Chirality v tom, čo sa skladá a príklady



chirality je geometrická vlastnosť, v ktorej môže mať objekt dva obrazy: jeden vpravo a jeden vľavo, ktoré nie sú zameniteľné; to znamená, že sú priestorovo odlišné, aj keď ostatné ich vlastnosti sú identické. Objekt, ktorý vykazuje chiralitu, je jednoducho povedané, že je „chirálny“.

Pravá a ľavá ruka sú chirálne: jeden je odrazom (zrkadlovým obrazom) druhého, ale nie sú rovnaké, pretože keď sú umiestnené na vrchu druhého, ich palce sa nezhodujú. 

Viac ako zrkadlo, aby sme vedeli, či je objekt chirálny, je potrebné položiť nasledujúcu otázku: máte "verzie" pre ľavú aj pravú stranu??

Napríklad jeden ľavotočivý stôl a jeden pravotočivý stôl sú chirálne objekty; dve vozidlá toho istého modelu, ale s volantom vľavo alebo vpravo; topánky, rovnako ako nohy; točité schody v ľavom smere a správnym smerom atď..

A v chémii molekuly nie sú výnimkou: môžu byť aj chirálne. Obrázok zobrazuje pár molekúl s tetrahedrálnou geometriou. Aj keď otočíte ten ľavý a dotknete sa modrej a fialovej gule, hnedé a zelené sa budú "pozerať" z lietadla.

index

  • 1 Čo je to chirality??
  • 2 Príklady chirality
    • 2.1 Axiálne
    • 2.2
    • 2.3 Iné
  • 3 Odkazy

Čo je to chiralita??

S molekulami nie je tak jednoduché definovať, čo je "verzia" vľavo alebo vpravo len pri pohľade na ne. Organickí chemici sa preto uchyľujú k konfiguráciám (R) alebo (S) Cahna-Ingolda-Preloga, alebo k optickej vlastnosti týchto chirálnych látok, ktoré otáčajú polarizované svetlo (čo je tiež chirálny prvok)..

Nie je však ťažké určiť, či je molekula alebo zlúčenina chirálna, len ak sa pozrieme na jej štruktúru. Aká pozoruhodná zvláštnosť má pár molekúl na obrázku vyššie?

Má štyri rôzne substituenty, každý s vlastnou charakteristickou farbou a tiež geometria okolo centrálneho atómu je tetraedrická.

Ak je v štruktúre atóm so štyrmi rôznymi substituentmi, možno konštatovať (vo väčšine prípadov), že molekula je chirálna.

Potom sa hovorí, že v štruktúre je centrum chirality alebo Stereogénne centrum. Tam, kde je jeden, bude existovať pár stereoizomérov známych ako enantioméry.

Tieto dve molekuly v obraze sú enantioméry. Čím väčší je počet centier chirality, ktoré zlúčenina obsahuje, tým väčšia je priestorová rôznorodosť.

Centrálny atóm je zvyčajne atóm uhlíka vo všetkých biomolekulách a zlúčeninách s farmakologickou aktivitou; môže však ísť aj o fosfor, dusík alebo kov.

Príklady chirality

Centrum chirality je možno jedným z najdôležitejších prvkov pri určovaní, či je zlúčenina chirálna alebo nie.

Existujú však aj iné faktory, ktoré môžu zostať bez povšimnutia, ale v 3D modeloch zanechávajú dojem zrkadlového obrazu, ktorý sa nemôže prekrývať.

Pre tieto štruktúry sa potom hovorí, že namiesto centra majú iné prvky chirality. Pritom prítomnosť asymetrického centra so štyrmi substituentmi už nestačí, ale zvyšok štruktúry sa musí tiež starostlivo analyzovať; a tak byť schopný rozlíšiť jeden stereoizomér od druhého.

axiálne

Horný obrázok zobrazuje zlúčeniny, ktoré môžu na prvý pohľad vyzerať ploché, ale naozaj nie. Na ľavej strane máme všeobecnú štruktúru alena, kde R označuje štyri rôzne substituenty; a vpravo, všeobecná štruktúra bifenylovej zlúčeniny.

Koniec, kde sú R3 a R4 mohli byť vizualizované ako "plutvy" kolmé na rovinu, kde ležia1 a R2.

Ak pozorovateľ analyzuje takéto molekuly umiestnením oka pred prvý uhlík viazaný na R1 a R2 (pre aleno) uvidíte R1 a R2 na ľavej a pravej strane a na R4 a R3 hore a dole.

Áno R3 a R4 zostávajú pevné, ale menia sa1 vpravo a R2 vľavo bude ďalšia "priestorová verzia".

Tu môže pozorovateľ dospieť k záveru, že našiel os chirality pre aleno; to isté platí pre bifenyl, ale s aromatickými kruhmi vo videní.

Krúžkové skrutky alebo helicita

Všimnite si, že v predchádzajúcom príklade leží os chirality v kostre C = C = C pre allén a v Ar-Ar väzbe pre bifenyl.

Pre vyššie uvedené zlúčeniny nazývané heptahelicenos (pretože majú sedem kruhov), aká je ich os chirality? Odpoveď je uvedená v rovnakom obrázku vyššie: os Z, skrutkovica.

Preto, aby sme rozpoznali jeden enantiomér od druhého, musíme pozorovať tieto molekuly zhora (prednostne)..

Týmto spôsobom môže byť podrobne uvedené, že heptaheliceno sa otáča v zmysle ihiel hodín (ľavá strana obrazu) alebo v zmysle proti smeru hodinových ručičiek (pravá strana obrazu)..

planárne

Predpokladajme, že už nemáme helicen, ale molekulu s nekoplanárnymi kruhmi; to znamená, že jeden je umiestnený nad alebo pod druhým (alebo nie sú v rovnakej rovine).

Tu chirálny charakter nespočíva ani tak v kruhu, ale v jeho substituentoch; sú to tie, ktoré definujú každý z dvoch enantiomérov.

Napríklad vo ferocéne na obrázku vyššie sa nezmenia kruhy, ktoré "sendvičujú" atóm Fe; ale priestorová orientácia kruhu s atómom dusíka a -N (CH3)2.

V obraze skupina -N (CH3)2 vľavo, ale vo svojom enantioméri bude ukazovať vpravo.

ostatné

Pre makromolekuly alebo tie s jedinečnými štruktúrami sa panoráma začína zjednodušovať. Prečo? Vzhľadom k tomu, že z jeho 3D modelov môže byť videný ako let vtákov, ak sú chirálne alebo nie, rovnako ako objekty v počiatočných príkladoch.

Napríklad uhlíková nanorúrka môže ukázať vzory odbočiek doľava, a preto je chirálna, ak je identická, ale s odbočkami doprava..

To isté sa deje s inými štruktúrami, kde napriek tomu, že nemajú žiadne centrá chirality, priestorové usporiadanie všetkých atómov môže prijať chirálne formy.

Potom sa hovorí o prirodzenej chiralite, ktorá nezávisí od atómu, ale od celého súboru.

Chemicky silným spôsobom rozlišovania "ľavého obrazu" od pravého obrazu je stereoselektívna reakcia; to znamená ten, kde môže prejsť len jeden enantiomér, zatiaľ čo druhý nie.

referencie

  1. Carey F. (2008). Organická chémia (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Chiralita (chémia). Zdroj: en.wikipedia.org
  3. Advameg, Inc. (2018). Chirality. Zdroj: chemistryexplained.com
  4. Steven A. Hardinger a Harcourt Brace & Company. (2000). Stereochémia: Stanovenie molekulárnej chirality. Zdroj: chem.ucla.edu
  5. Harvardská univerzita. (2018). Molekulárna chiralita. Zdroj: rowland.harvard.edu
  6. Štátna univerzita v Oregone. (14. júla 2009). Chirality: Chiral & Achiral Objekty. Zdroj: science.oregonstate.edu