ENANTIOMÉRY: VLASTNOSTI, VLASTNOSTI A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto enantioméry sú tieto dvojice (anorganické) organické zlúčeniny pozostávajúce z dvoch zrkadlovo nie sú prekrývajú jedna na druhú. Keď dôjde k opaku - napríklad v prípade lopty, golfového klubu alebo vidlice - hovoria sa o achirálnych objektoch.

Termín chirality bol vytvorený William Thomson (Lord Kelvin), ktorý definoval, že objekt je chirálny, ak ho nemožno prekrývať so zrkadlovým obrazom. Napríklad ruky sú chirálnymi prvkami, pretože odraz ľavej ruky, aj keď sa točí okolo, sa nikdy nezhoduje s originálom.

Jedným zo spôsobov, ako to demonštrovať, je umiestniť pravú ruku na ľavú stranu a zistiť, že iba prsty, ktoré sa prekrývajú, sú uprostred. V skutočnosti slovo chiral pochádza z gréckeho slova cheir, čo znamená „ruka“.

V prípade vidlice na hornom obrázku, ak by sa jej odraz odrazil, zapadol by dokonale pod originál, ktorý sa prekladá ako achirálny predmet.

Asymetrický uhlík

Aký geometrický tvar musí byť sada atómov považovaná za chirálnu? Odpoveď je tetraedrická; to znamená, že v prípade organickej zlúčeniny musí mať atóm uhlíka okolo seba tetrahedrálne usporiadanie. Aj keď to platí pre väčšinu zlúčenín, nie je tomu tak vždy.

Pre tento hypotetický zlúčenina CW ₄ byť chirálne, všetky substituenty musia byť rôzne. Keby to tak nebolo, odraz štvorstena by sa mohol po istých rotáciách prekrývať.

Zlúčenina C (ABCD) je teda chirálna. Ak k tomu dôjde, atóm uhlíka viazaný na štyri rôzne substituenty je známy ako asymetrický uhlík (alebo stereogénny uhlík). Keď sa tento uhlík „zrkadlí“ v zrkadle, jeho odraz a to vytvára enantiomérny pár.

Na hornom obrázku sú znázornené tri enantiomérne páry zlúčeniny C (ABCD). Ak vezmeme do úvahy iba prvý pár, jeho odraz nie je prekrývateľný, pretože pri prehodení sa zhodujú iba písmená A a D, ale nie C a B.

Ako spolu súvisia ďalšie páry enantiomérov? Zlúčenina a jej obraz prvého enantiomérneho páru sú diasteroméry ďalších párov.

Inými slovami, diasteroméry sú stereoizoméry rovnakej zlúčeniny, ale nie sú produktom ich vlastnej reflexie; to znamená, že to nie je váš zrkadlový obraz.

Praktický spôsob, ako asimilovať tento koncept, je pomocou modelov, z ktorých niektoré sú také jednoduché, ako modely zostavené z anime gule, niektoré špáradlá a niektoré plastelíny, ktoré predstavujú atómy alebo skupiny.

názvoslovie

Zmenou miesta dvoch písmen sa získa ďalší enantiomér, ale ak sa presunú tri písmená, operácia sa vráti na pôvodnú zlúčeninu s inou priestorovou orientáciou.

Týmto spôsobom zmena dvoch písmen vedie k vzniku dvoch nových enantiomérov a súčasne k dvom novým diastereomérom počiatočného páru.

Ako však rozlišujete tieto enantioméry od seba? To je, keď nastane absolútna konfigurácia RS.

Vedci, ktorí ju implementovali, boli Cahn, Sir Christopher Ingold a Vladimir Prelog. Z tohto dôvodu sa nazýva Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).

Sekvenčné pravidlá alebo priority

Ako použiť toto absolútne nastavenie? Po prvé, výraz „absolútna konfigurácia“ sa týka presného priestorového usporiadania substituentov na asymetrickom uhlíku. Každé priestorové usporiadanie má teda svoju vlastnú konfiguráciu R alebo S.

Horný obrázok znázorňuje dve absolútne konfigurácie pre pár enantiomérov. Na označenie jedného z týchto dvoch symbolov ako R alebo S sa musia dodržiavať pravidlá sekvencovania alebo priority:

1- Substituent s najvyšším atómovým číslom je substituent s najvyššou prioritou.

2 - Molekula je orientovaná tak, aby atóm alebo skupina s najnižšou prioritou smerovala za rovinu.

3 - Šípky odkazov sú nakreslené a kruh je nakreslený v zostupnom smere priority. Ak je tento smer rovnaký v smere hodinových ručičiek, nastavenie je R; ak je proti smeru hodinových ručičiek, potom je nastavenie S.

V prípade obrázka červená guľa označená číslom 1 zodpovedá substituentu s najvyššou prioritou atď.

Biela guľa, jedna s číslom 4, takmer vždy zodpovedá atómu vodíka. Inými slovami, vodík je substituent s najnižšou prioritou a počíta sa ako posledný.

Príklad absolútnej konfigurácie

Vo zlúčenine v hornom obrázku (aminokyselina L-serín), asymetrický atóm uhlíka má nasledujúce substituenty: CH ₂ OH, H, COOH a NH ₂ .

Použitie uvedených ustanovení tejto zlúčeniny, je substituent s najvyššou prioritou je NH ₂ , nasleduje COOH, a konečne, CH ₂ OH. Štvrtým substituentom sa rozumie H.

Skupina COOH má prednosť pred CH ₂ OH, pretože uhlík foriem tromi väzbami s atómami kyslíka (O, O, O), zatiaľ čo iné formy len raz s OH (H, H, o).

Vlastnosti enantiomérov

Enantioméry nemajú prvky symetrie. Týmito prvkami môžu byť buď roviny alebo stred symetrie.

Pokiaľ sú prítomné v molekulovej štruktúre, je veľmi pravdepodobné, že zlúčenina je achirálna, a preto nemôže tvoriť enantioméry.

vlastnosti

Pár enantiomérov má rovnaké fyzikálne vlastnosti, ako je teplota varu, teplota topenia alebo tlak pary.

Avšak vlastnosť, ktorá ich odlišuje, je schopnosť rotovať polarizované svetlo alebo to, čo je rovnaké: každý enantiomér má svoje vlastné optické aktivity.

Enantioméry, ktoré otáčajú polarizovaným svetlom v smere hodinových ručičiek, získajú konfiguráciu (+), zatiaľ čo tie, ktoré ho otáčajú proti smeru hodinových ručičiek, získajú konfiguráciu (-).

Tieto rotácie sú nezávislé od priestorového usporiadania substituentov na asymetrickom uhlíku. V dôsledku toho môže byť zlúčenina konfigurácie R alebo S (+) a (-).

Navyše, ak sú koncentrácie oboch enantiomérov (+) a (-) rovnaké, polarizované svetlo sa neodchyľuje od svojej dráhy a zmes je opticky neaktívna. Keď sa to stane, zmes sa nazýva racemická zmes.

Na druhej strane priestorové usporiadanie riadi reaktivitu týchto zlúčenín proti stereošpecifickým substrátom. Príklad tejto stereošpecificity sa vyskytuje v prípade enzýmov, ktoré môžu pôsobiť iba na určitý enantiomér, ale nie na jeho zrkadlový obraz.

Príklady

Z mnohých možných enantiomérov sú uvedené nasledujúce tri zlúčeniny:

talidomid

Ktorá z týchto dvoch molekúl má konfiguráciu S? Ten ľavý. Poradie priorít je nasledovné: najprv atóm dusíka, druhá je karbonylová skupina (C = O), a tretí metylénovou skupinu (-CH ₂ -).

Pri prechádzaní skupinami použite smer hodinových ručičiek (R); ale pretože vodík ukazuje mimo rovinu, konfigurácia pozorovaná zo zadného uhla skutočne zodpovedá S, zatiaľ čo v prípade molekuly vpravo vodík (ten s najnižšou prioritou) ukazuje späť roviny.

Salbutamol a limonén

Ktorá z týchto dvoch molekúl je enantiomér R: horná alebo dolná? V oboch molekulách je asymetrický uhlík viazaný na skupinu OH.

Ktorým sa stanovujú poradie priorít pre molekuly nižšie, ktorá poskytuje takto: najprv OH, druhý aromatický kruh a tretia skupina CH ₂ -NH - C (CH ₃ ) ₃ .

V skupinách je kruh nakreslený v smere hodinových ručičiek; preto je to R enantiomér. Spodná molekula je teda R enantiomér a najvyššia je S.

V prípade zlúčeniny (R) - (+) - limonénu a (S) - (-) - limonénu sú rozdiely v ich zdrojoch a zápachoch. Enantiomér R je charakteristický pomarančovým zápachom, zatiaľ čo enantiomér S má citrónovú vôňu.

Referencie

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organická chémia. (Desiate vydanie, str. 188 - 301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organická chémia. In Stereochemistry. (Šieste vydanie, strany 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. augusta 2010). Odraz zrkadla vidlice. : Získané 17. apríla 2018, z: flickr.com
4. GP Moss. Základná terminológia stereochémie (odporúčania IUPAC 1996) Pure and Applied Chemistry, zväzok 68, vydanie 12, strany 2193–2222, ISSN (online) 1365-3075, ISSN (tlač) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Archív molekúl týždňa. (1. september 2014). Talidomid. Získané 17. apríla 2018, z: acs.org
6. Jordi picart. (29. júla 2011). Priradenie konfigurácií R a S k chirálnemu centru. , Zdroj: 17. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org