Regioselektivita, stereoselektivita a stereospecificita

Definice mohou být někdy matoucí. Proto bych teď chtěl vysvětlit rozdíly mezi pojmy regioselektivita, stereoselektivita a stereospecifita. Rozdíly ukáži na příkladech těchto reakcí, které jsme viděli v předchozích videích. Chcete-li tedy vědět o těchto reakcích více, podívejte se na předchozí videa. Začneme regioselektivitou. Tato reakce je regioselektivní. Tento alkohol bude dehydratován a vzniknou tyto dva produkty. Alken nalevo a alken napravo. Tyto dva alkeny jsou regioisomery. Napíši to sem. Jsou navzájem isomery, ale liší se umístěním dvojné vazby. Isomer nalevo má dvojnou vazbu tady. Isomer napravo má dvojnou vazbu tady. Tohle je regioselektivní reakce. Jeden regioisomer je upřednostňován před druhým. Zde je trojnásobně substituovaný alken nalevo hlavním produktem reakce. Dvojnásobně substituovaný alken napravo je vedlejším produktem reakce. Tohle je regioselektivita. Porovnejme regioselektivitu se stereoselektivitou. Jako příklad tu máme opět dehydratační reakci. Tento alkohol reaguje s kyselinou sírovou za vzniku dvou alkenů. Mechanismus této reakce je následující. Nejprve dojde k protonaci OH skupiny. Vytvoří se voda jako odcházející skupina. Voda se oddělí a vznikne karbokation s formálním nábojem plus jedna na tomto benzylovém uhlíku. V našem mechanismu tedy je benzylový karbokation. Nakreslím to sem. Tohle je benzylový karbokation. Formálním náboj plus jedna je na tomto fialovém uhlíku. Na karbokation jsou navázány dva vodíky. Máme tedy možnost volby, který proton z uhlíku odebereme. Podle toho, který vodík odebereme, získáme jeden z těchto dvou produktů. Tohle je trans produkt. Tohle je cis produkt. Produkty stereoselektivní reakce jsou stereoisomery. Stereoisomery je jedno z označení, kterými je lze popsat. Tato reakce je stereoselektivní. Jeden stereoisomer je upřednostňován na úkor druhého. V tomto případě je více stabilním produktem trans produkt. Tohle je hlavní produkt, který je preferován před cis produktem. Tohle je vedlejší produkt. Pojďme se teď podívat na stereospecificitu. Pro stereospecifickou reakci je příznačné, že stereochemie reaktantu určuje stereochemii produktu. Dobrým příkladem stereospecifické reakce je E2 reakce. Nalevo je reaktant. Na něm jsou navázány tyto dvě fenylové skupiny. Vidíme zde také brom. Všimněte si stereochemie na tomto uhlíku. Tady je methylová skupina směřující k nám. Tady je vodík směřující od nás. Když si silná zásada přitáhne beta proton, tak vznikne E alken. Produkt je tedy také zajímavý z hlediska stereochemie. Fenylové skupiny budou na opačných stranách dvojné vazby. Teď se podívejme na tuto reakci. Tady jsou fenylové skupiny. Tady je brom. Tyto skupiny jsou stejné, ale rozdíl je ve stereochemii na tomto uhlíku. V tomto případě vodík směruje k nám a methylová skupina od nás. Silná zásada si přitáhne tento proton. V tomto mechanismu je to beta proton. V tomto případě vznikne Z alken. Vidíme, že stereochemie reaktantu určila stereochemii produktu. Není na výběr, protože reakce probíhá daným mechanismem. Můžeme o tom také uvažovat opačným směrem. Produkt je Z alken. Protože je produktem Z alken, tak stereochemie na tomto uhlíku musí být právě takováto. To samé platí pro první reakci. Vytvoří se jedině E alken. Protože víme, že vznikne E alken, tak známe stereochemii na tomto uhlíku. Informace o stereochemii je v průběhu stereochemických reakcí zachována. Pojďme ještě porovnat stereoselektivitu a stereospecifitu. Před chvíli jsme si řekli, že v případě stereospecifických reakcí určuje stereochemie reaktantu stereochemii produktu. Stereochemická informace je v průběhu reakce zachována. Je to tím, že je dán mechanismus reakce. Tak tomu ale není v případě stereoselektivních reakcí. Podíváme-li se na stereochemii na tomto uhlíku, tak vidíme, že informace o stereochemii není v produktech zachována. Stereochemická informace se ztratí při tvorbě karbokationu. Například OH skupina by mohla být na reaktantu natočená směrem od nás, ale produkty by vznikly stejné. Informace o stereochemii reaktantu není v produktech zachována. Podívejme se na tento princip znovu z opačné strany. Tohle je E alken. Protože víme, že produktem je E alken, tak známe stereochemii na tomto uhlíku reaktantu. Víme to, protože tato reakce je stereospecifická. Ale podíváme-li se na tyto produkty stereoselektivní reakce, na tento trans produkt a cis produkt, tak nám to neprozradí stereochemii reaktantu. Nevíme, jaká je stereochemie na tomto uhlíku. Je OH skupina natočená směrem k nám nebo od nás? Tato reakce není stereospecifická. Tato reakce je stereoselektivní. Trans isomer, který je stabilnější, je upřednostňován před cis isomerem.