ist viel interessanter als der aus Kunststoff und hier erfahren Sie, warum. Die Konfiguration ändert sich je nachdem, wer sich in der Nähe befindet. Zum Beispiel Sauerstoff neben Wasserstoff Vielleicht verwandelt sich in Wasser, in der Nähe von Natrium wird es zu Gas, und in der Nähe von Eisen verwandelt es sich vollständig in Rost. Um die Frage zu beantworten, warum dies geschieht, und um das Verhalten eines Atoms neben einem anderen vorherzusagen, ist es notwendig, die elektronische Konfiguration zu untersuchen, die weiter unten besprochen wird.

Wie viele Elektronen hat ein Atom?

Ein Atom besteht aus einem Kern und um ihn rotierenden Elektronen; der Kern besteht aus Protonen und Neutronen. Im neutralen Zustand hat jedes Atom so viele Elektronen wie Protonen in seinem Kern. Die Anzahl der Protonen wird durch die Ordnungszahl des Elements angegeben, zum Beispiel hat Schwefel 16 Protonen – das 16. Element des Periodensystems. Gold hat 79 Protonen – das 79. Element des Periodensystems. Demnach verfügt Schwefel im neutralen Zustand über 16 Elektronen, Gold über 79 Elektronen.

Wo sucht man nach einem Elektron?

Durch die Beobachtung des Verhaltens des Elektrons wurden bestimmte Muster abgeleitet; sie werden durch Quantenzahlen beschrieben, insgesamt gibt es vier:

• Hauptquantenzahl
• Orbitale Quantenzahl
• Magnetische Quantenzahl
• Spinquantenzahl

Orbital

Außerdem verwenden wir anstelle des Wortes „Orbital“ den Begriff „Orbital“; ein Orbital ist die Wellenfunktion eines Elektrons; grob gesagt ist es der Bereich, in dem sich das Elektron 90 % seiner Zeit verbringt.

N - Ebene
L – Schale
M l - Orbitalzahl
M s – erstes oder zweites Elektron im Orbital

Orbitalquantenzahl l

Als Ergebnis der Untersuchung der Elektronenwolke stellten sie fest, dass die Wolke je nach Energieniveau vier Hauptformen annimmt: eine Kugel, Hanteln und zwei weitere, komplexere Formen. In der Reihenfolge zunehmender Energie werden diese Formen als s-, p-, d- und f-Schale bezeichnet. Jede dieser Schalen kann 1 (auf s), 3 (auf p), 5 (auf d) und 7 (auf f) Orbitale haben. Die Orbitalquantenzahl ist die Hülle, in der sich die Orbitale befinden. Die Orbitalquantenzahl für die s-, p-, d- und f-Orbitale nimmt die Werte 0,1,2 bzw. 3 an.

Auf der S-Schale gibt es ein Orbital (L=0) – zwei Elektronen
Es gibt drei Orbitale auf der p-Schale (L=1) – sechs Elektronen
Es gibt fünf Orbitale auf der d-Schale (L=2) – zehn Elektronen
Es gibt sieben Orbitale auf der f-Schale (L=3) – vierzehn Elektronen

Magnetische Quantenzahl m l

Auf der p-Schale gibt es drei Orbitale, sie werden mit Zahlen von -L bis +L bezeichnet, d. h. für die p-Schale (L=1) gibt es die Orbitale „-1“, „0“ und „1“. . Die magnetische Quantenzahl wird mit dem Buchstaben m l bezeichnet.

Innerhalb der Schale ist es für Elektronen einfacher, sich in verschiedenen Orbitalen zu befinden, sodass die ersten Elektronen eines in jedem Orbital füllen und dann zu jedem ein Elektronenpaar hinzugefügt wird.

Betrachten Sie die D-Shell:
Die d-Schale entspricht dem Wert L=2, also fünf Orbitalen (-2,-1,0,1 und 2), die ersten fünf Elektronen füllen die Schale und nehmen die Werte M l =-2, M an l =-1, M l =0, M l =1, M l =2.

Spinquantenzahl m s

Spin ist die Drehrichtung eines Elektrons um seine Achse. Es gibt zwei Richtungen, daher hat die Spinquantenzahl zwei Werte: +1/2 und -1/2. Eine Energieunterebene kann nur zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin enthalten. Die Spinquantenzahl wird mit m s bezeichnet

Hauptquantenzahl n

Die Hauptquantenzahl ist das Energieniveau; derzeit sind sieben Energieniveaus bekannt, die jeweils durch eine arabische Zahl angegeben werden: 1,2,3,...7. Die Anzahl der Granaten auf jeder Ebene entspricht der Levelnummer: Auf der ersten Ebene gibt es eine Muschel, auf der zweiten zwei usw.

Elektronenzahl

So kann jedes Elektron durch vier Quantenzahlen beschrieben werden, die Kombination dieser Zahlen ist für jede Position des Elektrons eindeutig, nimm das erste Elektron, das niedrigste Energieniveau ist N = 1, auf dem ersten Niveau gibt es eine Schale, die Die erste Schale auf jeder Ebene hat die Form einer Kugel (s-Schale), d. h. L=0, die magnetische Quantenzahl kann nur einen Wert annehmen, M l =0 und der Spin ist gleich +1/2. Wenn wir das fünfte Elektron nehmen (in welchem ​​Atom auch immer es sich befindet), dann sind die Hauptquantenzahlen dafür: N=2, L=1, M=-1, Spin 1/2.

Es entsteht das folgende Problem; Wie können wir eine bestimmte Konfiguration einfacher und bequemer bezeichnen, ohne jedes Mal ihre Struktur zu zeichnen? Zu diesem Zweck am häufigsten verwendet

Symbole Diese Notation wurde von Kahn (Chemical Society, London), K. Ingold (University College, London) und V. Prelog (ETH, Zürich) vorgeschlagen.

Nach diesem System wird zunächst die Vorrangstellung bzw. Reihenfolge der Substituenten, d. h. der vier Atome oder Gruppen, die einem asymmetrischen Kohlenstoffatom zugeordnet sind, anhand der Vorrangregel bestimmt (Abschnitt 3.16).

Im Fall eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms sind beispielsweise vier verschiedene Atome gebunden, und ihre Rangfolge hängt nur von der Ordnungszahl ab, und je höher die Ordnungszahl, desto älter ist der Substituent. Somit sind die Atome in absteigender Reihenfolge in der folgenden Reihenfolge angeordnet:

Das Molekül wird dann so positioniert, dass die unterste Gruppe vom Beobachter weg zeigt, und die Position der verbleibenden Gruppen wird berücksichtigt. Wenn das Dienstalter dieser Gruppen im Uhrzeigersinn abnimmt, wird die Konfiguration mit dem Symbol R (von lateinisch rectus – rechts) bezeichnet; Wenn das Dienstalter dieser Gruppen gegen den Uhrzeigersinn abnimmt, wird die Konfiguration durch ein Symbol (von lateinisch unheimlich – links) gekennzeichnet.

Die Konfigurationen I und II sehen also so aus:

und sind durch die Symbole entsprechend gekennzeichnet

Der vollständige Name einer optisch aktiven Verbindung spiegelt sowohl die Konfiguration als auch die Drehrichtung wider, wie z. B. Die racemische Modifikation kann beispielsweise mit dem Symbol -sec-Butylchlorid bezeichnet werden.

(Die Bezeichnung von Verbindungen mit mehreren asymmetrischen Kohlenstoffatomen wird in Abschnitt 3.17 diskutiert.)

Natürlich dürfen wir die Richtung der optischen Rotation einer Verbindung (die gleiche physikalische Eigenschaft einer realen Substanz wie der Siede- oder Schmelzpunkt) nicht mit der Richtung unseres Blicks verwechseln, wenn wir das Molekül gedanklich auf eine bestimmte konventionelle Weise anordnen. Bis der Zusammenhang zwischen der Konfiguration und dem Vorzeichen der Rotation für eine bestimmte Verbindung experimentell nachgewiesen ist, kann nicht gesagt werden, ob das Vorzeichen or der or-Konfiguration entspricht.