ЕНАНТИОМЕРИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На енантиомери са тези двойки (неорганични) органични съединения, състоящи се от две огледални образи не са наслагват един върху друг. Когато се случи обратното - например в случай на топка, голф клуб или вилица - се казва, че са ахирални предмети.

Терминът хиралност е въведен от Уилям Томсън (лорд Келвин), който определи, че обектът е хирален, ако не може да бъде насложен с огледалния си образ. Например ръцете са хирални елементи, тъй като отражението на лявата ръка, дори и да се обърне, никога няма да съвпадне с оригинала.

Един от начините да се демонстрира това е чрез поставяне на дясната ръка над лявата, като се установи, че единствените пръсти, които се припокриват, са средната. Всъщност думата хирал произлиза от гръцката дума cheir, което означава „ръка“.

В случая с вилицата в горното изображение, ако отражението му бъде преобърнато, тя би пасвала идеално под оригинала, което се превежда като ахирален обект.

Асиметричен въглерод

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

За _да бъде хипотетичното съединение CW4 _да бъде хирално, всички заместители трябва да са различни. Ако не беше този начин, отражението на тетраедъра можеше да се припокрие след някои завъртания.

По този начин, съединение С (ABCD) е хирално. Когато това се случи, въглеродният атом, прикрепен към четири различни заместителя, е известен като асиметричен въглерод (или стереогенен въглерод). Когато този въглерод е "гледан" в огледалото, неговото отражение и това съставляват енантиомерната двойка.

В горното изображение са илюстрирани три енантиомерни двойки от съединение С (ABCD). Като се има предвид само първата двойка, отражението й не е суперподходящо, защото при прелистване само буквите A и D съвпадат, но не и C и B.

Как се свързват другите двойки енантиомери? Съединението и неговото изображение на първата енантиомерна двойка са диастеромери на другите двойки.

С други думи, диастеромерите са стереоизомери от едно и също съединение, но без да са продукт на собственото им отражение; тоест те не са вашето огледално изображение.

Практически начин за усвояване на тази концепция е чрез използването на модели, някои от тях толкова прости, колкото тези, сглобени с аниме топка, някои клечки за зъби и някои маси от пластилин, за да представят атомите или групите.

номенклатура

Промяната на мястото на две букви произвежда друг енантиомер, но ако се преместят три букви, операцията се връща към първоначалното съединение с различна пространствена ориентация.

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

Как обаче да различавате тези енантиомери един от друг? Това е, когато възникне абсолютната конфигурация на RS.

Изследователите, които го приложиха, бяха Кан, сър Кристофър Индолд и Владимир Прелог. Поради тази причина той е известен като Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).

Правила или приоритети за последователност

Как да приложим тази абсолютна настройка? Първо, терминът "абсолютна конфигурация" се отнася до точното пространствено разположение на заместителите върху асиметричния въглерод. По този начин всяка пространствена подредба има собствена R или S конфигурация.

Горното изображение илюстрира две абсолютни конфигурации за двойка енантиомери. За да се обозначи едно от двете като R или S, трябва да се спазват правилата за последователност или приоритет:

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

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

3- Стрелките на връзките са начертани и се очертава кръг в низходяща приоритетна посока. Ако тази посока е една и съща по посока на часовниковата стрелка, настройката е R; ако е обратно на часовниковата стрелка, тогава настройката е S.

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

Бялата сфера, тази с номер 4, почти винаги съответства на водородния атом. С други думи, водородът е заместител с най-нисък приоритет и се брои на последно място.

Пример за абсолютна конфигурация

В съединение в горната изображението (амино киселина L-серин), асиметричният въглерод има следните заместители: CH ₂ OH, Н, СООН и NH ₂.

Прилагането на предишните правила за това съединение, заместителят с най-висок приоритет е NH ₂, последвано от СООН и накрая, CH ₂ OH. Четвъртият заместител се разбира като H.

Групата СООН има приоритет над CH ₂ OH, тъй като формите въглеродни три връзки с атоми кислород (О, О, О), докато другите форми само един с OH (Н, Н, О).

Характеристики на енантиомерите

В енантиомерите липсват елементи на симетрия. Тези елементи могат да бъдат или равнината, или центърът на симетрията.

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

Имоти

Двойка енантиомери проявяват същите физични свойства, като точка на кипене, температура на топене или налягане на парата.

Въпреки това, свойство, което ги диференцира, е способността да въртят поляризирана светлина или кое е същото: всеки енантиомер има свои собствени оптични активности.

Енантиомерите, които въртят поляризираната светлина по посока на часовниковата стрелка, придобиват конфигурацията (+), докато тези, които я въртят обратно на часовниковата стрелка, придобиват (-) конфигурацията.

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

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

От своя страна, пространствените схеми управляват реактивността на тези съединения срещу стереоспецифични субстрати. Пример за тази стереоспецифичност има в случай на ензими, които могат да действат само върху определен енантиомер, но не и върху огледалния му образ.

Примери

От много възможни енантиомери са дадени примери за следните три съединения:

Thalidomide

Коя от двете молекули има S конфигурация? Този отляво. Редът на приоритет е както следва: първо азотния атом, втора карбонилната група (С = О), и трета група метилен (-СН ₂ -).

Когато преминавате през групите, използвайте посоката на часовниковата стрелка (R); въпреки това, тъй като водородът излиза от равнината, конфигурацията, гледана от задния ъгъл, всъщност съответства на S, докато в случая с молекулата вдясно, водородът (този с най-нисък приоритет) се връща веднъж назад на самолета.

Салбутамол и лимонен

Коя от двете молекули е R енантиомерът: горната или долната? И в двете молекули асиметричният въглерод е свързан с ОН групата.

Установяване на реда на приоритетите на молекулата по-долу, която дава по следния начин: първо ОН, втора ароматния пръстен и трета групата СН ₂ -NH - С (СН ₃) ₃.

Преминавайки през групите, се очертава кръг по посока на часовниковата стрелка; следователно, това е енантиомерът R. Така долната молекула е R енантиомер, а горната S.

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

Препратки

1. TW Греъм Соломони, Craigh B. Fryhle. Органична химия. (Десето издание, стр. 188-301) Wiley Plus.
2. Франсис А. Кери. Органична химия. В стереохимията. (Шесто изд., Стр. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1 август 2010 г.). Отражение на огледалото на вилицата.: Получено на 17 април 2018 г. от: flickr.com
4. GP Moss. Основна терминология на стереохимията (Препоръки на IUPAC 1996) Чиста и приложна химия, том 68, брой 12, страници 2193–2222, ISSN (онлайн) 1365-3075, ISSN (печат) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Молекула на архива на седмицата. (1 септември 2014 г.). Талидомид. Произведено на 17 април 2018 г. от: acs.org
6. Жорди пикарт. (29 юли 2011 г.). Присвояване на конфигурациите R и S на хирален център., Произведено на 17 април 2018 г. от: commons.wikimedia.org