De fleste kemikere kan nævne de artikler, der har præget deres liv. For mange af os er en af de mest relevante Cahn-Ingold-Prelog (CIP)-prioritetsreglerne fra 1966. Artiklen har et imponerende antal citater, men lige så vigtigt er stabiliteten af dens popularitet: dens praktiske anvendelighed har sikret, at den fortsat anvendes af generationer af kemikere verden over.
CIP-reglerne giver os et simpelt værktøj til entydigt at beskrive stereocentrer, og som sådan er de en vigtig del af vores strenge nomenklatur for molekyler. Alligevel halter reglerne bagud i forhold til visse udviklinger i kemien, og især når det gælder supramolekylære arter.
Den kovalente kemiske binding anses ofte for at være grundlaget for CIP-reglerne, men de ikke-kovalente interaktioner, der er så vigtige for supramolekylær kemi, giver også anledning til stereogene centre. Det er klart, at reglerne kan forbedres, men vi bør også være forsigtige med ikke at komplicere noget unødigt, som fungerer bemærkelsesværdigt godt.
De eksisterende regler omfatter lone par – i 2004 integrerede International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) dem med hensyn til behandlingen af tetraedriske systemer med et elektronpar: “a lone pair of electrons on an atom such as nitrogen or sulfur has the fictitious atomic number of zero. Det er således lavere rangeret end et hydrogenatom”. Vi foreslår derfor en yderligere, simpel udvidelse af prioritetsreglerne for at løse problemet med ikke-kovalente vekselvirkninger.
Vores foreslåede system
For vekselvirkninger, der involverer lonepar, foreslår vi, at det koordinerede lonepar tildeles et fiktivt atomnummer mellem 0 og 1 (med andre ord større end et ukoordineret lonepar, men mindre end et hydrogenatom). Hvis der er mere end ét koordineret lonepar, ordnes de efter liganden efter de klassiske CIP-regler.
Eksemplerne ovenfor viser, hvordan prioriteringen ville blive givet (efter de røde linjer og tal) ved hjælp af de foreslåede ændringer af CIP-reglerne
For interaktioner, der involverer atomer (f.eks. H-atomer som en del af hydrogenbindinger), opnås tildelingen ved hjælp af de samme regler som dem, der gælder for stereogene centre; således har hydrogenbinding eller en anden ikke-kovalent vekselvirkning højere prioritet end hydrogen, og ikke-kovalente bindinger prioriteres efter ligandens atomnummer (højeste til laveste).
Ovenfor er to enkle eksempler, med pile og tal for at angive prioriteringsrækkefølgen. I det første (CH3OH:HF-komplekser) har det koordinerende lone pair på methanol en mellemliggende prioritet mellem det ikke-koordinerende lone pair (peger bagud) og hydrogenatomet; i det andet (CH3NH2:NH3:OH2-komplekser) er hydrogenet koordineret til oxygen højere prioriteret end det, der er koordineret til nitrogen. Begge har højere prioritet end det ensomme par (peger bagud), men lavere prioritet end methylgruppen.
At navngive en forbindelse korrekt er at blive opmærksom på, at der er skabt et stereogent center, og at spørge sig selv om oprindelsen af chiraliteten; desuden resulterer tilstedeværelsen af et andet, supramolekylært stereogent center, i skjult diastereomeri. Dette enkle system giver os mulighed for at beskrive supramolekylære strukturer klart og forbedre kemiens sprog yderligere.