Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Метод представления 3D органических молекул в виде 2D изображения
Method of representing 3D organic molecules as a 2D image
В химии проекция Фишера, разработанная Эмилем Фишером в 1891 году, является двухмерным изображением трехмерной органической молекулы, полученным методом проекции. Проекции Фишера изначально были предложены для изображения углеводов и широко использовались химиками, особенно в органической химии и биохимии. Использование проекций Фишера для не-углеводов не рекомендуется, так как такие изображения могут быть неоднозначными и легко спутаны с другими типами графических представлений. Основное назначение проекций Фишера – отображение хиральности молекулы и различение пары энантиомеров. К заметным областям применения относятся изображение сахаров и представление изомеров.
In chemistry, the Fischer projection, devised by Emil Fischer in 1891, is a two dimensional representation of a three dimensional organic molecule by projection. Fischer projections were originally proposed for the depiction of carbohydrates and used by chemists, particularly in organic chemistry and biochemistry. The use of Fischer projections in non carbohydrates is discouraged, as such drawings are ambiguous and easily confused with other types of drawing. The main purpose of Fischer projections is to show the chirality of a molecule and to distinguish between a pair of enantiomers. Some notable uses include drawing sugars and depicting isomers.
Конвенции
Все связи изображены как горизонтальные или вертикальные линии. Углеродная цепь изображена вертикально, при этом атомы углерода иногда не показываются и обозначаются центром пересечения линий (см. рисунок ниже). Углеродная цепь ориентирована так, чтобы первый углерод (C1) находился вверху. В альдозе C1 является углеродом альдегидной группы; в кетозе C1 – углерод, ближайший к кетоновой группе, которая обычно находится во втором углероде (C2). Правильный способ рассмотрения проекции Фишера – ориентировать молекулу вертикально относительно углеродной цепи, располагая все горизонтальные связи направленными к наблюдателю, а все вертикальные – от наблюдателя. Молекулы с простой тетраэдрической геометрией можно легко повернуть в пространстве, чтобы соответствовать этому условию (см. рисунки). Проекции Фишера обычно строятся на основе представления в виде клина. Для этого все заместители у углеродов основной цепи необходимо повернуть таким образом, чтобы полученные проекции Ньюмена показывали затмённое положение. В этом проекция Фишера отличается от структурных формул.
All bonds are depicted as horizontal or vertical lines. The carbon chain is depicted vertically, with carbon atoms sometimes not shown and represented by the center of crossing lines (see figure below). The orientation of the carbon chain is so that the first carbon (C1) is at the top. In an aldose, C1 is the carbon of the aldehyde group; in a ketose, C1 is the carbon closest to the ketone group, which is typically found at C2. The proper way to view a Fischer projection is to vertically orient the molecule in relation to the carbon chain, have all horizontal bonds point toward the viewer, and orient all vertical bonds to point away from the viewer. Molecules with a simple tetrahedral geometry can be easily rotated in space so that this condition is met (see figures). Fischer projections are commonly constructed beginning with a sawhorse representation. To do so, all attachments to main chain carbons must be rotated such that resulting Newman projections show an eclipsed configuration. In this regard Fischer projection is different from skeletal formulae.
Хиральность
Хиральные молекулы могут быть описаны как молекулы, обладающие набором стереоизомеров или левыми и правыми энантиомерами. Как определил лорд Кельвин, молекула обладает хиральностью, "если ее отражение в плоском зеркале, идеально выполненном, не может быть совмещено с самой собой". Иными словами, хиральная молекула асимметрична в том смысле, что ее зеркальное отражение не будет точной копией. Хиральность играет ключевую роль во многих областях, таких как разработка лекарственных препаратов, поскольку один энантиомер лекарства может вызывать серьезные побочные эффекты, а другой – облегчать симптомы заболевания. Это особенно важно при рассмотрении проекций Фишера, так как хиральность – важный фактор, который необходимо учитывать как при их построении, так и при их интерпретации. Значительным преимуществом этой модели является возможность легко интерпретировать хиральность, основываясь на ориентации заместителей. Незначительные изменения в оформлении этих моделей могут привести к иной интерпретации стереохимии, что означает, что молекула была изображена некорректно. Проекции Фишера помогают визуализировать хиральность, а также положение заместителей в пространстве, поэтому их применение может быть полезно многим.
Chiral molecules can be described as ones with a set of stereoisomers or left and right handed enantiomers. As defined by Lord Kelvin, a molecule has chirality “if its image in a plane mirror, ideally realized, cannot be brought to coincide with itself.” In other words, a chiral molecule is asymmetrical in the sense that its mirror image will not be an exact copy of itself. Chirality is key to understand in many fields such as drug development as one enantiomer of a drug may cause severe adverse effects while the other provides relief from an ailment. This is significant in terms of Fischer Projections as chirality is an important factor to consider when both drawing and reading them. A great benefit of the model is the ability to interpret chirality with ease based on the orientation of the substituents. Slight changes in the formatting of these models can cause the stereochemistry to be interpreted differently thereby meaning that the molecule has been depicted incorrectly. Fischer Projections provide aid in visualizing chirality as well as where substituents are oriented within space which is why their application can be useful to many.
Хиральность от проекции
Определение хиральности на основе проекций Фишера фактически идентично стандартному методу. Главное отличие заключается в том, что проекции Фишера облегчают отображение ориентации заместителей, используя вертикальные и горизонтальные линии. Поскольку ориентация этих молекул уже известна, при необходимости ее можно корректно изобразить с помощью клиньев и штрихов. Затем приоритет каждой группы, связанной с углеродом, определяется, и хиральность устанавливается обычным способом. Хотя сам процесс определения хиральности существенно не отличается, проекции Фишера позволяют лучше визуализировать положение заместителей в пространстве, что упрощает присвоение S- или R-конфигурации на основе этой модели. В некоторых случаях может быть полезно построить проекцию Фишера для большей молекулы, чтобы визуализировать и определить хиральность конкретного атома углерода.
Determining chirality based on Fischer Projections is effectively the same as the standard method. The primary difference is the benefit that Fischer Projections provide in depicting the orientation of substituents with the vertical and horizontal lines. Considering that orientation of these molecules is already known, it may be properly depicted with wedges and dashes if needed. After this, the priority of each of the groups bonded to the carbon are ranked and the chirality is determined in the standard fashion. While there is no significant difference in the actual process of determining chirality, Fischer Projections allow one to better visualize where substituents are in space making it convenient to assign S or R chirality based on this model. In certain cases, it can be helpful to draw a Fischer Projection from a larger molecule to visualize and determine the chirality of a specific carbon.
Другие модели
Проекции Хаворта — это связанная химическая нотация, используемая для представления сахаров в циклической форме. Группы, расположенные справа в проекции Фишера, соответствуют группам, находящимся ниже плоскости кольца в проекциях Хаворта. Проекции Фишера не следует путать со структурами Льюиса, которые не содержат информации о трёхмерной геометрии. Проекции Ньюмена — это ещё одна система, которую можно использовать для отображения структуры молекулы в виде эшелонированных или затмённых конформаций. Обозначение клином и штрихом помогает показать стереохимию конкретной молекулы.
Haworth projections are a related chemical notation used to represent sugars in ring form. The groups on the right hand side of a Fischer projection are equivalent to those below the plane of the ring in Haworth projections. Fischer projections should not be confused with Lewis structures, which do not contain any information about three dimensional geometry. Newman projections are another system that can be used as they showcase the structure of a molecule in the staggered or eclipsed conformation states. The wedge and dash notation will help to showcase the stereochemistry within a specific molecule.