De flesta kemister kan räkna upp de artiklar som har format deras liv. För många av oss är en av de mest relevanta Cahn-Ingold-Prelog (CIP) prioritetsreglerna från 1966. Artikeln har ett imponerande antal citat, men lika viktigt är stabiliteten i dess popularitet: dess praktiska användbarhet har sett till att den fortsätter att användas av generationer av kemister över hela världen.
CIP-reglerna ger oss ett enkelt verktyg för att entydigt beskriva stereocentrer, och som sådana är de en viktig del av vår rigorösa nomenklatur för molekyler. Ändå släpar reglerna efter i förhållande till viss utveckling inom kemin, särskilt när det gäller supramolekylära arter.
Den kovalenta kemiska bindningen anses ofta vara grunden för CIP-reglerna, men de icke-kovalenta interaktioner som är så viktiga för den supramolekylära kemin ger också upphov till stereogena centra. Det är uppenbart att reglerna kan förbättras, men vi bör också vara försiktiga så att vi inte i onödan komplicerar något som fungerar anmärkningsvärt bra.
De befintliga reglerna omfattar ensamma par – 2004 integrerade International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) dem med avseende på behandlingen av tetraedriska system som har ett elektronpar: ”ett ensamt elektronpar på en atom som kväve eller svavel har det fiktiva atomnumret noll. Det är alltså lägre rankat än en väteatom”. Vi föreslår därför ytterligare en enkel utvidgning av prioritetsreglerna för att lösa problemet med icke-kovalenta interaktioner.
Vårt föreslagna system
För interaktioner som involverar ensamstående par föreslår vi att det koordinerade ensamstående paret tilldelas ett fiktivt atomnummer mellan 0 och 1 (med andra ord större än ett okoordinerat ensamstående par men mindre än en väteatom). Om det finns mer än ett koordinerat ensamstående par, ordnas de av liganden enligt de klassiska CIP-reglerna.
Exemplen ovan visar hur prioritet skulle ges (enligt de röda linjerna och siffrorna) med hjälp av de föreslagna ändringarna av CIP-reglerna
För växelverkan som involverar atomer (t.ex. H-atomer som en del av vätebindningar) uppnås tilldelningen med hjälp av samma regler som tillämpas på stereogena centrum; Vätgasbindning eller annan icke-kovalent växelverkan har således högre prioritet än väte, och icke-kovalenta bindningar prioriteras enligt ligandens atomnummer (högst till lägst).
Ovanför finns två enkla exempel, med pilar och siffror för att ange prioritetsordningen. I det första (CH3OH:HF-komplex) har det koordinerande ensamma paret på metanol mellanprioritet mellan det icke-koordinerande ensamma paret (som pekar bakåt) och väteatomen; i det andra (CH3NH2:NH3:OH2-komplex) har det väte som är koordinerat till syre högre prioritet än det som är koordinerat till kväve. Båda har högre prioritet än det ensamma paret (som pekar bakåt), men lägre prioritet än metylgruppen.
Att korrekt namnge en förening innebär att man blir medveten om att ett stereogent centrum har skapats och att man ställer sig frågan om ursprunget till kiraliteten; dessutom resulterar närvaron av ett andra, supramolekylärt stereogent centrum, i dold diastereomeri. Detta enkla system gör det möjligt för oss att beskriva supramolekylära strukturer tydligt och ytterligare förbättra kemins språk.