Номенклатура, характеристики, свойства и примери на Enantiómeros



на енантиомери са онези двойки органични (и неорганични) съединения, които се състоят от две огледални образи, които не могат да се припокриват една с друга. Когато настъпи обратното - например, в случай на топка, голф клуб или вилица - те се наричат ​​ахирални обекти..

Терминът хиралност е измислен от Уилям Томсън (лорд Келвин), който определя, че обектът е хирален, ако не може да се припокрива с неговия огледален образ. Например, ръцете са хирални елементи, защото отражението на лявата ръка, макар и да се превръща, никога няма да съвпадне с оригинала.

Един от начините да се демонстрира горното е чрез поставяне на дясната ръка в ляво, като се установи, че единствените пръсти, които се припокриват, са средните. Всъщност, думата хирална произтича от гръцката дума Чеир, което означава "ръка".

За случая на вилицата на горното изображение, ако отражението му се обърне, то би се вписвало идеално под оригинала, което се превежда като ахирален обект..

индекс

  • 1 Асиметричен въглерод
  • 2 Номенклатура
    • 2.1 Правила за последователности или приоритети
  • 3 Характеристики на енантиомерите
  • 4 Свойства
  • 5 Примери
    • 5.1 Талидомид
    • 5.2. Салбутамол и лимонен
  • 6 Препратки

Асиметричен въглерод

Каква геометрична форма трябва да се счита за набор от атоми за хирална? Отговорът е тетраедричен; за органично съединение въглеродният атом трябва да има тетраедрично разположение около него. Въпреки това, въпреки че това се отнася за повечето съединения, това не винаги е така.

Така че това хипотетично CW съединение4 да бъдат хирални, всички заместители трябва да бъдат различни. Ако не беше по този начин, отражението на тетраедъра би могло да се припокрие след няколко завъртания.

Така, съединение С (ABCD) е хирално. Когато това се случи, въглеродният атом, свързан с четири различни заместители, е известен като асиметричен въглерод (или стереогенен въглерод). Когато този въглерод е "погледнат" в огледалото, неговото отражение и това съставляват енантиомерната двойка.

В горното изображение са показани три енантиомерни двойки на съединение С (ABCD). Като се има предвид само първата двойка, отражението му не е наслагващо, защото при обръщане само буквите А и D съвпадат, но не и С и В..

Каква е връзката между другите двойки енантиомери? Съединението и неговото изображение на първата енантиомерна двойка са диастереомери на другите двойки.

С други думи, диастереомерите са стереоизомери на същото съединение, но без да са продукт на тяхното собствено отражение; тоест, те не са негов огледален образ.

Практическият начин за усвояване на тази концепция е чрез използването на модели, някои от тях са толкова прости, колкото онези, въоръжени с анимешка топка, някои пръчки и някои пластилинови маси, които представляват атоми или групи..

номенклатура

Промяната на мястото на две букви създава друг енантиомер, но ако се променят три букви, операцията се връща към оригиналното съединение с различна пространствена ориентация..

По този начин, промяната на две букви води до два нови енантиомера и в същото време два нови диастереомера на първоначалната двойка..

Но как да се разграничат тези енантиомери един от друг? Тук се появява абсолютната R-S конфигурация.

Изследователите, които я изпълняваха, бяха Кан, сър Кристофър Инголд и Владимир Прелог. По тази причина тя е известна като нотационна система (R-S) на Cahn-Ingold-Prelog.

Правила за последователности или приоритети

Как да приложим тази абсолютна конфигурация? Първо, терминът "абсолютна конфигурация" се отнася до точното пространствено подреждане на заместителите на асиметричния въглерод. По този начин всяко пространствено разположение има своя собствена R или S конфигурация.

Горното изображение илюстрира две абсолютни конфигурации за двойка енантиомери. За да се определи едно от двете като R или S, трябва да се следват правилата на последователностите или приоритетите:

1- Заместителят с най-висок атомен номер е този с най-висок приоритет.

2 - Молекулата е ориентирана така, че атомът или групата с по-нисък приоритет да са зад равнината.

3 - Начертайте стрелките на връзките и нарисувайте кръг в низходяща посока на приоритета. Ако тази посока е една и съща по часовниковата стрелка, конфигурацията е R; ако е против часовниковата стрелка, тогава конфигурацията е S.

В случая на изображението, червената сфера, маркирана с число 1, съответства на заместителя с най-висок приоритет и т.н..

Бялата сфера, тази на число 4, почти винаги съответства на водородния атом. С други думи: водородът е заместител с най-нисък приоритет и последният.

Пример за абсолютна конфигурация

В състава на горното изображение (аминокиселина l-серин), асиметричният въглерод има следните заместители: СН2ОН, Н, СООН и NH2.

Прилагайки горните правила за това съединение, заместителят с най-висок приоритет е NH2, последвано от СООН и накрая СН2ОН. Четвъртият заместител се разбира като Н.

Групата COOH има приоритет пред СН2ОН, тъй като въглеродът образува три връзки с кислородни атоми (О, О, О), докато другият образува само един с ОН (Н, Н, О).

Характеристики на енантиомерите

Енантиомерите нямат елементи на симетрия. Тези елементи могат да бъдат или равнина, или център на симетрия.

Когато те присъстват в молекулната структура, много е вероятно, че съединението е ахирално и следователно не може да образува енантиомери..

свойства

Една двойка енантиомери притежава същите физични свойства, като точка на кипене, точка на топене или парно налягане.

Въпреки това, едно свойство, което ги различава, е способността да се върти поляризираната светлина, или това, което е същото: всеки енантиомер има свои собствени оптични дейности.

Енантиомерите, които въртят поляризираната светлина по часовниковата стрелка, придобиват конфигурацията (+), докато тези, които я завъртат към обратното, придобиват конфигурацията (-).

Тези ротации са независими от пространственото разположение на заместителите на асиметричния въглерод. Следователно, съединение с конфигурация R или S може да бъде (+) и (-).

Освен това, ако концентрациите на двата енантиомера (+) и (-) са равни, поляризираната светлина не се отклонява от своята траектория и сместа е оптически неактивна. Когато това се случи, сместа се нарича рацемична смес.

От своя страна пространствените разположения регулират реактивността на тези съединения срещу стереоспецифични субстрати. Пример за тази стереоспецифичност се среща в случая на ензими, които могат да действат само върху определен енантиомер, но не и върху неговия огледален образ..

Примери

От много възможни енантиомери, имаме като примери следните три съединения:

талидомид

Коя от двете молекули има S конфигурация? Едната отляво. Редът на приоритет е както следва: първо азотният атом, вторият карбонилната група (С = О) и третата метиленова група (-СН)2-).

Когато преминавате през групите, използвайте посоката на часовниковата стрелка (R); въпреки това, когато водородът излиза от равнината, конфигурацията, наблюдавана от задния ъгъл, действително съответства на S, докато в случая на молекулата отдясно, водородът (най-нисък приоритет) сочи веднъж назад от самолета.

Салбутамол и лимонен

Коя от двете молекули е R енантиомерът: този по-горе или този по-долу? И в двете молекули асиметричният въглерод е свързан с ОН групата.

Установяване на реда на приоритетите за молекулата по-долу, което дава следното: първо ОН, второ ароматно пръстен и трето СН група2-NH-C (СН3)3.

Преминавайки през групите, кръгът се нарича по посока на часовниковата стрелка; следователно, тя е R енантиомер.Така, молекулата по-долу е R енантиомер, и горната една е S енантиомер..

За случая на съединението (R) - (+) - лимонен и (S) - (-) - лимонен, разликите са в техните източници и миризми. R-енантиомерът се характеризира с миризма на портокали, докато S-енантиомерът има миризма на лимони..

препратки

  1. Т. W. Греъм Соломонс, Крейг Фрил. Органична химия. (Десето издание, стр. 188-301) Wiley Plus.
  2. Франсис А. Кери. Органична химия в стреохимия. (Шесто издание., Стр. 288-301). Mc Graw Hill.
  3. Zeevveez. (1 август 2010 г.). Отражение на огледалото за вилици. [Фигура]: Възстановена на 17 април 2018 г. от: flickr.com   
  4. G. P. Moss. Основна терминология на стереохимията (IUPAC препоръки 1996) Чиста и приложна химия, том 68, брой 12, страници 2193-2222, ISSN (онлайн) 1365-3075, ISSN (печат) 0033-4545, DOI: doi.org
  5. Архив на молекулата на седмицата. (1 септември 2014 г.). Талидомид. Възстановен на 17 април 2018 г. от: acs.org
  6. Jordi picart. (29 юли 2011 г.). Определяне на R и S конфигурации в хирален център. [Фигура]. Възстановен на 17 април 2018 г. от: commons.wikimedia.org