Ονοματολογία, Χαρακτηριστικά, Ιδιότητες και Παραδείγματα Εναντιομερούς



Το εναντιομερή είναι εκείνα τα ζεύγη οργανικών (και ανόργανων) ενώσεων που αποτελούνται από δύο εικόνες καθρέφτη που δεν μπορούν να επικαλύπτονται το ένα πάνω στο άλλο. Όταν συμβαίνει το αντίθετο - για παράδειγμα, στην περίπτωση μιας μπάλας, ενός κέντρου γκολφ ή ενός πιρουνιού - λέγεται ότι είναι ακινητά αντικείμενα..

Ο όρος chiralality δημιουργήθηκε από τον William Thomson (Λόρδος Kelvin), ο οποίος όρισε ότι ένα αντικείμενο είναι χειρόμορφο αν δεν μπορεί να επικαλύπτεται με την κατοπτρική του εικόνα. Για παράδειγμα, τα χέρια είναι χειρομορφικά στοιχεία, επειδή η αντανάκλαση του αριστερού χεριού, αν και γυρίζει, δεν θα συμπίπτει ποτέ με το πρωτότυπο.

Ένας τρόπος για να αποδείξουμε τα παραπάνω είναι να τοποθετήσουμε το δεξί χέρι στα αριστερά, βρίσκοντας ότι τα μόνα δάχτυλα που επικαλύπτονται είναι τα μεσαία. Στην πραγματικότητα, η λέξη chiral προέρχεται από την ελληνική λέξη cheir, που σημαίνει "χέρι".

Για την περίπτωση του πιρουνιού της ανώτερης εικόνας, αν η αντανάκλαση του ήταν να γυρίσει, θα ταιριάζει τέλεια κάτω από το πρωτότυπο, το οποίο μεταφράζεται ως ακινητικό αντικείμενο.

Ευρετήριο

  • 1 Ασύμμετρος άνθρακας
  • 2 Ονοματολογία
    • 2.1 Κανόνες ακολουθιών ή προτεραιοτήτων
  • 3 Χαρακτηριστικά των εναντιομερών
  • 4 Ιδιότητες
  • 5 Παραδείγματα
    • 5.1 Θαλιδομίδη
    • 5.2 Σαλβουταμόλη και λιμονένιο
  • 6 Αναφορές

Ασύμμετρος άνθρακας

Τι γεωμετρικό σχήμα πρέπει να έχει ένα σύνολο ατόμων που πρέπει να θεωρείται ότι είναι χειρόμορφο; Η απάντηση είναι τετραεδρική. δηλαδή, για μια οργανική ένωση το άτομο άνθρακα πρέπει να έχει τετραεδρική διάταξη γύρω από αυτό. Ωστόσο, αν και αυτό ισχύει για τις περισσότερες ενώσεις, αυτό δεν συμβαίνει πάντοτε.

Έτσι, αυτή η υποθετική CW ένωση4 να είναι χειρόμορφες, όλοι οι υποκαταστάτες πρέπει να είναι διαφορετικοί. Αν δεν ήταν έτσι, η αντανάκλαση του τετραεδριού μπορούσε να επικαλυφθεί μετά από κάποιες περιστροφές.

Έτσι, η ένωση C (ABCD) είναι χειρόμορφη. Όταν συμβαίνει αυτό, το άτομο άνθρακα που συνδέεται με τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες είναι γνωστό ως ασύμμετρος άνθρακας (ή στερεογονικός άνθρακας). Όταν αυτός ο άνθρακας "κοίταξε" στον καθρέφτη, η αντανάκλαση του και αυτό αποτελεί το εναντιομερές ζεύγος.

Στην άνω εικόνα απεικονίζονται τρία εναντιομερή ζεύγη της ένωσης C (ΑΒϋΟ). Λαμβάνοντας υπόψη μόνο το πρώτο ζεύγος, η αντανάκλαση του δεν είναι επάλληλη, διότι όταν γυρνάει μόνο τα γράμματα Α και D συμπίπτουν, αλλά όχι C και Β.

Τι σχέση έχουν τα άλλα ζεύγη εναντιομερών μεταξύ τους; Η ένωση και η εικόνα αυτής του πρώτου εναντιομερούς ζεύγους είναι διαστερεομερή των άλλων ζευγών.

Με άλλα λόγια, τα διαστερεομερή είναι στερεοϊσομερή της ίδιας ένωσης, αλλά χωρίς να είναι το προϊόν της δικής τους αντανάκλασης. δηλαδή, δεν είναι η κατοπτρική του εικόνα.

Ένας πρακτικός τρόπος για να γίνει αντιληπτό αυτό είναι μέσω της χρήσης των μοντέλων, μερικές από αυτές τις απλές και οπλισμένος με μια μπάλα του anime, ξυλάκια και μάζες πηλού να αντιπροσωπεύουν άτομα ή ομάδες.

Ονοματολογία

Η αλλαγή του τόπου των δύο γραμμάτων παράγει ένα άλλο εναντιομερές, αλλά αν αλλάξουν τρία γράμματα, η λειτουργία επιστρέφει στην αρχική ένωση με διαφορετικό χωρικό προσανατολισμό.

Με τον τρόπο αυτό, η αλλαγή δύο γραμμάτων δημιουργεί δύο νέα εναντιομερή και συγχρόνως δύο νέα διαστερεομερή του αρχικού ζεύγους.

Ωστόσο, πώς να διαφοροποιήσετε αυτά τα εναντιομερή μεταξύ τους; Εδώ εμφανίζεται η απόλυτη διαμόρφωση R-S.

Οι ερευνητές που την υλοποίησαν ήταν ο Cahn, ο Sir Christopher Ingold και ο Vladimir Prelog. Για το λόγο αυτό είναι γνωστό ως το σύστημα συμβολισμού (R-S) της Cahn-Ingold-Prelog.

Κανόνες ακολουθιών ή προτεραιοτήτων

Πώς να εφαρμόσετε αυτήν την απόλυτη διαμόρφωση; Πρώτον, ο όρος "απόλυτη διαμόρφωση" αναφέρεται στην ακριβή διάταξη του χώρου των υποκαταστατών στον ασύμμετρο άνθρακα. Έτσι, κάθε χωρική διάταξη έχει τη δική της διαμόρφωση R ή S.

Η άνω εικόνα απεικονίζει δύο απόλυτες διαμορφώσεις για ένα ζεύγος εναντιομερών. Για να ορίσουμε ένα από τα δύο ως R ή S, πρέπει να ακολουθούνται οι κανόνες των ακολουθιών ή των προτεραιοτήτων:

1- Ο υποκαταστάτης με τον υψηλότερο ατομικό αριθμό είναι αυτός με την υψηλότερη προτεραιότητα.

2- Το μόριο είναι προσανατολισμένο έτσι ώστε το άτομο ή η ομάδα χαμηλότερων σημείων προτεραιότητας πίσω από το αεροπλάνο.

3 - Σχεδιάστε τα βέλη των ζεύξεων και σχεδιάστε έναν κύκλο κατά την καθοδική κατεύθυνση προτεραιότητας. Αν αυτή η κατεύθυνση είναι ίδια με τη φορά των δεικτών του ρολογιού, η διαμόρφωση είναι R; αν είναι αριστερόστροφα, τότε η διαμόρφωση είναι S.

Στην περίπτωση της εικόνας, η κόκκινη σφαίρα που σημειώνεται με τον αριθμό 1 αντιστοιχεί στον υποκαταστάτη με την υψηλότερη προτεραιότητα και ούτω καθεξής.

Η λευκή σφαίρα, εκείνη του αριθμού 4, σχεδόν πάντα αντιστοιχεί στο άτομο υδρογόνου. Με άλλα λόγια: το υδρογόνο είναι ο υποκαταστάτης με τη χαμηλότερη προτεραιότητα και ο τελευταίος.

Παράδειγμα απόλυτης διαμόρφωσης

Στο σύνθετο της άνω εικόνας (αμινοξύ 1-σερίνη), ο ασύμμετρος άνθρακας έχει τους ακόλουθους υποκαταστάτες: CH2ΟΗ, Η, COOH και ΝΗ2.

Εφαρμόζοντας τους παραπάνω κανόνες για αυτή την ένωση, ο υποκαταστάτης με την υψηλότερη προτεραιότητα είναι η ΝΗ2, ακολουθούμενη από το COOH και, τέλος, το CH2OH. Ο τέταρτος υποκαταστάτης εννοείται ότι είναι το Η.

Η ομάδα COOH έχει προτεραιότητα έναντι του CH2OH, επειδή ο άνθρακας σχηματίζει τρεις δεσμούς με άτομα οξυγόνου (O, O, O), ενώ ο άλλος σχηματίζει μόνο ένα με ΟΗ (Η, Η, Ο).

Χαρακτηριστικά των εναντιομερών

Τα εναντιομερή στερούνται στοιχείων συμμετρίας. Αυτά τα στοιχεία μπορεί να είναι είτε το επίπεδο είτε το κέντρο της συμμετρίας.

Όταν αυτά υπάρχουν στη μοριακή δομή, είναι πολύ πιθανό η ένωση να είναι μη χειρόμορφη και συνεπώς δεν μπορεί να σχηματίσει εναντιομερή.

Ιδιότητες

Ένα ζεύγος εναντιομερών παρουσιάζει τις ίδιες φυσικές ιδιότητες, όπως το σημείο βρασμού, το σημείο τήξης ή την τάση ατμών.

Ωστόσο, μία ιδιότητα που τα διαφοροποιεί είναι η δυνατότητα να περιστρέφεται το πολωμένο φως ή ό, τι είναι το ίδιο: κάθε εναντιομερές έχει τις δικές του οπτικές δραστηριότητες.

Τα εναντιομερή που περιστρέφουν το πολωμένο φως δεξιόστροφα αποκτούν τη διαμόρφωση (+), ενώ εκείνα που το περιστρέφουν προς τα αντίθετα αποκτούν τη διαμόρφωση (-).

Αυτές οι περιστροφές είναι ανεξάρτητες από την χωρική διάταξη των υποκαταστατών επί του ασύμμετρου άνθρακα. Κατά συνέπεια, μία ένωση με διαμόρφωση R ή S μπορεί να είναι (+) και (-).

Επιπλέον, εάν οι συγκεντρώσεις και των δύο εναντιομερών (+) και (-) είναι ίσες, το πολωμένο φως δεν αποκλίνει από την τροχιά του και το μίγμα είναι οπτικά ανενεργό. Όταν συμβεί αυτό, το μείγμα ονομάζεται ρακεμικό μίγμα.

Με τη σειρά τους, οι χωροταξικές ρυθμίσεις ρυθμίζουν την αντιδραστικότητα αυτών των ενώσεων έναντι στερεοειδικών υποστρωμάτων. Ένα παράδειγμα αυτής της στερεοειδικότητας συμβαίνει στην περίπτωση ενζύμων, τα οποία μπορούν να δράσουν μόνο σε ένα ορισμένο εναντιομερές, αλλά όχι στην κατοπτρική του εικόνα.

Παραδείγματα

Από πολλά πιθανά εναντιομερή, έχουμε ως παραδείγματα τις ακόλουθες τρεις ενώσεις:

Θαλιδομίδη

Ποιο από τα δύο μόρια έχει τη διαμόρφωση S; Η μία στα αριστερά. Η σειρά προτεραιότητας έχει ως εξής: πρώτα το άτομο αζώτου, δεύτερον η ομάδα καρβονυλίου (C = O) και τρίτο η μεθυλενομάδα (-CH2-).

Όταν περνάτε από τις ομάδες, χρησιμοποιήστε τη φορά δεξιόστροφα (R). Ωστόσο, καθώς το υδρογόνο δείχνει έξω από το επίπεδο, η διαμόρφωση που παρατηρείται από την οπίσθια γωνία αντιστοιχεί στην S, ενώ στην περίπτωση του μορίου στα δεξιά, το υδρογόνο (η χαμηλότερη προτεραιότητα) επιστρέφει μία φορά από το αεροπλάνο.

Σαλβουταμόλη και λιμονένιο

Ποιο από τα δύο μόρια είναι το R εναντιομερές: το παραπάνω ή το παρακάτω; Και στα δύο μόρια ο ασύμμετρος άνθρακας συνδέεται με την ομάδα ΟΗ.

Ο καθορισμός της σειράς προτεραιοτήτων για το μόριο κάτω από αυτό δίνει τα ακόλουθα: πρώτα το ΟΗ, δεύτερο τον αρωματικό δακτύλιο και τρίτο την ομάδα CH2-NH-C (CH3)3.

Πηγαίνοντας από τις ομάδες, ένας κύκλος τραβιέται δεξιόστροφα. επομένως, είναι το εναντιομερές R. Ετσι, το παρακάτω μόριο είναι το R εναντιομερές, και το ανώτερο ένα από τα S.

Στην περίπτωση της ένωσης (R) - (+) - λιμονένιο και (S) - (-) - λιμονένιο, οι διαφορές είναι πηγές και οσμές τους. Το R-εναντιομερές χαρακτηρίζεται από το ότι έχει οσμή πορτοκαλιών, ενώ το S-εναντιομερές έχει μυρωδιά λεμονιών.

Αναφορές

  1. T.W. Γκράχαμ Σολωμόνες, Craigh B. Fryhle. Οργανική Χημεία. (Δέκατη έκδοση, σελ. 188-301) Wiley Plus.
  2. Francis A. Carey. Οργανική Χημεία Στο Στερεοχημεία. (Έκτη έκδοση, Ρ. 288-301). Mc Graw Hill.
  3. Zeevveez. (1 Αυγούστου 2010). Αντανάκλαση του καθρέπτη. [Εικόνα]: Ανακτήθηκε στις 17 Απριλίου 2018 από: flickr.com   
  4. G. Ρ. Moss. Βασική ορολογία της στερεοχημείας (Συστάσεις της IUPAC 1996) Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας, Τόμος 68, Τεύχος 12, σελίδες 2193-2222, ISSN (on-line) 1365-3075, ISSN (Εκτύπωση) 0033 - 4545, DOI: doi.org
  5. Μόριο του αρχείου εβδομάδας. (1η Σεπτεμβρίου 2014). Θαλιδομίδη. Ανακτήθηκε στις 17 Απριλίου 2018, από: acs.org
  6. Jordi picart. (29 Ιουλίου 2011). Ανάθεση των συνθέσεων R και S σε ένα χειραλικό κέντρο. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 17 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org