ENANTIOMERAI: CHARAKTERISTIKOS, SAVYBĖS IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Kad enantiomerai yra tie porų (neorganinė) organiniai junginiai, sudaryti iš dviejų veidrodis vaizdų nėra superimposable vienas nuo kito. Kai atsitinka priešingai - pavyzdžiui, rutulio, golfo lazda ar šakutės atveju, jie yra laikomi achraliniais objektais.

Chiralumo terminą sugalvojo Williamas Thomsonas (lordas Kelvinas), kuris apibrėžė, kad objektas yra chiralinis, jei jo negalima sutapti su jo veidrodiniu atvaizdu. Pavyzdžiui, rankos yra chiraliniai elementai, nes kairiosios rankos atspindys, net jei ji pasisuks, niekada nesutampa su originalu.

Vienas iš būdų tai pademonstruoti yra uždėti dešinę ranką per kairę ir surasti, kad vieninteliai pirštai, persidengiantys, yra vidurys. Tiesą sakant, žodis chiralė kildinamas iš graikų kalbos žodžio cheir, kuris reiškia „ranka“.

Jei šakutė yra viršutiniame paveikslėlyje, jei jos atspindys būtų apverstas, ji puikiai tiktų po originalu, kuris verčiamas kaip achiralinis objektas.

Asimetrinė anglis

Kokią geometrinę formą turi sudaryti atomų rinkinys, kad būtų laikomas chiraliniu? Atsakymas yra tetraedrinis; tai yra, organiniam junginiui anglies atomas aplink turi būti išdėstytas tetraedrine tvarka. Nors tai taikoma daugumai junginių, ne visada taip yra.

Kad šis hipotetinis junginys CW ₄ būtų chiralinis, visi pakaitalai turi būti skirtingi. Jei ne tai, tetraederio atspindys po kai kurių pasisukimų gali persidengti.

Taigi junginys C (ABCD) yra chiralinis. Kai tai įvyksta, anglies atomas, prijungtas prie keturių skirtingų pakaitalų, yra žinomas kaip asimetrinė anglis (arba stereogeninė anglis). Kai ši anglis yra „pažvelgta“ į veidrodį, jos atspindys ir tai sudaro enantiomerinę porą.

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduotos trys junginio C (ABCD) enantiomerinės poros. Atsižvelgiant tik į pirmąją porą, jos atspindys nėra sudedamas, nes apverčiant sutampa tik raidės A ir D, bet ne C ir B.

Kaip kitos enantiomerų poros yra susijusios viena su kita? Pirmos enantiomerų poros junginys ir jo vaizdas yra kitų porų diasteromerai.

Kitaip tariant, diasteromerai yra to paties junginio stereoizomerai, tačiau nebūdami jų pačių atspindžio produktai; tai yra, jie nėra jūsų veidrodinis vaizdas.

Praktiškas būdas įsisavinti šią sąvoką yra naudojant modelius, kai kurie iš jų yra tokie paprasti kaip surinkti su anime rutuliu, kai kurie dantų krapštukai ir kai kurios plastilino masės atomai ar grupėms atvaizduoti.

Nomenklatūra

Pakeitus dviejų raidžių vietą, gaunamas kitas enantiomeras, tačiau, jei perkeliamos trys raidės, operacija grįžta į pradinį junginį, kurio erdvinė orientacija skiriasi.

Tokiu būdu pakeitus dvi raides atsiranda du nauji enantiomerai ir tuo pačiu metu du nauji pradinės poros diastereomerai.

Tačiau kaip atskirti šiuos enantiomerus vienas nuo kito? Tai yra tada, kai atsiranda absoliuti RS konfigūracija.

Tyrimą įgyvendinę tyrėjai buvo Cahnas, seras Christopheris Ingoldas ir Vladimiras Prelogas. Dėl šios priežasties ji yra žinoma kaip „Cahn-Ingold-Prelog Notation System“ (RS).

Sekos taisyklės ar prioritetai

Kaip pritaikyti šią absoliučią nuostatą? Pirma, terminas "absoliuti konfigūracija" reiškia tikslų pakaitų erdvinį išdėstymą ant asimetrinės anglies. Taigi, kiekvienas erdvinis išdėstymas turi savo R arba S konfigūraciją.

Viršutinis paveikslėlis parodo dvi absoliučias enantiomerų konfigūracijas. Norint vieną iš dviejų pažymėti kaip R arba S, reikia laikytis sekos arba prioriteto taisyklių:

1- Pavadinimas, turintis didžiausią atominį skaičių, yra tas, kurio prioritetas yra aukščiausias.

2- Molekulė yra orientuota taip, kad žemiausio prioriteto atomas ar grupė būtų už plokštumos.

3- Brėžiamos nuorodų strėlės ir brėžiamas apskritimas mažėjančia prioriteto kryptimi. Jei ši kryptis yra ta pati pagal laikrodžio rodyklę, nustatymas yra R; jei jis yra prieš laikrodžio rodyklę, tada nustatymas yra S.

Atvaizdo atveju raudona rutulys, pažymėtas skaičiumi 1, atitinka pakaitą, turintį aukščiausią prioritetą ir pan.

Baltoji sfera, pažymėta skaičiumi 4, beveik visada atitinka vandenilio atomą. Kitaip tariant, vandenilis yra mažiausio prioriteto pakaitalas ir skaičiuojamas paskutinis.

Absoliutus konfigūracijos pavyzdys

Į viršutiniame vaizdą junginio (aminorūgščių L-serino), asimetrinis anglies turi iš sekančių pakaitų: CH ₂ OH, H, COOH ir NH ₂ .

Taikant ankstesnes taisykles dėl šio junginio, kur pakaitas pirmiausia yra NH ₂ , po COOH ir, galiausiai, CH ₂ OH. Ketvirtasis pakaitalas suprantamas kaip H.

COOH grupė turi pirmenybę prieš CH ₂ OH, nes anglies formų trys obligacijas su deguonies atomais (O, O, O), o kitokia tik vienas iš jų su OH (H, H, O).

Enantiomerų charakteristikos

Enantiomerams trūksta simetrijos elementų. Šie elementai gali būti plokštuma arba simetrijos centras.

Kai jų yra molekulinėje struktūroje, labai tikėtina, kad junginys yra chiralinis ir todėl negali sudaryti enantiomerų.

Savybės

Enantiomerų pora pasižymi tomis pačiomis fizinėmis savybėmis, tokiomis kaip virimo temperatūra, lydymosi temperatūra arba garų slėgis.

Tačiau savybė, kuri juos išskiria, yra galimybė pasukti poliarizuotą šviesą, arba kas yra tas pats: kiekvienas enantiomeras turi savo optinį aktyvumą.

Enantiomerai, kurie suka poliarizuotą šviesą pagal laikrodžio rodyklę, įgyja (+) konfigūraciją, o tie, kurie sukasi prieš laikrodžio rodyklę, įgyja (-) konfigūraciją.

Šie sukimai nepriklauso nuo pakaitų erdvinio išdėstymo ant asimetrinės anglies. Vadinasi, R arba S konfigūracijos junginys gali būti (+) ir (-).

Be to, jei tiek (+), tiek (-) enantiomerų koncentracijos yra vienodos, poliarizuota šviesa nenukrypsta nuo jo kelio, o mišinys yra optiškai neaktyvus. Kai tai atsitiks, mišinys vadinamas raceminiu mišiniu.

Savo ruožtu erdvinės struktūros valdo šių junginių reaktyvumą prieš stereospecifinius substratus. Šio stereospecifiškumo pavyzdys yra fermentai, kurie gali veikti tik tam tikrą enantiomerą, bet ne jo veidrodinį vaizdą.

Pavyzdžiai

Iš daugelio galimų enantiomerų yra šie trys junginiai:

Talidomidas

Kuri iš dviejų molekulių turi S konfigūraciją? Kairioji. Pirmumo tvarką yra taip: pirmąjį azoto atomą, antrą karbonilo grupę (C = O), ir trečiąją metileno grupę (-CH ₂ -).

Eidami per grupes, naudokite pagal laikrodžio rodyklę (R); kadangi vandenilis nukreiptas iš plokštumos, iš galinio kampo matoma konfigūracija iš tikrųjų atitinka S, o dešinėje esančios molekulės atveju vandenilis (mažiausio prioriteto) rodo vieną kartą atgal plokštumos.

Salbutamolis ir limonenas

Kuri iš dviejų molekulių yra R enantiomeras: viršutinė ar apatinė? Abiejose molekulėse asimetrinė anglis yra sujungta su OH grupe.

Tokiu būdu sukurdami prioritetų žemiau, kad molekulės užsakymą suteikia: pirmasis OH, antrasis aromatinis žiedas ir trečiųjų CH grupė, ₂ -NH - C (CH ₃ ) ₃ .

Einant per grupes, brėžiamas apskritimas pagal laikrodžio rodyklę; Taigi, tai yra R enantiomeras, taigi apatinė molekulė yra R enantiomeras, o viršutinė - S.

Jei tai junginys (R) - (+) - limonenas ir (S) - (-) - limonenas, jų šaltiniai ir kvapai skiriasi. R enantiomeras pasižymi apelsinų kvapu, o S enantiomeras - citrinos kvapu.

Nuorodos

1. TW Grahamas Solomonsas, Craigas B. Fryhle'as. Organinė chemija. (Dešimtasis leidimas, p. 188–301) „Wiley Plus“.
2. Pranciškus A. Carey. Organinė chemija. Stereochemijoje. (Šeštasis leidimas, p. 288–301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveezas. (2010 m. Rugpjūčio 1 d.). Šakės veidrodžio atspindys. : Gauta 2018 m. Balandžio 17 d., Iš: flickr.com
4. GP samanos. Pagrindinė stereochemijos terminologija (IUPAC 1996 m. Rekomendacijos) Grynoji ir taikomoji chemija, 68 tomas, 12 leidimas, 2193–2222 puslapiai, ISSN (Online) 1365–3075, ISSN (Spausdinti) 0033–4545, DOI: doi.org
5. Savaitės archyvo molekulė. (2014 m. Rugsėjo 1 d.). Talidomidas. Gauta 2018 m. Balandžio 17 d. Iš: acs.org
6. Jordi paveikslas. (2011 m. Liepos 29 d.). R ir S konfigūracijų priskyrimas chiraliniam centrui. . Gauta 2018 m. Balandžio 17 d. Iš: commons.wikimedia.org