CHIRALUMAS: IŠ KO SUSIDEDA IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Chiralinės molekulės yra geometrinis nuosavybė, kad objektas gali turėti du vaizdus: vieną teisę ir vieną į kairę, kuri nėra keičiamos; tai yra, jie yra erdviniai skirtingi, nors likusios jų savybės yra tapačios. Objektas, pasižymintis chirališkumu, yra tiesiog sakomas „chiralinis“.

Dešinė ir kairė rankos yra chiralinės: viena yra kitos atspindys (veidrodinis vaizdas), tačiau jos nėra vienodos, nes dedant vieną ant kitos, nykščiai nesutampa.

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Norint sužinoti, ar objektas yra chiralinis, reikia ne tik veidrodžio, bet ir užduoti šį klausimą: ar jis turi „versijas“ tiek kairėje, tiek dešinėje?

Pvz., Kairiarankis stalas ir dešiniarankis yra chiraliniai objektai; dvi to paties modelio transporto priemonės, kurių vairas yra kairėje arba dešinėje; batų pora, taip pat kojos; spiraliniai laiptai į kairę, o į dešinę ir kt.

Ir chemijoje molekulės nėra išimtis: jos taip pat gali būti chiralinės. Paveikslėlyje parodyta molekulių pora su tetraedrine geometrija. Net jei kairėje esanti dalis bus apversta, o mėlyna ir violetinė rutuliai paliesti, ruda ir žalia rutuliai „atrodys“ iš plokštumos.

Kas yra chirališkumas?

Su molekulėmis nėra taip lengva apibrėžti, kuri yra kairioji ar dešinė „versija“, tiesiog pažiūrėjus į jas. Šiuo tikslu organiniai chemikai naudojasi Cahn-Ingold-Prelog (R) arba (S) konfigūracijomis arba optiškai turi šias chiralines medžiagas pasukti poliarizuotą šviesą (kuri taip pat yra chiralinis elementas).

Tačiau nėra sunku nustatyti, ar molekulė ar junginys yra chiralinis, vien tik žiūrint į jo struktūrą. Kuo ryškesnis molekulių poros bruožas aukščiau esančiame paveikslėlyje?

Jis turi keturis skirtingus pakaitus, kurių kiekvienas turi savo būdingą spalvą, o geometrija aplink centrinį atomą yra tetraedrinė.

Jei struktūroje yra atomas su keturiais skirtingais pakaitalais, galima teigti (daugeliu atvejų), kad molekulė yra chiralinė.

Tada sakoma, kad struktūroje yra chiralizmo centras arba stereogeninis centras. Kur yra vienas, ten bus pora stereoizomerų, žinomų kaip enantiomerai.

Vaizde esančios dvi molekulės yra enantiomerai. Kuo didesnis junginio chiralinių centrų skaičius, tuo didesnė jo erdvinė įvairovė.

Centrinis atomas paprastai yra anglies atomas visose biomolekulėse ir junginiuose, turinčiuose farmakologinį aktyvumą; tačiau tai taip pat gali būti fosforas, azotas arba metalas.

Chirališkumo pavyzdžiai

Chiralumo centras yra galbūt vienas iš svarbiausių elementų nustatant, ar junginys yra chiralinis, ar ne.

Tačiau yra ir kitų veiksnių, kurie gali likti nepastebėti, tačiau 3D modeliuose jie atskleidžia veidrodinį vaizdą, kurio negalima sudėti.

Dėl šių struktūrų tada sakoma, kad vietoj centro jie turi kitus chralizmo elementus. Atsižvelgiant į tai, nebepakanka asimetrinio centro su keturiais pakaitalais, tačiau likusią struktūrą taip pat reikia atidžiai išanalizuoti; ir tokiu būdu sugebėti atskirti vieną stereoizomerą nuo kito.

Ašinis

Šaltinis: Jü, iš „Wikimedia Commons“

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyti junginiai gali būti lygūs plika akimi, bet jų tikrai nėra. Kairėje yra bendra aleno struktūra, kur R žymi keturis skirtingus pakaitus; ir dešinėje - bendra bifenilo junginio struktūra.

Galutinis kur R ₃ ir R _{4 atitinka} galima pavaizduoti kaip "FIN" statmena plokštumai, kur R ₁ ir R ₂ melo .

Jeigu stebėtojas analizuoja tokius molekules pozicionavimo akis priešais pirmąjį anglies pridedamas prie R ₁ ir R ₂ (už aleno), jie matys R ₁ ir R ₂ kairėje ir dešinėje pusėse, ir R ₄ ir R _{3 dėl} viršuje ir apačioje.

Jei R ₃ ir R ₄ išlieka fiksuotas, bet R ₁ yra perėjo į dešinę, ir R ₂ į kairę, tada turėsime kitą "erdviniai" versiją ".

Štai tada stebėtojas gali padaryti išvadą, kad jis rado aleno chirališkumo ašį; tas pats pasakytina apie bifenilą, bet su regos procese dalyvaujančiais aromatiniais žiedais.

Žiediniai sraigtai arba sraigtinė jėga

Šaltinis: „Sponk“, iš „Wikimedia Commons“

Atkreipkite dėmesį, kad ankstesniame pavyzdyje chiraliteto ašis buvo C = C = C skelete, alene, ir Ar-Ar jungtyje, bifenilui.

Aukščiau išvardytų junginių, vadinamų heptahelcenais (nes jie turi septynis žiedus), kokia yra jų chiralumo ašis? Atsakymas pateiktas tame pačiame paveikslėlyje aukščiau: Z ašis, kuri yra sraigtas.

Todėl, norėdami atskirti vieną enantiomerą iš kito, turite pažvelgti į šias molekules iš viršaus (geriausia).

Tokiu būdu galima išsiaiškinti, kad heptahelicenas sukasi pagal laikrodžio rodyklę (kairė vaizdo pusė) arba prieš laikrodžio rodyklę (dešinė vaizdo pusė).

Plokščias

Tarkime, kad nebeturite sraigtinės, o molekulės su ne koplanariniais žiedais; y., vienas yra virš kito arba žemiau jo (arba jie nėra toje pačioje plokštumoje).

Chiralinis personažas ne tiek remiasi į žiedą, kiek į jo pakaitalus; būtent jie apibūdina kiekvieną iš dviejų enantiomerų.

Šaltinis: „Anypodetos“, originalaus PNG failo autorius: „EdChem“, iš „Wikimedia Commons“

Pvz., Viršutiniame vaizde esančiame feroceno žiede, kuris „sumuoja“ Fe atomą, nesikeičia; bet erdvinis orientacija žiedo su azoto atomu, ir grupės, -N (CH ₃ ) _{2 daro} .

Paveiksle grupė -N (CH ₃ ) ₂ nurodo į kairę, bet savo enantiomere - į dešinę.

Kiti

Makromolekulėms ar toms, kurių struktūra yra išskirtinė, vaizdas pradeda aiškėti. Kodėl? Nes iš jų 3D modelių galima pamatyti iš paukščio skrydžio, jei jie yra chiraliniai, ar ne, kaip atsitinka su pradiniuose pavyzdžiuose esančiais objektais.

Pvz., Anglies nanovamzdelyje gali būti posūkių į kairę schemos, todėl, jei yra identiškas, bet su posūkiais į dešinę, jis yra chiralinis.

Panašiai yra ir su kitomis struktūromis, kuriose, nepaisant chiralizmo centrų, visų jų atomų erdvinis išdėstymas gali įgyti chiralines formas.

Tuomet mes kalbame apie įgimtą chirališkumą, kuris priklauso ne nuo atomo, o nuo visumos.

Chemiškai galingas būdas atskirti „kairįjį vaizdą“ nuo dešiniojo yra per stereoselektyvią reakciją; tai yra tas, kur jis gali atsirasti tik su vienu enantiomeru, o ne su kitu.

Nuorodos

1. Carey F. (2008). Organinė chemija. (Šeštas leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2018 m.). Chiralumas (chemija). Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. „Advameg, Inc.“ (2018 m.). Chiralumas. Atkurta iš: chemistryexplained.com
4. Stevenas A. Hardingeris ir „Harcourt Brace & Company“. (2000). Stereochemija: molekulinės chiraliteto nustatymas. Atkurta iš: chem.ucla.edu
5. Harvardo universitetas. (2018 m.). Molekulinis chiralumas. Atkurta iš: rowland.harvard.edu
6. Oregono valstybinis universitetas. (2009 m. Liepos 14 d.). Chiralumas: Chiraliniai ir chiraliniai objektai. Atkurta iš: science.oregonstate.edu