Номенклатура, характеристики, властивості та приклади Enantiómeros



The енантіомери це ті пари органічних (і неорганічних) сполук, які складаються з двох дзеркальних зображень, які не можуть перекриватися один над одним. Коли відбувається протилежне - наприклад, у випадку м'яча, гольф-клубу або вилки - вони вважаються ахіральними об'єктами..

Термін хіральність був введений Вільям Томсон (лорд Кельвін), який визначив, що об'єкт є хіральним, якщо він не може перекриватися з його дзеркальним відображенням. Наприклад, руки є хіральними елементами, тому що відображення лівої руки, хоча вона і повертається, ніколи не збігається з оригіналом.

Один із способів продемонструвати вищезгадане - покласти праву руку ліворуч, виявивши, що єдиними пальцями, які перекриваються, є середні. Фактично, слово хірал походить від грецького слова cheir, що означає "рука".

Для випадку вилки верхнього зображення, якщо його відбиття повинно було повертатися, воно буде ідеально підходити під оригінал, що переводиться як ахіральний об'єкт..

Індекс

  • 1 Асиметричний вуглець
  • 2 Номенклатура
    • 2.1 Правила послідовностей або пріоритетів
  • 3 Характеристика енантіомерів
  • 4 Властивості
  • 5 Приклади
    • 5.1 Талідомід
    • 5.2 Сальбутамол і лімонен
  • 6 Посилання

Асиметричний вуглець

Яку геометричну форму потрібно вважати набором атомів хіральними? Відповідь чотиригранна; тобто для органічної сполуки атом вуглецю повинен мати тетраедричне розташування навколо нього. Однак, хоча це стосується більшості сполук, це не завжди так.

Так що це гіпотетичне з'єднання CW4 бути хіральними, всі заступники повинні бути різними. Якби це не було, то відображення тетраедра може перекриватися після деяких обертів.

Таким чином, з'єднання C (ABCD) є хіральним. Коли це відбувається, атом вуглецю, приєднаний до чотирьох різних заступників, відомий як асиметричний вуглець (або стереогенний вуглець). Коли цей вуглець "дивиться" на дзеркало, його відображення і це складають енантіомерні пари.

На верхньому зображенні проілюстровано три енантіомерні пари сполуки C (ABCD). Розглядаючи тільки першу пару, її відображення не накладається, оскільки при перевертанні тільки букви A і D збігаються, але не C і B..

Які стосунки мають інші пари енантіомерів один з одним? З'єднання і його зображення першої енантіомерної пари є діастереомерами інших пар.

Іншими словами, діастереомери являють собою стереоізомери одного і того ж з'єднання, але не є продуктом власного відображення; тобто вони не є його дзеркальним відображенням.

Практичний спосіб засвоєння цієї концепції полягає у використанні моделей, деякі з них такі прості, як ті, які озброєні аніме-м'ячем, деякими паличками і деякими пластиліновими масами для представлення атомів або груп.

Номенклатура

Зміна місця двох літер дає інший енантіомер, але якщо змінити три букви, операція повертається до вихідної сполуки з різною просторовою орієнтацією..

Таким чином, зміна двох букв призводить до появи двох нових енантіомерів і, в той же час, двох нових діастереомерів початкової пари..

Однак, як диференціювати ці енантіомери один від одного? Тут виникає абсолютна конфігурація R-S.

Дослідниками, які його реалізували, були Кан, сер Крістофер Інгольд і Володимир Прелог. З цієї причини вона відома як система позначень (R-S) Cahn-Ingold-Prelog.

Правила послідовностей або пріоритетів

Як застосувати цю абсолютну конфігурацію? По-перше, термін "абсолютна конфігурація" відноситься до точного просторового розташування заступників на асиметричному вуглеці. Таким чином, кожна просторова композиція має власну R або S конфігурацію.

Верхнє зображення ілюструє дві абсолютні конфігурації для пари енантіомерів. Для позначення одного з двох як R або S необхідно дотримуватися правил послідовностей або пріоритетів:

1- Заступник з найбільшим атомним номером є той, що має найвищий пріоритет.

2 - Молекула орієнтована так, що атом або група більш низьких пріоритетів відстає від площини.

3 - Намалюйте стрілки посилань і намалюйте коло в низхідному напрямку пріоритету. Якщо цей напрямок є тим же самим за годинниковою стрілкою, конфігурація R; якщо це проти годинникової стрілки, то конфігурація S.

У випадку зображення червона сфера, позначена номером 1, відповідає заступнику з найвищим пріоритетом, і так далі.

Біла сфера, що має число 4, майже завжди відповідає атому водню. Іншими словами: водень є заступником з найнижчим пріоритетом і останнім.

Приклад абсолютної конфігурації

У композиті верхнього зображення (амінокислота l-серин) асиметричний вуглець має такі заступники: CH2OH, H, COOH і NH2.

Застосовуючи наведені вище правила для цього з'єднання, заступник з найвищим пріоритетом є NH2, потім СООН і, нарешті, СН2OH. Під четвертим заступником розуміється H.

Група COOH має пріоритет над CH2OH, оскільки вуглець утворює три зв'язки з атомами кисню (O, O, O), а інший утворює тільки один з OH (H, H, O).

Характеристики енантіомерів

У енантіомерів відсутні елементи симетрії. Ці елементи можуть бути або площиною, або центром симетрії.

Коли вони присутні в молекулярній структурі, дуже ймовірно, що з'єднання є ахіральним і, отже, не може утворювати енантіомери.

Властивості

Пара енантіомерів проявляє ті ж фізичні властивості, як температура кипіння, температура плавлення або тиск пари.

Однак одна властивість, яка їх диференціює, полягає в здатності обертати поляризований світло або те, що є однаковим: кожен енантіомер має свою власну оптичну діяльність.

Енантіомери, які обертають поляризоване світло за годинниковою стрілкою, набувають конфігурацію (+), тоді як ті, які обертають її до протилежного, отримують конфігурацію (-).

Ці повороти не залежать від просторового розташування заступників на асиметричному вуглеці. Отже, з'єднання конфігурації R або S може бути (+) і (-).

Додатково, якщо концентрації обох енантіомерів (+) і (-) рівні, поляризоване світло не відхиляється від своєї траєкторії і суміш оптично неактивна. Коли це відбувається, суміш називається рацемической сумішшю.

У свою чергу, просторові установки регулюють реакційну здатність цих сполук проти стереоспецифічних субстратів. Приклад такої стереоспецифічності відбувається у випадку ферментів, які можуть діяти тільки на певний енантіомер, але не на його дзеркальне зображення..

Приклади

З багатьох можливих енантіомерів ми маємо в якості прикладів наступні три сполуки: \ t

Талідомід

Яка з двох молекул має S-конфігурацію? Той зліва. Порядок пріоритету такий: спочатку атом азоту, другий - карбонільну групу (C = O), а третю - метиленову групу (-CH).2-).

При переході через групи використовуйте напрямок за годинниковою стрілкою (R); однак, коли водень виходить з площини, конфігурація, що видно з заднього кута, фактично відповідає S, тоді як у випадку молекули праворуч, водень (найнижчий пріоритет) вказує на один раз назад з літака.

Сальбутамол і лімонен

Яка з двох молекул являє собою енантіомер: той, що наведений вище, або той, який наведений нижче? В обох молекулах асиметричний вуглець пов'язаний з ОН-групою.

Встановлення порядку пріоритетів для молекули нижче, що дає наступне: спочатку OH, другий ароматичне кільце і третя група CH2-NH-C (СН3)3.

Проходячи по групах, коло малюється за годинниковою стрілкою; Таким чином, молекула R є енантіомером, а верхня - енантіомер, а верхня - енантіомер..

Для випадку з'єднання (R) - (+) - лімонену і (S) - (-) - лімонену, відмінності полягають у їх джерелах і запахах. R-енантіомер характеризується наявністю запаху апельсинів, в той час як S-енантіомер має запах лимонів..

Список літератури

  1. T.W. Грехем Соломонс, Крей Б. Фріле. Органічна хімія. (Десяте видання, стор 188-301) Wiley Plus.
  2. Френсіс А. Кері. Органічна хімія В Стереохімія. (Шосте видання., С. 288-301). Mc Graw Hill.
  3. Zeevveez. (1 серпня 2010 р.) Відбиття дзеркала вилки. [Малюнок]: Отримано 17 квітня 2018 року з: flickr.com   
  4. Г. П. Мосс. Основна термінологія стереохімії (Рекомендації IUPAC 1996) Чиста і прикладна хімія, том 68, випуск 12, стор. 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Друк) 0033-4545, DOI: doi.org
  5. Молекула тижня Архів. (1 вересня 2014 року). Талідомід. Отримано 17 квітня 2018 р. З: acs.org
  6. Jordi picart. (29 липня 2011 р.) Призначення R і S конфігурацій в хіральному центрі. [Малюнок] Отримано 17 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org