ENANTIOMEERIT: OMINAISUUDET, OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Enantiomeerit ovat ne parit (epäorgaaniset) orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat kahdesta peilikuvia eivät ole päällekkäin toistensa päälle. Kun tapahtuu päinvastainen - esimerkiksi pallo, golfkerho tai haarukka -, niiden sanotaan olevan akraalisia esineitä.

Termi kiralisuus loi William Thomson (Lord Kelvin), joka määritteli, että esine on kiraalinen, jos sitä ei voida päällekkäin peilikuvansa kanssa. Esimerkiksi kädet ovat kiraalisia elementtejä, koska vasemman käden heijastus, vaikka se kääntyisi, ei koskaan tapahdu alkuperäisen kanssa.

Yksi tapa osoittaa tämä on asettamalla oikea käsi vasemman puolelle, havaitsemalla, että ainoat sormet, jotka limittyvät, ovat keskiosa. Itse asiassa sana kiraali johtuu kreikan sanasta cheir, joka tarkoittaa "käsi".

Yläkuvassa olevan haarukan tapauksessa, jos sen heijastus kääntyisi, se sopisi täydellisesti alkuperäisen alle, joka tarkoittaa käärekohdetta.

Epäsymmetrinen hiili

Mitä geometrista muotoa atomiryhmän on pidettävä kiraalisena? Vastaus on tetraedrinen; ts. orgaanisen yhdisteen hiiliatomilla on oltava tetraedrinen järjestely sen ympärillä. Vaikka tämä pätee useimpiin yhdisteisiin, niin ei kuitenkaan aina ole.

Tämän hypoteettinen yhdiste CW ₄ kiraalinen, kaikki substituentit on oltava erilaisia. Jos se ei olisi tällä tavalla, tetraedron heijastus voisi päällekkäin joidenkin kiertojen jälkeen.

Siten yhdiste C (ABCD) on kiraalinen. Kun tämä tapahtuu, neljään erilaiseen substituenttiin kiinnittynyt hiiliatomi tunnetaan epäsymmetrisenä hiilinä (tai stereogeenisenä hiilenä). Kun tätä hiiltä "tarkastellaan" peilistä, sen heijastus ja tämä muodostavat enantiomeerisen parin.

Yläkuvassa on esitetty kolme yhdisteen C (ABCD) enantiomeeriparia. Kun otetaan huomioon vain ensimmäinen pari, sen heijastus ei ole päällekkäinen, koska käännettäessä vain kirjaimet A ja D osuvat toisiinsa, mutta eivät C ja B.

Kuinka muut enantiomeeriparit liittyvät toisiinsa? Yhdiste ja sen kuva ensimmäisestä enantiomeerisestä parista ovat muiden parien diasteromeerejä.

Toisin sanoen diasteromeerit ovat saman yhdisteen stereoisomeerejä, mutta ilman että ne ovat oman heijastustuotteensa; eli ne eivät ole sinun peilikuvasi.

Käytännöllinen tapa omaksua tämä käsite on käyttämällä malleja, joista osa on niin yksinkertaisia ​​kuin ne, jotka on koottu animepalloilla, jotkut hammastikkuilla ja jotkut plastiliinimassat atomien tai ryhmien edustamiseksi.

nimistö

Kahden kirjaimen paikan muuttaminen tuottaa toisen enantiomeerin, mutta jos kolme kirjainta siirretään, operaatio palaa alkuperäiseen yhdisteeseen erilaisella spatiaalisella suunnalla.

Tällä tavalla kahden kirjaimen vaihtaminen antaa aikaan kaksi uutta enantiomeeriä ja samanaikaisesti kaksi uutta alkuperäisen parin diastereomeeria.

Kuinka kuitenkin erotat nämä enantiomeerit toisistaan? Tällöin absoluuttinen RS-konfiguraatio syntyy.

Tutkijat, jotka toteuttivat sen, olivat Cahn, Sir Christopher Ingold ja Vladimir Prelog. Tästä syystä se tunnetaan nimellä Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).

Sarjasäännöt tai prioriteetit

Kuinka soveltaa tätä absoluuttista asetusta? Ensinnäkin termi "absoluuttinen konfiguraatio" viittaa substituenttien tarkkaan paikalliseen järjestelyyn asymmetrisessä hiilessä. Siten jokaisella alueellisella järjestelyllä on oma R- tai S-konfiguraatio.

Yläkuva kuvaa enantiomeeriparin kahta absoluuttista konfiguraatiota. Jotta toinen näistä voidaan merkitä R: ksi tai S: ksi, on noudatettava sekvensointi- tai prioriteettisääntöjä:

1- Substituentti, jolla on suurin atominumero, on se, jolla on korkein prioriteetti.

2 - Molekyyli on suunnattu siten, että alimman prioriteetin atomi tai ryhmä osoittaa tason taakse.

3- Linkkien nuolet piirretään ja ympyrä piirretään prioriteettia alenevassa suunnassa. Jos tämä suunta on sama myötäpäivään, asetus on R; jos se on vastapäivään, asetus on S.

Kuvan tapauksessa numerolla 1 merkitty punainen pallo vastaa substituenttia, jolla on korkein prioriteetti, ja niin edelleen.

Valkoinen pallo, jolla on numero 4, vastaa melkein aina vetyatomia. Toisin sanoen vety on alimman prioriteetin substituentti ja lasketaan viimeiseksi.

Absoluuttinen kokoonpanoesimerkki

Yhdisteessä ylemmässä kuva (aminohappo L-seriini), asymmetrinen hiili on seuraavat substituentit: CH ₂ OH, H, COOH ja NH ₂.

Soveltamalla aiempaa säännöt tämän yhdisteen, substituentti, jolla on korkein prioriteetti on NH ₂, jonka jälkeen COOH ja, lopuksi, CH ₂ OH. Neljännen substituentin ymmärretään olevan H.

COOH-ryhmä on etusijalla CH ₂ OH, koska hiili muodot kolme sidosta happiatomien kanssa (O, O, O), kun taas toinen muodostaa vain yksi OH (H, H, O).

Enantiomeerien ominaisuudet

Enantiomeereistä puuttuu symmetriaelementtejä. Nämä elementit voivat olla joko taso tai symmetrian keskipiste.

Kun näitä on läsnä molekyylirakenteessa, on erittäin todennäköistä, että yhdiste on akyraali eikä siksi voi muodostaa enantiomeerejä.

ominaisuudet

Enantiomeeriparilla on samat fysikaaliset ominaisuudet, kuten kiehumispiste, sulamispiste tai höyrynpaine.

Niitä erottava ominaisuus on kuitenkin kyky kiertää polarisoitunutta valoa, tai mikä on samaa: jokaisella enantiomeerillä on omat optiset aktiivisuutensa.

Enantiomeerit, jotka kiertävät polarisoitunutta valoa myötäpäivään, saavat (+) -konfiguraation, kun taas ne, jotka kiertävät sitä vastapäivään, saavat (-) -konfiguraation.

Nämä rotaatiot ovat riippumattomia substituenttien avaruudellisesta järjestelystä epäsymmetrisessä hiilessä. Niinpä yhdiste, jolla on R- tai S-konfiguraatio, voivat olla (+) ja (-).

Lisäksi, jos molempien enantiomeerien (+) ja (-) pitoisuudet ovat samat, polarisoitu valo ei poikkea polustaan ​​ja seos on optisesti passiivinen. Kun tämä tapahtuu, seosta kutsutaan raseemiseksi seokseksi.

Alueelliset järjestelyt puolestaan ​​säätelevät näiden yhdisteiden reaktiivisuutta stereospesifisiä substraatteja vastaan. Esimerkki tästä stereospesifisyydestä esiintyy entsyymien tapauksessa, jotka voivat toimia vain tietyssä enantiomeerissä, mutta ei sen peilikuvassa.

esimerkit

Monista mahdollisista enantiomeereistä esimerkkejä ovat seuraavat kolme yhdistettä:

Talidomidi

Millä kahdella molekyylillä on S-konfiguraatio? Yksi vasemmalta. Tärkeysjärjestys on seuraava: ensimmäinen typpiatomin, toinen karbonyyliryhmä (C = O), ja kolmas metyleeniryhmä (-CH ₂ -).

Kun siirryt ryhmien läpi, käytä myötäpäivään (R); koska vety osoittaa kuitenkin tasosta, takakulmasta nähty konfiguraatio tosiasiallisesti vastaa S: tä, kun taas oikealla olevan molekyylin tapauksessa vety (jolla on matalin prioriteetti) osoittaa kerran koneen.

Salbutamoli ja limoneeni

Mikä kahdesta molekyylistä on R-enantiomeeri: ylä- tai alaosa? Molemmissa molekyyleissä epäsymmetrinen hiili on kytketty OH-ryhmään.

Perustamisesta tärkeysjärjestyksen molekyyliä alla, joka antaa seuraavasti: ensin OH, toinen aromaattinen rengas ja kolmas ryhmä CH ₂ -NH-C (CH ₃) ₃.

Ryhmien läpi piirretään ympyrä myötäpäivään; Siksi se on R-enantiomeeri, joten alamolekyyli on R-enantiomeeri ja ylin S.

Yhdisteen (R) - (+) - limoneenin ja (S) - (-) - limoneenin tapauksessa lähteissä ja hajuissa on eroja. R-enantiomeerille on ominaista oranssi tuoksu, kun taas S-enantiomeerille on sitruunan tuoksu.

Viitteet

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Orgaaninen kemia. (Kymmenes painos, s. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Orgaaninen kemia. Stereokemiassa. (Kuudes painos, s. 288 - 301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. elokuuta 2010). Haarukkapeilin heijastus.: Haettu 17. huhtikuuta 2018, osoitteesta: flickr.com
4. GP Moss. Stereokemian perusterminologia (IUPAC: n suositukset 1996) Pure and Applied Chemistry, osa 68, numero 12, sivut 2193–2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (painettu) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Viikon arkiston molekyyli. (1. syyskuuta 2014). Talidomidi. Haettu 17. huhtikuuta 2018, osoitteesta: acs.org
6. Jordi-kuva. (29. heinäkuuta 2011). R- ja S-konfiguraatioiden osoittaminen kiraalikeskukseen.. Haettu 17. huhtikuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org