La maggior parte dei chimici può elencare gli articoli che hanno plasmato le loro vite. Per molti di noi, uno dei più rilevanti sono le regole di priorità Cahn-Ingold-Prelog (CIP) del 1966. L’articolo ha un numero impressionante di citazioni, ma altrettanto importante è la stabilità della sua popolarità: la sua utilità pratica ha fatto sì che continui ad essere usato da generazioni di chimici in tutto il mondo.
Le regole CIP ci danno uno strumento semplice per descrivere senza ambiguità gli stereocentri, e come tale è una parte vitale della nostra nomenclatura rigorosa per le molecole. Tuttavia, le regole sono in ritardo rispetto ad alcuni sviluppi della chimica, in particolare quando si tratta di specie supramolecolari.
Il legame chimico covalente è spesso considerato come la base delle regole CIP, ma le interazioni non covalenti che sono così vitali per la chimica supramolecolare danno anche origine ai centri stereogenici. Chiaramente le regole possono essere migliorate, ma dovremmo anche fare attenzione a non complicare inutilmente qualcosa che funziona notevolmente bene.
Le regole esistenti includono le coppie solitarie – nel 2004 l’Unione internazionale di chimica pura e applicata (Iupac) le ha integrate per quanto riguarda il trattamento dei sistemi tetraedrici che hanno una coppia di elettroni: “una coppia solitaria di elettroni su un atomo come l’azoto o lo zolfo ha il numero atomico fittizio di zero. È quindi classificato più in basso di un atomo di idrogeno”. Proponiamo quindi un’ulteriore, semplice estensione delle regole di priorità per risolvere il problema delle interazioni non covalenti.
Il sistema da noi proposto
Per le interazioni che coinvolgono coppie solitarie, proponiamo di assegnare alla coppia solitaria coordinata un numero atomico fittizio tra 0 e 1 (in altre parole più grande di una coppia solitaria non coordinata ma più piccola di un atomo di idrogeno). Se c’è più di una coppia solitaria coordinata, esse sono ordinate dal ligando seguendo le regole classiche del CIP.
Gli esempi qui sopra mostrano come verrebbe data la priorità (seguendo le linee rosse e i numeri) usando le modifiche proposte alle regole CIP
Per le interazioni che coinvolgono atomi (per esempio atomi H come parte di legami a idrogeno), l’assegnazione si ottiene con le stesse regole applicate ai centri stereogenici; quindi, il legame a idrogeno o un’altra interazione non covalente ha una priorità maggiore dell’idrogeno, e i legami non covalenti sono prioritari per numero atomico del ligando (dal più alto al più basso).
Sopra ci sono due semplici esempi, con frecce e numeri per indicare l’ordine di priorità. Nel primo (complessi CH3OH:HF), la coppia solitaria di coordinazione sul metanolo ha priorità intermedia tra la coppia solitaria non coordinata (che punta all’indietro) e l’atomo di idrogeno; nel secondo (complessi CH3NH2:NH3:OH2) l’idrogeno coordinato all’ossigeno ha priorità maggiore di quello coordinato all’azoto. Entrambi sono più prioritari della coppia solitaria (che punta all’indietro), ma meno prioritari del gruppo metile.
Nominare correttamente un composto significa rendersi conto che si è creato un centro stereogenico e interrogarsi sull’origine della chiralità; inoltre, la presenza di un secondo centro stereogenico supramolecolare, dà luogo a un diastereomerismo nascosto. Questo semplice sistema ci permette di descrivere chiaramente le strutture supramolecolari e di migliorare ulteriormente il linguaggio della chimica.