- Asimetrični ogljik
- Nomenklatura
- Pravila ali prioritete zaporedja
- Primer absolutne konfiguracije
- Značilnosti enantiomerov
- Lastnosti
- Primeri
- Talidomid
- Salbutamol in limonen
- Reference
V enantiomeri so ti pari (anorganske) organske spojine, ki obstoje iz dveh zrcalno niso položiti ena na drugo. Ko se zgodi obratno - na primer v primeru žoge, golf kluba ali vilic - naj bi bili ahiralni predmeti.
Izraz kiralnost je skoval William Thomson (Lord Kelvin), ki je opredelil, da je predmet kiral, če ga ni mogoče nadeti z zrcalno sliko. Roke so na primer kiralni elementi, saj odsev leve roke, četudi se obrne, nikoli ne bo sovpadal z izvirnikom.
Eden od načinov, da to dokažemo, je tako, da desno roko postavimo čez levo in ugotovimo, da so edini prsti, ki se prekrivajo, sredina. Pravzaprav beseda kiral izhaja iz grške besede cheir, kar pomeni "roka".
V primeru vilice na zgornji sliki bi se, če bi bil njen odsev obrnjen, popolnoma prilegala izvirniku, kar v prevodu pomeni ahiralni predmet.
Asimetrični ogljik
Kakšno geometrijsko obliko mora imeti sklop atomov, da se šteje za kiralno? Odgovor je tetraedrski; torej za organsko spojino mora ogljikov atom imeti tetraedrski razpored okoli sebe. Vendar pa to velja za večino spojin, pa to ni vedno tako.
Da je ta hipotetična spojina CW 4 kiralna, morajo biti vsi substituenti različni. Če ne bi bilo tako, bi se lahko odraz tetraedra po nekaterih vrtenjih prekrival.
Tako je spojina C (ABCD) kiralna. Ko se to zgodi, je atom ogljika, vezan na štiri različne substituente, znan kot asimetrični ogljik (ali stereogeni ogljik). Ko se ta ogljik "pogleda" v ogledalo, njegov odsev in to tvorita enantiomerni par.
Zgornja slika prikazuje tri enantiomerne pare spojine C (ABCD). Če upoštevamo samo prvi par, njegov odsev ni mogoče nadgraditi, kajti če prelistate le, črki A in D sovpadata, ne pa tudi C in B.
Kako so drugi pari enantiomerov povezani med seboj? Spojina in njena podoba prvega enantiomernega para sta diasteromerji drugih parov.
Z drugimi besedami, diasteromeri so stereoizomeri iste spojine, vendar brez produkta njihove lastne refleksije; to pomeni, da niso vaša zrcalna slika.
Praktičen način za usvojitev tega koncepta je z uporabo modelov, ki so nekateri tako preprosti kot tisti, sestavljeni z anime kroglico, nekaj zobotrebcev in nekaj mase plastelina, da predstavljajo atome ali skupine.
Nomenklatura
Če spremenimo mesto dveh črk, nastane drug enantiomer, če pa tri črke premaknemo, se operacija vrne v prvotno spojino z drugačno prostorsko usmeritvijo.
Tako sprememba dveh črk povzroči dva nova enantiomera in hkrati dva nova diastereomera začetnega para.
Kako pa razlikujete te enantiomere med seboj? Takrat nastane absolutna konfiguracija RS.
Raziskovalci, ki so ga izvajali, so bili Cahn, sir Christopher Ingold in Vladimir Prelog. Zaradi tega je znan kot Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).
Pravila ali prioritete zaporedja
Kako uporabiti to absolutno nastavitev? Prvič, izraz "absolutna konfiguracija" se nanaša na natančno prostorsko razporeditev substituentov na asimetričnem ogljiku. Tako ima vsaka prostorska ureditev svojo R ali S konfiguracijo.
Zgornja slika prikazuje dve absolutni konfiguraciji za par enantiomerov. Za označitev enega od obeh kot R ali S je treba upoštevati pravila zaporedja ali prioritete:
1- Nadomestnik z največjim atomskim številom je tisti, ki ima največjo prednost.
2- Molekula je usmerjena tako, da atom ali skupina najmanjše prioritete stoji za ravnino.
3- Puščene so puščice povezav in v krogu prednostne smeri je narisan krog. Če je ta smer enaka smeri urinega kazalca, je nastavitev R; če je v nasprotni smeri urinega kazalca, potem je nastavitev S.
V primeru slike rdeča krogla, označena s številko 1, ustreza nadomestniku z najvišjo prioriteto in tako naprej.
Bela krogla, tista s številko 4, skoraj vedno ustreza atomu vodika. Z drugimi besedami, vodik je substituent z najnižjo prioriteto in se šteje za zadnji.
Primer absolutne konfiguracije
V spojine v zgornji sliki (aminokislina L-serin), asimetrični ogljik ima naslednje substituente: CH 2 OH, H, COOH in NH 2 .
Uporaba prejšnja pravila za te spojine substituent z najvišjo prioriteto je NH 2 , čemur sledi COOH in, končno, CH 2 OH. Četrti substituent se razume kot H.
Skupina COOH prednost pred CH 2 OH, saj oblik ogljika tri obveznice z atomi kisika (O, O, O), medtem ko druge oblike le eno z OH (H, H, O).
Značilnosti enantiomerov
Enantiomeri nimajo elementov simetrije. Ti elementi so lahko ravnina ali središče simetrije.
Kadar so ti prisotni v molekularni strukturi, je zelo verjetno, da je spojina ahiralna in zato ne more tvoriti enantiomerov.
Lastnosti
Par enantiomerov ima iste fizikalne lastnosti, kot so vrelišče, tališče ali parni tlak.
Vendar pa je lastnost, ki jih razlikuje, zmožnost vrtenja polarizirane svetlobe ali enako: vsak enantiomer ima svoje optične aktivnosti.
Enantiomeri, ki vrtijo polarizirano svetlobo v smeri urinega kazalca, dobijo konfiguracijo (+), medtem ko tisti, ki jo vrtijo v nasprotni smeri urinega kazalca, dobijo (-) konfiguracijo.
Te rotacije so neodvisne od prostorske razporeditve substituentov na asimetričnem ogljiku. Posledično je lahko sestavina R ali S konfiguracije (+) in (-).
Poleg tega, če sta koncentraciji enantiomerov (+) in (-) enaki, polarizirana svetloba ne odstopa od svoje poti in zmes je optično neaktivna. Ko se to zgodi, se mešanica imenuje racemična zmes.
Prostorska ureditev pa ureja reaktivnost teh spojin proti stereospecifičnim substratom. Primer te stereospecifičnosti se pojavlja v primeru encimov, ki lahko delujejo le na določen enantiomer, ne pa tudi na njegovo zrcalno sliko.
Primeri
Od mnogih možnih enantiomerov so naslednje tri spojine:
Talidomid
Katera od obeh molekul ima S konfiguracijo? Levi. Prednostni vrstni red je naslednji: prvo dušikov atom, drugi na karbonilno skupino (C = O) in tretja skupina metilen (CH 2 -).
Ko greste skozi skupine, uporabite smer (R) v smeri urinega kazalca; ker pa vodik kaže iz ravnine, konfiguracija, ki jo gledamo iz zadnjega kota, dejansko ustreza S, medtem ko v primeru molekule na desni vodik (tisti z najnižjo prednostjo) vodi enkrat nazaj letala.
Salbutamol in limonen
Katera od obeh molekul je enantiomer R: zgornja ali spodnja? V obeh molekulah je asimetrični ogljik povezan z OH skupino.
Vzpostavitev vrstni red prioritet za molekule spodaj, ki daje takole: najprej OH, drugi aromatski obroč in tretja skupina CH, 2 -NH - C (CH 3 ) 3 .
Ko gremo skozi skupine, se v smeri urinega kazalca nariše krog; torej je enantiomer R. Tako je spodnja molekula R enantiomer, zgornja pa S.
V primeru spojin (R) - (+) - limonena in (S) - (-) - limonena so razlike v njihovih virih in vonjavah. Za R enantiomer je značilen vonj pomaranče, S enantiomer pa vonj po limoni.
Reference
- TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organska kemija. (Deseta izdaja, str. 188–301) Wiley Plus.
- Francis A. Carey. Organska kemija. V stereokemiji. (Šesto izd., Str. 288–301). Mc Graw Hill.
- Zeevveez. (1. avgusta 2010). Odsev zrcalnih vilic. : Pridobljeno 17. aprila 2018, z: flickr.com
- GP Moss. Osnovna terminologija stereokemije (Priporočila IUPAC 1996) Čista in uporabna kemija, letnik 68, številka 12, strani 2193–2222, ISSN (na spletu) 1365–3075, ISSN (natis) 0033-4545, DOI: doi.org
- Arhiv molekul tedna. (1. september 2014). Talidomid. Pridobljeno 17. aprila 2018 z: acs.org
- Jordi picart. (29. julij 2011). Dodelitev konfiguracij R in S kiralnemu središču. . Pridobljeno 17. aprila 2018 z: commons.wikimedia.org