Chirality v čem spočívá a příklady

chiralita je geometrická vlastnost, ve které objekt může mít dva obrazy: jeden vpravo a jeden vlevo, které nejsou zaměnitelné; to je, oni jsou prostorově odlišní, dokonce jestliže zbytek jejich vlastností je totožný. Objekt, který vykazuje chiralitu, je prostě řekl, aby byl 'chiral'.

Pravá a levá ruka jsou chiral: jeden je odraz (zrcadlový obraz) jiný, ale oni nejsou stejní, protože když oni jsou umístěni jeden nahoře jiný, jejich palce se neshodují. 

Více než zrcadlo, vědět, zda je objekt chirální, by měla být položena následující otázka: máte "verze" pro levou i pravou stranu??

Například jeden levý stůl a jeden pravotočivý stůl jsou chirální objekty; dvě vozidla stejného modelu, ale s volantem vlevo nebo vpravo; boty, stejně jako nohy; točité schodiště vlevo, správným směrem atd..

A v chemii molekuly nejsou výjimkou: mohou být také chirální. Obrázek ukazuje pár molekul s tetrahedrální geometrií. I když otočíte ten levý a dotknete se modrých a fialových koulí, hnědé a zelené se budou "dívat" z letadla..

Index

• 1 Co je to chirality??
• 2 Příklady chirality
  • 2.1 Axiální
  • 2.2
  • 2.3 Ostatní
• 3 Odkazy

Co je to chirality??

S molekulami není tak snadné definovat, co je "verze" vlevo nebo vpravo, jen při pohledu na ně. Pro toto organici chemici se uchylují k konfiguracím (R) nebo (S) Cahn-Ingold-Prelog, nebo v optické vlastnosti těchto chiral substance otočit polarizované světlo (který je také chiral element) \ t.

Není však těžké určit, zda je molekula nebo sloučenina chirální pouze pohledem na její strukturu. Jaká pozoruhodná zvláštnost má na obrázku výše pár molekul?

To má čtyři různé substituenty, každý s jeho vlastní charakteristickou barvou, a také geometrie kolem centrálního atomu je tetrahedral.

Pokud je ve struktuře atom se čtyřmi různými substituenty, lze říci (ve většině případů), že molekula je chirální.

Pak se říká, že ve struktuře je centrum chirality nebo Stereogenní centrum. Tam, kde je jeden, bude existovat pár stereoisomerů známých jako enantiomery.

Dvě molekuly na obrázku jsou enantiomery. Čím větší je počet center chirality, které sloučenina obsahuje, tím větší je její prostorová rozmanitost.

Centrální atom je obvykle atom uhlíku ve všech biomolekulách a sloučeninách s farmakologickou aktivitou; může to však být také fosfor, dusík nebo kov.

Příklady chirality

Centrum chirality je snad jedním z nejdůležitějších prvků při určování, zda je sloučenina chirální nebo ne.

Existují však i jiné faktory, které mohou zůstat bez povšimnutí, ale ve 3D modelech zanechávají v důkazu zrcadlový obraz, který se nemůže překrývat.

Pro tyto struktury se pak říká, že místo centra mají jiné prvky chirality. S ohledem na tuto skutečnost není přítomnost asymetrického centra se čtyřmi substituenty již dostačující, ale zbytek struktury musí být také pečlivě analyzován; a tak být schopen rozlišit jeden stereoizomer od druhého.

Axiální

Horní obrázek zobrazuje sloučeniny, které mohou na první pohled vypadat jako ploché, ale opravdu nejsou. Na levé straně máme obecnou strukturu aleno, kde R označuje čtyři různé substituenty; a na pravé straně obecná struktura bifenylové sloučeniny.

Konec, kde jsou R₃ a R₄ vizualizovány jako „ploutve“ kolmé k rovině, kde leží₁ a R₂.

Pokud pozorovatel analyzuje tyto molekuly umístěním oka před první uhlík vázaný na R₁ a R₂ (pro aleno) uvidíte R₁ a R₂ na levé a pravé straně a na R₄ a R₃ nahoru a dolů.

Ano R₃ a R₄ zůstávají pevné, ale mění se₁ vpravo a R₂ vlevo bude další "prostorová verze".

Zde může pozorovatel dospět k závěru, že našel osu chirality pro aleno; totéž platí pro bifenyl, ale s aromatickými kruhy mezi viděním.

Kroužky nebo helicity

Všimněte si, že v předchozím příkladu osa chirality ležela v kostře C = C = C, pro allen a v Ar-Ar vazbě pro bifenyl.

Pro výše uvedené sloučeniny nazývané heptahelicenos (protože mají sedm kruhů), jaká je jejich osa chirality? Odpověď je uvedena ve stejném obrázku výše: osa Z, šroubovice.

Abychom tedy mohli rozpoznat jeden enantiomer od druhého, musíme pozorovat tyto molekuly shora (nejlépe)..

Tímto způsobem, to může být detailní, že heptaheliceno se otočí ve smyslu jehel hodin (levá strana obrazu), nebo ve smyslu proti směru hodinových ručiček (pravá strana obrazu).

Planární

Předpokládejme, že už nemáme helicen, ale molekulu s neskolanárními kruhy; to je, jeden je umístěn nad nebo pod jiným (nebo oni nejsou ve stejné rovině) \ t.

Zde chirální charakter nespočívá ani tak v kruhu, ale v jeho substituentech; jsou to ty, které definují každý ze dvou enantiomerů.

Například, v ferrocene v obraze nahoře, prsteny to “sendvič” atom Fe se nemění; ale prostorová orientace kruhu s atomem dusíku a -N (CH₃)₂.

V obraze skupina -N (CH₃)₂ vlevo, ale ve svém enantiomeru směřuje doprava.

Ostatní

Pro makromolekuly nebo ty, které mají singulární struktury, panorama začíná zjednodušovat. Proč? Protože z jeho 3D modelů může být viděn jako ptačí let, pokud jsou chirální nebo ne, stejně jako objekty v počátečních příkladech.

Například uhlíková nanotrubice může ukázat vzory odboček vlevo, a proto je chirální, pokud je identická, ale s odbočkami doprava.

Totéž se děje s jinými strukturami, kde i přes žádná střediska chirality nemůže prostorové uspořádání všech atomů přijmout chirální formy.

Pak se hovoří o přirozené chiralitě, která nezávisí na atomu, ale na celém souboru.

Chemicky silný způsob diferenciace "levého obrazu" od pravého je přes stereoselektivní reakci; to znamená ten, kde může projít pouze jeden enantiomer, zatímco druhý ne.

Odkazy

1. Carey F. (2008). Organická chemie (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Chirality (chemie). Zdroj: en.wikipedia.org
3. Advameg, Inc. (2018). Chirality. Zdroj: chemistryexplained.com
4. Steven A. Hardinger a Harcourt Brace & Company. (2000). Stereochemie: Stanovení molekulární chirality. Zdroj: chem.ucla.edu
5. Harvardská univerzita. (2018). Molekulární chiralita. Citováno z: rowland.harvard.edu
6. Oregonská státní univerzita. (14. července 2009). Chirality: Chiral & Achiral Objekty. Zdroj: science.oregonstate.edu