Nomenklatura enantiomerů, charakteristika, vlastnosti a příklady

enantiomery jsou to dvojice organických (a anorganických) sloučenin, které se skládají ze dvou zrcadlových obrazů, které se nemohou navzájem překrývat. Když nastane opak - například v případě míče, golfového klubu nebo vidlice, jsou to prý achirální objekty..

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

Jeden způsob, jak ukázat nahoře je umístěním pravé ruky na levé straně, zjistit, že jediné prsty, které se překrývají, jsou střední. Ve skutečnosti slovo chiral pochází z řeckého slova Cheir, což znamená "ruka".

Pro případ vidlice horního obrazu, jestliže jeho odraz se obrátil, to by zapadalo dokonale pod originálem, který se překládá jako objekt achiral \ t.

Index

• 1 Asymetrický uhlík
• 2 Nomenklatura
  • 2.1 Pravidla sekvencí nebo priorit
• 3 Charakteristiky enantiomerů
• 4 Vlastnosti
• 5 Příklady
  • 5.1 Thalidomid
  • 5.2 Salbutamol a limonen
• 6 Odkazy

Asymetrický uhlík

Jaký geometrický tvar musí mít skupina atomů za chirální? Odpověď je tetrahedral; to znamená, že pro organickou sloučeninu musí mít atom uhlíku tetrahedrální uspořádání kolem ní. Ačkoli se to týká většiny sloučenin, není tomu tak vždy.

Takže tato hypotetická CW sloučenina₄ být chirální, všechny substituenty musí být různé. Pokud by tomu tak nebylo, odraz tetraedronu by se po některých rotacích mohl překrýt.

Sloučenina C (ABCD) je tedy chirální. Když k tomu dojde, atom uhlíku vázaný ke čtyřem různým substituentům je znám jako asymetrický uhlík (nebo stereogenní uhlík). Když se tento uhlík „dívá“ na zrcadlo, jeho odraz a toto tvoří enantiomerní pár.

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

Jaký vztah mají ostatní páry enantiomerů? Sloučenina a její obraz prvního enantiomerního páru jsou diastereomery ostatních párů.

Jinými slovy, diastereomery jsou stereoizomery stejné sloučeniny, ale bez toho, aby byly výsledkem vlastního odrazu; to je, oni nejsou jeho zrcadlový obraz.

Praktický způsob, jak asimilovat tento koncept, je pomocí modelů, z nichž některé jsou tak jednoduché jako ty, které jsou vyzbrojené anime koulí, některé tyčinky a některé plastické hmoty, které představují atomy nebo skupiny..

Nomenklatura

Změna místa dvou písmen produkuje jiný enantiomer, ale pokud se změní tři písmena, operace se vrátí k původní sloučenině s odlišnou prostorovou orientací.

Změnou dvou písmen tak vzniknou dva nové enantiomery a zároveň dva nové diastereomery počátečního páru..

Jak se však tyto enantiomery od sebe odlišují? Zde vzniká absolutní konfigurace R-S.

Výzkumní pracovníci, kteří to provedli, byli Cahn, sir Christopher Ingold a Vladimir Prelog. Z tohoto důvodu je znám jako notační systém (R-S) Cahn-Ingold-Prelog.

Pravidla sekvencí nebo priorit

Jak aplikovat tuto absolutní konfiguraci? Za prvé, termín "absolutní konfigurace" se týká přesného prostorového uspořádání substituentů na asymetrickém uhlíku. Každé prostorové uspořádání má tedy svou vlastní konfiguraci R nebo S.

Horní obrázek ilustruje dvě absolutní konfigurace pro pár enantiomerů. Pro označení jednoho ze dvou jako R nebo S musí být dodržena pravidla sekvencí nebo priorit:

Substituent s nejvyšším atomovým číslem je substituent s nejvyšší prioritou.

2- Molekula je orientována tak, aby atom nebo skupina bodů s nižší prioritou za rovinou.

3 - Nakreslete šipky odkazů a nakreslete kruh v sestupném směru priority. Pokud je tento směr stejný ve směru hodinových ručiček, konfigurace je R; pokud je proti směru hodinových ručiček, pak je konfigurace S.

V případě obrazu červená koule označená číslem 1 odpovídá substituentu s nejvyšší prioritou a tak dále.

Bílá koule, číslo 4, téměř vždy odpovídá atomu vodíku. Jinými slovy: vodík je substituent s nejnižší prioritou a poslední.

Příklad absolutní konfigurace

V kompozitu horního obrazu (aminokyselina l-serin) má asymetrický uhlík následující substituenty: CH₂OH, H, COOH a NH₂.

Použitím výše uvedených pravidel pro tuto sloučeninu je substituent s nejvyšší prioritou NH₂, následovaný COOH a nakonec CH₂OH. Čtvrtým substituentem se rozumí H.

Skupina COOH má přednost před CH₂OH, protože uhlík tvoří tři vazby s atomy kyslíku (O, O, O), zatímco ostatní tvoří pouze jeden s OH (H, H, O).

Charakteristiky enantiomerů

Enantiomery postrádají prvky symetrie. Tyto prvky mohou být buď rovina nebo střed symetrie.

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

Vlastnosti

Pár enantiomerů vykazuje stejné fyzikální vlastnosti, jako je teplota varu, teplota tání nebo tlak par.

Jedna vlastnost, která je odlišuje, je však schopnost otáčet polarizované světlo nebo to, co je stejné: každý enantiomer má své vlastní optické aktivity..

Enantiomery, které otáčejí polarizované světlo, získávají konfiguraci (+), zatímco ty, které ji otáčejí směrem k opačnému, získávají konfiguraci (-).

Tyto rotace jsou nezávislé na prostorovém uspořádání substituentů na asymetrickém uhlíku. Sloučenina konfigurace R nebo S tedy může být (+) a (-).

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

Prostorové uspořádání zase řídí reaktivitu těchto sloučenin proti stereospecifickým substrátům. Příklad této stereospecificity se vyskytuje v případě enzymů, které mohou působit pouze na určitý enantiomer, ale ne na jeho zrcadlový obraz..

Příklady

Z mnoha možných enantiomerů máme jako příklady následující tři sloučeniny:

Thalidomid

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

Při průchodu skupinami použijte směr R (R); nicméně, jak vodíkové body ven z letadla, konfigurace viděná od úhlu záda vlastně odpovídá S, zatímco v případě molekuly napravo, vodík (nejnižší priorita) ukáže zpět jednou z letadla.

Salbutamol a limonen

Která z těchto dvou molekul je R enantiomer: jeden z výše uvedených nebo jeden z nich? V obou molekulách je asymetrický uhlík vázán na OH skupinu.

Stanovení pořadí priorit pro níže uvedenou molekulu udává následující: nejprve OH, druhý aromatický kruh a třetí skupinu CH₂-NH-C (CH₃)₃.

Projdeme-li skupiny, nakreslí se kruh ve směru hodinových ručiček; proto je to R enantiomer, molekula níže je tedy R enantiomer a horní S.

V případě sloučeniny (R) - (+) - limonenu a (S) - (-) - limonenu jsou rozdíly v jejich zdrojích a pachech. R-enantiomer je charakterizován zápachem pomerančů, zatímco S-enantiomer má vůni citronů.

Odkazy

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organická chemie. (Desáté vydání, str. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organická chemie In Stereochemie. (Šesté vydání, P. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. srpna 2010). Odraz zrcadlového vidlice. [Obrázek]: Získáno 17. dubna 2018, z: flickr.com   
4. G. P. Moss. Základní terminologie stereochemie (doporučení IUPAC 1996) Čistá a aplikovaná chemie, svazek 68, číslo 12, strany 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (tisk) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molekula týdenního archivu. (1. září 2014). Thalidomid. Získáno 17. dubna 2018, od: acs.org
6. Jordi picart. (29. července 2011). Přiřazení konfigurací R a S v chirálním centru. [Obrázek] Získáno 17. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org