ENANTIOMERY: VLASTNOSTI, VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto enantiomery jsou tyto dvojice (anorganické) organické sloučeniny sestávající ze dvou zrcadlově nejsou překrývají jedna na druhou. Když nastane opak - například v případě míče, golfového klubu nebo vidlice - jsou to achirální objekty.

Termín chirality byl vytvořen William Thomson (Lord Kelvin), kdo definoval, že objekt je chiral jestliže to nemůže být překrývá se jeho zrcadlovým obrazem. Například, ruce jsou chirální prvky, protože odraz levé ruky, i když se točí kolem, se nikdy nebude shodovat s originálem.

Jedním ze způsobů, jak to prokázat, je umístit pravou ruku nad levou a zjistit, že jediné prsty, které se překrývají, jsou uprostřed. Ve skutečnosti slovo chiral pochází z řeckého slova cheir, což znamená „ruka“.

V případě vidlice na horním obrázku, pokud by se její odraz odrazil, zapadl by dokonale pod originál, který se překládá jako achirální předmět.

Asymetrický uhlík

Jaký geometrický tvar musí být soubor atomů považován za chirální? Odpověď je tetrahedrální; to znamená, že pro organickou sloučeninu musí mít atom uhlíku kolem sebe tetrahedrální uspořádání. I když to platí pro většinu sloučenin, není tomu tak vždy.

Pro tento hypotetický sloučenina CW ₄ být chirální, všechny substituenty musí být různé. Pokud by tomu tak nebylo, odraz čtyřstěnu by se mohl po několika otáčkách překrýt.

Sloučenina C (ABCD) je tedy chirální. Když k tomu dojde, atom uhlíku připojený ke čtyřem různým substituentům je znám jako asymetrický uhlík (nebo stereogenní uhlík). Když je tento uhlík v zrcadle „pohlédnut“, jeho odraz a to tvoří enantiomerní pár.

Na horním obrázku jsou znázorněny tři enantiomerní páry sloučeniny C (ABCD). Pokud vezmeme v úvahu pouze první dvojici, její odraz není překrývatelný, protože při převržení se shodují pouze písmena A a D, ale ne C a B.

Jak spolu souvisí další páry enantiomerů? Sloučenina a její obraz prvního enantiomerního páru jsou diasteromery dalších párů.

Jinými slovy, diasteromery jsou stereoizomery stejné sloučeniny, ale nejsou produktem jejich vlastní reflexe; to znamená, že to nejsou vaše zrcadlové obrazy.

Praktický způsob, jak asimilovat tento koncept, je pomocí modelů, z nichž některé jsou stejně jednoduché jako modely spojené s anime koulí, některými párátky a některými hmotami plastelíny, které reprezentují atomy nebo skupiny.

Nomenklatura

Změna místa dvou písmen vede k dalšímu enantiomeru, ale pokud jsou přesunuta tři písmena, operace se vrátí k původní složce s jinou prostorovou orientací.

Tímto způsobem změna dvou písmen vede ke vzniku dvou nových enantiomerů a současně ke dvěma novým diastereomerům počátečního páru.

Jak však rozlišujete tyto enantiomery od sebe navzájem? To je, když nastane absolutní konfigurace RS.

Vědci, kteří ji implementovali, byli Cahn, Sir Christopher Ingold a Vladimir Prelog. Z tohoto důvodu je znám jako Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).

Sekvenční pravidla nebo priority

Jak použít toto absolutní nastavení? Za prvé, termín "absolutní konfigurace" odkazuje na přesné prostorové uspořádání substituentů na asymetrickém uhlíku. Každé prostorové uspořádání má tedy svou vlastní konfiguraci R nebo S.

Horní obrázek ukazuje dvě absolutní konfigurace pro pár enantiomerů. Chcete-li označit jedno ze dvou jako R nebo S, je třeba dodržovat pravidla řazení nebo priority:

1- Substituent s nejvyšším atomovým číslem je ten s nejvyšší prioritou.

2 - Molekula je orientována tak, aby atom nebo skupina s nejnižší prioritou směřovala za rovinu.

3- Šipky odkazů jsou nakresleny a kruh je nakreslen sestupným směrem priority. Pokud je tento směr stejný ve směru hodinových ručiček, je nastavení R; pokud je proti směru hodinových ručiček, pak je nastavení S.

V případě obrázku odpovídá červená koule označená číslem 1 substituentu s nejvyšší prioritou atd.

Bílá koule, ta s číslem 4, téměř vždy odpovídá atomu vodíku. Jinými slovy, vodík je substituent s nejnižší prioritou a počítá se jako poslední.

Příklad absolutní konfigurace

Ve sloučenině v horním obrázku (aminokyselina L-serin), asymetrický atom uhlíku má následující substituenty: CH ₂ OH, H, COOH a NH ₂.

Použití uvedených ustanovení této sloučeniny, je substituent s nejvyšší prioritou je NH ₂, následuje COOH, a konečně, CH ₂ OH. Čtvrtým substituentem se rozumí H.

Skupina COOH má přednost před CH ₂ OH, neboť uhlík forem třemi vazbami s atomy kyslíku (O, O, O), zatímco jiné formy jen jednou s OH (H, H, o).

Vlastnosti enantiomerů

Enantiomery postrádají prvky symetrie. Tyto prvky mohou být rovinou nebo středem symetrie.

Pokud jsou přítomny v molekulární struktuře, je velmi pravděpodobné, že sloučenina je achirální, a proto nemůže tvořit enantiomery.

Vlastnosti

Dvojice enantiomerů má stejné fyzikální vlastnosti, jako je teplota varu, teplota tání nebo tlak par.

Avšak vlastnost, která je odlišuje, je schopnost rotovat polarizované světlo, nebo co je stejné: každý enantiomer má své vlastní optické aktivity.

Enantiomery, které otáčejí polarizovaným světlem ve směru hodinových ručiček, získají (+) konfiguraci, zatímco ty, které jej otáčejí proti směru hodinových ručiček, získají (-) konfiguraci.

Tyto rotace jsou nezávislé na prostorovém uspořádání substituentů na asymetrickém uhlíku. V důsledku toho může být sloučenina konfigurace R nebo S (+) a (-).

Navíc, pokud jsou koncentrace obou enantiomerů (+) a (-) stejné, polarizované světlo se neodchyluje od své dráhy a směs je opticky neaktivní. Když se to stane, směs se nazývá racemická směs.

Na druhé straně prostorová uspořádání řídí reaktivitu těchto sloučenin proti stereospecifickým substrátům. Příklad této stereospecificity se vyskytuje v případě enzymů, které mohou působit pouze na určitý enantiomer, ale nikoli na jeho zrcadlový obraz.

Příklady

Z mnoha možných enantiomerů jsou uvedeny následující tři sloučeniny:

Thalidomid

Která z těchto dvou molekul má konfiguraci S? Ten levý. Pořadí priorit je následující: nejprve atom dusíku, druhá je karbonylová skupina (C = O), a třetí methylenovou skupinu (-CH ₂ -).

Při procházení skupinami použijte směr hodinových ručiček (R); nicméně, protože vodík směřuje ven z roviny, konfigurace pozorovaná ze zadního úhlu skutečně odpovídá S, zatímco v případě molekuly napravo, vodík (ten s nejnižší prioritou) ukazuje jednou zpět letadla.

Salbutamol a limonen

Která z těchto dvou molekul je R enantiomer: horní nebo dolní? V obou molekulách je asymetrický uhlík připojen ke skupině OH.

Kterým se stanoví pořadí priorit pro molekuly níže, která poskytuje takto: nejprve OH, druhý aromatický kruh a třetí skupina CH ₂ -NH - C (CH ₃) ₃.

Při procházení skupinami je nakreslen kruh ve směru hodinových ručiček; proto je to R enantiomer. Dolní molekula je tedy R enantiomer a horní S.

V případě sloučeniny (R) - (+) - limonenu a (S) - (-) - limonenu jsou rozdíly v jejich zdrojích a zápachu. Enantiomer R se vyznačuje oranžovou vůní, zatímco S enantiomer má citronovou vůni.

Reference

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organická chemie. (Desáté vydání, str. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organická chemie. Ve stereochemii. (Šesté vydání, str. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. srpna 2010). Odraz zrcadla vidlice.: Získáno 17. dubna 2018, z: flickr.com
4. GP Moss. Základní terminologie stereochemie (doporučení IUPAC 1996) Pure and Applied Chemistry, svazek 68, číslo 12, stránky 2193–2222, ISSN (online) 1365-3075, ISSN (tisk) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Archiv molekul týdne. (1. září 2014). Thalidomid. Citováno z 17. dubna 2018, z: acs.org
6. Jordi picart. (29. července 2011). Přiřazení konfigurací R a S chirálnímu centru.. Citováno z 17. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org