Enantiómeros Номенклатура, характеристики, свойства и примеры



энантиомеры это те пары органических (и неорганических) соединений, которые состоят из двух зеркальных изображений, которые не могут накладываться друг на друга. Когда происходит обратное, например, в случае мяча, клюшки для гольфа или вилки, они называются ахиральными объектами..

Термин хиральность был придуман Уильямом Томсоном (лорд Кельвин), который определил, что объект является киральным, если он не может перекрываться с его зеркальным отображением. Например, стрелки являются киральными элементами, потому что отражение левой руки, хотя и поворачивается, никогда не будет совпадать с оригиналом.

Один из способов продемонстрировать вышеизложенное - поместить правую руку в левую и найти, что единственные пальцы, которые перекрываются, - это средние. На самом деле, слово хираль происходит от греческого слова cheir, что означает «рука».

В случае разветвления верхнего изображения, если бы его отражение повернулось, оно идеально подошло бы под оригинал, который переводится как ахиральный объект.

индекс

  • 1 асимметричный углерод
  • 2 Номенклатура
    • 2.1 Правила последовательности или приоритеты
  • 3 Характеристика энантиомеров
  • 4 свойства
  • 5 примеров
    • 5.1 Талидомид
    • 5.2 Сальбутамол и лимонен
  • 6 Ссылки

Асимметричный углерод

Какую геометрическую форму должен считать набор атомов хиральным? Ответ тетраэдрический; то есть для органического соединения атом углерода должен иметь тетраэдрическое расположение вокруг него. Однако, хотя это относится к большинству соединений, это не всегда так.

Так что это гипотетическое соединение CW4 быть хиральным, все заместители должны быть разными. Если бы это было не так, отражение тетраэдра могло бы перекрываться после некоторых вращений.

Таким образом, соединение C (ABCD) является хиральным. Когда это происходит, атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями, называется асимметричным углеродом (или стереогенным углеродом). Когда этот углерод «смотрится» на зеркало, его отражение и это составляет энантиомерную пару.

На верхнем изображении показаны три энантиомерные пары соединения C (ABCD). Рассматривая только первую пару, ее отражение не наложено, потому что при переворачивании совпадают только буквы A и D, но не C и B.

Какое отношение имеют другие пары энантиомеров друг к другу? Соединение и его изображение первой энантиомерной пары являются диастереомерами других пар.

Другими словами, диастереомеры являются стереоизомерами одного и того же соединения, но не являются продуктом их собственного отражения; то есть они не его зеркальное отражение.

Практический способ усвоить эту концепцию - использование моделей, некоторые из которых так же просты, как модели, вооруженные аниме-шаром, некоторые палочки и некоторые пластилиновые массы для представления атомов или групп..

номенклатура

Смена места двух букв дает другой энантиомер, но если три буквы изменены, операция возвращается к исходному соединению с другой пространственной ориентацией.

Таким образом, изменение двух букв приводит к появлению двух новых энантиомеров и одновременно двух новых диастереомеров исходной пары..

Однако как отличить эти энантиомеры друг от друга? Это где абсолютная конфигурация R-S появляется.

Исследователи, которые осуществили это, были Кан, сэр Кристофер Инголд и Владимир Прелог. По этой причине она известна как система обозначений (R-S) Cahn-Ingold-Prelog.

Правила последовательности или приоритеты

Как применить эту абсолютную конфигурацию? Во-первых, термин «абсолютная конфигурация» относится к точному пространственному расположению заместителей на асимметричном углероде. Таким образом, каждое пространственное расположение имеет свою собственную конфигурацию R или S.

Верхнее изображение иллюстрирует две абсолютные конфигурации для пары энантиомеров. Чтобы обозначить один из двух как R или S, необходимо соблюдать правила последовательностей или приоритетов:

1- Заместитель с наивысшим атомным номером является заместителем с наивысшим приоритетом.

2- Молекула ориентирована так, что атом или группа с более низким приоритетом указывают за плоскость.

3- Нарисуйте стрелки ссылок и нарисуйте круг в порядке убывания приоритета. Если это направление одинаково по часовой стрелке, конфигурация R; если это против часовой стрелки, то конфигурация S.

В случае изображения красная сфера, отмеченная цифрой 1, соответствует заместителю с наивысшим приоритетом и т. Д..

Белая сфера с номером 4 почти всегда соответствует атому водорода. Другими словами: водород является заместителем с самым низким приоритетом и последним.

Пример абсолютной конфигурации

В композите верхнего изображения (аминокислота l-серин) асимметричный углерод имеет следующие заместители: СН2ОН, Н, СООН и NH2.

Применяя вышеуказанные правила для этого соединения, заместитель с наивысшим приоритетом является NH2, затем COOH и, наконец, CH2ОН. Под четвертым заместителем понимается Н.

Группа COOH имеет приоритет над CH2ОН, потому что углерод образует три связи с атомами кислорода (О, О, О), а другой образует только одну с ОН (Н, Н, О).

Характеристики энантиомеров

В энантиомерах отсутствуют элементы симметрии. Эти элементы могут быть либо плоскостью, либо центром симметрии..

Когда они присутствуют в молекулярной структуре, весьма вероятно, что соединение является ахиральным и, следовательно, не может образовывать энантиомеры..

свойства

Пара энантиомеров проявляет одинаковые физические свойства, такие как температура кипения, температура плавления или давление пара.

Однако одно свойство, которое их отличает, - это способность вращать поляризованный свет или то же самое: каждый энантиомер обладает своей оптической активностью..

Энантиомеры, которые вращают поляризованный свет по часовой стрелке, приобретают конфигурацию (+), в то время как те, которые вращают его в противоположную сторону, приобретают конфигурацию (-).

Эти вращения не зависят от пространственного расположения заместителей на асимметричном углероде. Следовательно, соединение конфигурации R или S может быть (+) и (-).

Кроме того, если концентрации обоих энантиомеров (+) и (-) равны, поляризованный свет не отклоняется от своей траектории и смесь оптически неактивна. Когда это происходит, смесь называется рацемической смесью..

В свою очередь, пространственное расположение регулирует реакционную способность этих соединений против стереоспецифических субстратов. Пример этой стереоспецифичности имеет место в случае ферментов, которые могут действовать только на определенный энантиомер, но не на его зеркальное отображение.

примеров

Из многих возможных энантиомеров мы имеем в качестве примеров следующие три соединения:

талидомид

Какая из двух молекул имеет конфигурацию S? Тот, что слева. Порядок приоритетов следующий: сначала атом азота, затем карбонильная группа (C = O) и третья метиленовая группа (-CH2-).

Пройдя через группы, используйте направление по часовой стрелке (R); однако, когда водород направлен из плоскости, конфигурация, видимая под задним углом, фактически соответствует S, в то время как в случае молекулы справа водород (самый низкий приоритет) указывает назад с самолета.

Сальбутамол и лимонен

Какая из двух молекул является энантиомером R: выше или ниже? В обеих молекулах асимметричный углерод связан с группой ОН.

Установление порядка приоритетов для молекулы ниже, что дает следующее: сначала ОН, во-вторых ароматическое кольцо и в-третьих группу СН2-NH-C (CH3)3.

Проходя через группы, круг рисуется по часовой стрелке; следовательно, это энантиомер R. Таким образом, молекула ниже представляет собой энантиомер R, а верхний - S.

Для случая соединения (R) - (+) - лимонена и (S) - (-) - лимонена различия заключаются в их источниках и запахах. R-энантиомер характеризуется запахом апельсинов, в то время как S-энантиомер имеет запах лимонов.

ссылки

  1. Общий вес Грэм Соломонс, Крей Б. Фрайл. Органическая химия. (Десятое издание, стр. 188-301) Wiley Plus.
  2. Фрэнсис А. Кэри. Органическая химия в стереохимия. (Шестое издание. С. 288-301). Mc Graw Hill.
  3. Zeevveez. (1 августа 2010 г.) Зеркальное отражение вилки. [Рисунок]: Получено 17 апреля 2018 года с сайта flickr.com.   
  4. Г. П. Мосс. Основная терминология стереохимии (Рекомендации IUPAC 1996) Чистая и прикладная химия, том 68, выпуск 12, страницы 2193-2222, ISSN (онлайн) 1365-3075, ISSN (печать) 0033-4545, DOI: doi.org
  5. Архив Молекулы Недели. (1 сентября 2014 г.) Талидомид. Получено 17 апреля 2018 г. из: acs.org
  6. Джорди Пикарт. (29 июля 2011 г.) Назначение конфигураций R и S в киральном центре. [Рисунок]. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.