Rappresentazione di Cram

La rappresentazione Cram o proiezione Natta di una molecola permette la sua rappresentazione nello spazio: mostra i legami in prospettiva. Viene utilizzato ogniqualvolta è necessario specificare la stereochimica di composti organici o inorganici (come i complessi). Questo è il caso dei composti chirali che hanno atomi di carbonio asimmetrici, giunzioni anulari, isomeri cis / trans rispetto agli anelli, ecc.

Uno dei primi usi di questa notazione risale a Richard Kuhn che nel 1932 usò linee spesse e linee tratteggiate in una pubblicazione. Gli angoli moderni solidi e tratteggiati furono introdotti negli anni '40 da Giulio Natta per rappresentare la struttura degli alti polimeri, e ampiamente resi popolari nel libro di testo di chimica organica del 1959 da Donald J. Cram e George S. Hammond [11].

Notazioni della convenzione Cram o Natta

Questo metodo di rappresentazione si basa su poche semplici regole:

• Un legame, tra due atomi nel piano del foglio, è rappresentato da una singola linea:

• Un legame, tra un atomo nel piano e un atomo davanti alla foglia, è rappresentato da una linea in grassetto o da un triangolo solido, il punto essendo sul lato dell'atomo nel piano, la base sul lato dell'altro atomo:

• Un legame, tra un atomo nel piano e un atomo dietro il piano, è rappresentato da una linea tratteggiata o da un triangolo tratteggiato la cui punta si trova sul lato dell'atomo nel piano, la base sull'altro lato. Atomo:

• Scegliamo come piano della foglia quello della molecola che contiene più legami, quindi la molecola di metano è rappresentata con l'atomo di C e due atomi di H nel piano della foglia, e non vista da una direzione trasversale, che darebbe due triangoli e due linee tratteggiate; allo stesso modo la molecola di ammoniaca deve essere rappresentata con due legami NH nel piano e l'ultimo in avanti o indietro, e non con il solo atomo di azoto nel piano della foglia, e come talvolta vediamo tre angoli tra triangoli di 120 ° , che permette anche di indicare l'esatto angolo tra due maglie.

Esempi

Questa rappresentazione è usata per rappresentare la geometria completa di una molecola con pochi atomi o per indicare la stereochimica di uno stereocentro ( stereocentro inglese ) la cui stereochimica deve attirare l'attenzione del lettore.

Caso di una molecola con pochi atomi

Per rappresentare la geometria tetraedrica del metano , la rappresentazione di Cram viene utilizzata come mostrato di fronte.

La H sopra e la H a sinistra sono nel piano della rappresentazione. Quello alla fine di un triangolo solido è avanti. Chi si trova alla fine di una linea tratteggiata è tornato

Caso di un centro stereogenico

Questa rappresentazione indica la stereochimica di alcuni centri asimmetrici della molecola di colesterolo  :

L'OH è sopra l'aereo. I due triangoli neri per i quali non è indicato alcun simbolo rappresentano i gruppi CH 3 che si trovano davanti al piano. Aiutano a indicare la sterochimica della giunzione dei cicli. I triangoli tratteggiati estesi dal simbolo H indicano la presenza di un atomo dietro il piano di rappresentazione. Aiutano anche a chiarire la stereochimica della giunzione dei cicli.

L'assenza di informazioni sul resto della molecola non indica che si trovi su un piano. Ad esempio, il ciclo a sinistra ha una forma di sedia che non è specificata. O perché ritenuto ovvio dall'autore della rappresentazione, o perché la sua evocazione non ha interesse per l'argomento su cui si comunica.

Caso di un complesso

La geometria dei legami attorno al cobalto, nel complesso ottaedrico opposto, è indicata dalle convenzioni di Cram.

Altre convenzioni di rappresentanza

La rappresentazione Cram è ingombrante da usare per strutture che hanno un gran numero di centri la cui stereochimica deve essere specificata, come ad esempio il glucosio. Possono quindi essere utilizzate altre convenzioni:

Proiezione di Fischer (soprattutto per gli zuccheri nella loro struttura lineare) Proiezione di Haworth (soprattutto per gli zuccheri nella loro struttura ciclica) Proiezione di Newman (soprattutto per rappresentare il risultato della rotazione attorno a un legame sigma)

Strutture

Nell'ambito della teoria VSEPR , la geometria dell'atomo è denotata da AX n E m dove n rappresenta il numero di sostituenti em il numero di doppietti non vincolanti. Per un atomo tetravalente (come il carbonio o il silicio), sono quindi possibili 6 geometrie:

• AX 4 E 0 : 4 vicini, l'atomo sarà al centro di un tetraedro .
• AX 3 E 1 : 3 vicini e 1 doppietto non vincolante , l'atomo sarà in cima a una piramide .
• AX 3 E 0 : 3 vicini e nessun doppietto non vincolante, l'atomo sarà al centro di un triangolo i cui angoli sono tutti 120 ° e la rappresentazione sarà piana.
• AX 2 E 2 : 2 vicini e 2 doppietti non vincolanti, l'atomo sarà al centro di un cubito e la rappresentazione sarà piatta.
• AX 2 E 1 : 2 vicini e 1 doppietto non vincolante, l'atomo sarà al centro di un triangolo, i suoi 2 vicini saranno ciascuno situato in uno dei vertici e la rappresentazione sarà piana.
• AX 2 E 0 : 2 vicini, l'atomo avrà i suoi 2 vicini su ogni lato, quest'ultimo essendo opposto ea 180 ° dall'altro e la rappresentazione sarà piana.

Per tutti gli atomi, è possibile, dal numero di doppietti non leganti e atomi legati, conoscere la geometria attorno all'atomo considerato (di seguito, un doppietto non vincolante o un singolo legame con un atomo dal termine generico di doppietto , e non si tiene conto dei legami pi ):

• 2 doppietti: geometria lineare piana; i due doppietti sono allineati.
• 3 doppietti: geometria triangolare piana; i doppietti formano angoli di 120 ° .
• 4 doppietti: geometria tetraedrica; i doppietti formano angoli di 109,5 ° .
• 5 doppietti: geometria bipiramidale a base triangolare. 3 atomi formano la base della piramide (angolo di 120 ° tra di loro) e 2 atomi formano i vertici delle due piramidi (angoli di 90 ° con gli atomi della base). In presenza di doppietti non vincolanti, questi occupano la base della piramide (per massimizzare gli angoli degli atomi con il doppietto non vincolante).
• 6 doppietti: geometria ottaedrica (bipiramide a base quadrata); i doppietti formano angoli di 90 ° .