Názvoslovie enantiomérov, charakteristiky, vlastnosti a príklady

enantioméry sú tie dvojice organických (a anorganických) zlúčenín, ktoré sa skladajú z dvoch zrkadlových obrazov, ktoré sa nemôžu prekrývať jeden nad druhým. Keď nastane opak - napríklad v prípade loptičky, golfového klubu alebo vidlice, hovoria sa, že sú achirálne objekty..

Termín chiralita bol vytvorený Williamom Thomsonom (Lord Kelvin), ktorý definoval, že objekt je chirálny, ak sa nemôže prekrývať s jeho zrkadlovým obrazom. Napríklad, ruky sú chirálne elementy, pretože odraz ľavej ruky, hoci sa točí, sa nikdy nezhoduje s originálom.

Jeden spôsob, ako demonštrovať vyššie uvedené, je umiestniť pravú ruku doľava, pričom zistíme, že jediné prsty, ktoré sa prekrývajú, sú stredné. V skutočnosti slovo chiral pochádza z gréckeho slova Cheiro, čo znamená "ruka".

Pre prípad vidlice horného obrazu, ak by sa jeho odraz odrazil, by sa dokonale hodil pod originál, ktorý sa prekladá ako achirálny objekt.

index

• 1 Asymetrický uhlík
• 2 Nomenklatúra
  • 2.1 Pravidlá postupnosti alebo priority
• 3 Charakteristiky enantiomérov
• 4 Vlastnosti
• 5 Príklady
  • 5.1 Thalidomid
  • 5.2 Salbutamol a limonén
• 6 Referencie

Asymetrický uhlík

Aký geometrický tvar musí byť súbor atómov považovaný za chirálny? Odpoveď je tetraedrická; to znamená, že pre organickú zlúčeninu musí mať uhlíkový atóm okolo seba tetraedrické usporiadanie. Hoci sa to týka väčšiny zlúčenín, nie je to vždy tak.

Takže táto hypotetická CW zlúčenina₄ chirálne, všetky substituenty musia byť rôzne. Ak by to nebolo týmto spôsobom, odraz tetraedronu by sa po niektorých rotáciách mohol prekrývať.

Zlúčenina C (ABCD) je teda chirálna. Keď k tomu dôjde, atóm uhlíka viazaný na štyri rôzne substituenty je známy ako asymetrický uhlík (alebo stereogénny uhlík). Keď sa tento uhlík "pozerá" na zrkadlo, jeho odraz a toto tvorí enantiomérny pár.

Na hornom obrázku sú znázornené tri enantiomérne páry zlúčeniny C (ABCD). Vzhľadom na prvý pár, jeho odraz nie je superponovateľný, pretože keď sa otáčajú iba písmená A a D, zhodujú sa, ale nie C a B.

Aký vzťah majú ostatné páry enantiomérov navzájom? Zlúčenina a jej obraz prvého enantiomérneho páru sú diastereoméry ostatných párov.

Inými slovami, diastereoméry sú stereoizoméry rovnakej zlúčeniny, ale bez toho, aby boli produktom ich vlastnej reflexie; to znamená, že nie sú jeho zrkadlovým obrazom.

Praktický spôsob, ako prispôsobiť túto koncepciu, je použitie modelov, z ktorých niektoré sú také jednoduché ako tie, ktoré sú vyzbrojené anime guľou, niektoré palice a niektoré plastické hmoty, ktoré predstavujú atómy alebo skupiny..

názvoslovie

Zmena miesta dvoch písmen vytvára ďalší enantiomér, ale ak sa zmenia tri písmená, operácia sa vráti na pôvodnú zlúčeninu s rôznou priestorovou orientáciou.

Zmenou dvoch písmen vzniknú dva nové enantioméry a súčasne dva nové diastereoméry počiatočného páru..

Ako sa však tieto enantioméry od seba odlišujú? Tu sa objavuje absolútna konfigurácia R-S.

Výskumníci, ktorí ho realizovali, boli Cahn, Sir Christopher Ingold a Vladimir Prelog. Z tohto dôvodu je známy ako notačný systém (R-S) Cahn-Ingold-Prelog.

Pravidlá postupnosti alebo priority

Ako aplikovať túto absolútnu konfiguráciu? Po prvé, termín "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 dvoch ako R alebo S sa musia dodržiavať pravidlá sekvencií alebo priorít:

Substituent s najvyšším atómovým číslom je ten, ktorý má najvyššiu prioritu.

2- Molekula je orientovaná tak, že atóm alebo skupina bodov s nižšou prioritou za rovinou.

3- Nakreslite šípky odkazov a nakreslite kruh v zostupnom smere priority. Ak je tento smer v smere hodinových ručičiek, konfigurácia je R; ak je proti smeru hodinových ručičiek, potom konfigurácia je S.

V prípade obrázku, červená guľa označená číslom 1 zodpovedá substituentu s najvyššou prioritou a tak ďalej.

Biela guľa, číslo 4, takmer vždy zodpovedá atómu vodíka. Inými slovami: vodík je substituent s najnižšou prioritou a posledný.

Príklad absolútnej konfigurácie

V zložení horného obrazu (aminokyselina l-serín) má asymetrický uhlík nasledujúce substituenty: CH₂OH, H, COOH a NH₂.

Použitím vyššie uvedených pravidiel pre túto zlúčeninu je substituent s najvyššou prioritou NH₂, potom COOH a nakoniec CH₂OH. Štvrtým substituentom sa rozumie H.

Skupina COOH má prednosť pred CH₂OH, pretože uhlík tvorí tri väzby s atómami kyslíka (O, O, O), zatiaľ čo ostatné tvoria len jeden s OH (H, H, O).

Charakteristiky enantiomérov

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

Keď sú tieto prítomné v molekulárnej štruktúre, je veľmi pravdepodobné, že zlúčenina je achirálna, a preto nemôže tvoriť enantioméry.

vlastnosti

Pár enantiomérov vykazuje rovnaké fyzikálne vlastnosti, ako je teplota varu, teplota topenia alebo tlak pár.

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

Enantioméry, ktoré otáčajú polarizované svetlo, získavajú konfiguráciu (+), zatiaľ čo tie, ktoré ju otáčajú smerom k opačnému, získajú konfiguráciu (-).

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

Okrem toho, ak sú koncentrácie oboch enantiomérov (+) a (-) rovnaké, polarizované svetlo sa neodchýli od svojej trajektórie a zmes je opticky neaktívna. Keď sa to stane, zmes sa nazýva racemická zmes.

Priestorové usporiadania zase riadia reaktivitu týchto zlúčenín proti stereošpecifickým substrátom. Príkladom tejto stereošpecifickosti je enzým, ktorý môže pôsobiť len na určitý enantiomér, ale nie na jeho zrkadlový obraz..

Príklady

Z mnohých možných enantiomérov máme ako príklady nasledujúce tri zlúčeniny:

talidomid

Ktorá z týchto dvoch molekúl má konfiguráciu S? Ten vľavo. Poradie priority je nasledovné: najprv atóm dusíka, druhá karbonylová skupina (C = O) a tretia metylénová skupina (-CH).₂-).

Pri prechádzaní cez skupiny použite smer hodinových ručičiek (R); avšak, keď vodíkové body vychádzajú z roviny, konfigurácia videná z uhlu chrbta skutočne zodpovedá S, zatiaľ čo v prípade molekuly na pravej strane, vodíkový (najnižšia priorita) ukazuje späť raz z roviny.

Salbutamol a limonén

Ktorá z týchto dvoch molekúl je R enantiomér: ten, ktorý je uvedený vyššie, alebo ten, ktorý je uvedený nižšie? V oboch molekulách je asymetrický uhlík viazaný na OH skupinu.

Stanovenie poradia priorít pre molekulu uvedenú nižšie udáva nasledujúce: najprv OH, druhý aromatický kruh a tretí skupinu CH₂-NH-C (CH₃)₃.

Prechádzajúc cez skupiny, je kruh nakreslený v smere hodinových ručičiek; preto je to R enantiomér, takže molekula uvedená nižšie je R enantiomér a horná S.

V prípade zlúčeniny (R) - (+) - limonénu a (S) - (-) - limonénu sú rozdiely v ich zdrojoch a pachoch. R-enantiomér je charakterizovaný zápachom pomarančov, pričom S-enantiomér má vôňu citrónov.

referencie

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organická chémia. (Desiate vydanie, str. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organická chémia v stereochémia. (Šieste vydanie, P. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. augusta 2010). Odraz zrkadla. [Obrázok]: Získané 17. apríla 2018, z: flickr.com   
4. G. P. Moss. Základná terminológia stereochémie (Odporúčania IUPAC 1996) Čistá a aplikovaná chémia, zväzok 68, vydanie 12, strany 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molekula týždňového archívu. (1. septembra 2014). Talidomid. Získané dňa 17. apríla 2018, z: acs.org
6. Jordi picart. (29. júla 2011). Priradenie konfigurácií R a S v chirálnom centre. [Obrázok]. Získané dňa 17. apríla 2018, z: commons.wikimedia.org