ЭНАНТИОМЕРЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

Эти энантиомеры являются те пары (неорганические) органические соединения , состоящие из двух зеркальных изображений не совмещаются друг на друга. Когда происходит обратное - например, в случае мяча, клюшки для гольфа или вилки - они считаются ахиральными объектами.

Термин хиральность был введен Уильямом Томсоном (лорд Кельвин), который определил, что объект является хиральным, если его нельзя наложить на его зеркальное отображение. Например, стрелки являются хиральными элементами, так как отражение левой руки, даже если оно развернется, никогда не совпадет с оригиналом.

Один из способов продемонстрировать это - положить правую руку на левую и обнаружить, что перекрываются только средние пальцы. Фактически, слово хирал происходит от греческого слова cheir, что означает «рука».

В случае вилки на верхнем изображении, если бы его отражение было перевернуто, оно идеально подошло бы под оригинал, что переводится как ахиральный объект.

Асимметричный углерод

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

Чтобы это гипотетическое соединение CW ₄ было 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) хирально. Когда это происходит, атом углерода, присоединенный к четырем различным заместителям, известен как асимметричный углерод (или стереогенный углерод). Когда на этот углерод «смотрят» в зеркало, его отражение и он составляет энантиомерную пару.

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

Как связаны друг с другом другие пары энантиомеров? 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 являются вашим зеркальным отражением.

Практический способ усвоить эту концепцию - использовать модели, некоторые из которых такие же простые, как те, что собраны с аниме-мячом, зубочистками и массами пластилина для представления атомов или групп.

Номенклатура

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

Таким образом, изменение двух букв приводит к появлению двух новых энантиомеров и, в то же время, двух новых диастереомеров исходной пары.

Однако как отличить эти энантиомеры друг от друга? Это когда возникает абсолютная конфигурация RS.

Его реализовали Кан, сэр Кристофер Ингольд и Владимир Прелог. По этой причине она известна как система обозначений Кана-Ингольда-Прелога (RS).

Правила или приоритеты последовательности

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

На верхнем изображении показаны две абсолютные конфигурации пары энантиомеров. Чтобы обозначить одно из двух как R или S, необходимо соблюдать правила последовательности или приоритета:

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

2- Молекула ориентирована так, чтобы атом или группа с самым низким приоритетом указывали за плоскостью.

3- Нарисовываются стрелки ссылок и кружок в порядке убывания приоритета. Если это направление совпадает по часовой стрелке, устанавливается R; если против часовой стрелки, то настройка - S.

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

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

Пример абсолютной конфигурации

В соединении на верхнем изображении (аминокислота l-серин) асимметричный углерод имеет следующие заместители: CH ₂ OH, H, COOH и NH ₂ .

Применяя предыдущие правила для этого соединения, заместитель с наивысшим приоритетом - это NH ₂ , за ним следует COOH и, наконец, CH ₂ OH. Под четвертым заместителем понимается H.

Группа COOH имеет приоритет над CH ₂ OH, потому что углерод образует три связи с атомами кислорода (O, O, O), в то время как другой образует только одну связь с OH (H, H, O).

Характеристики энантиомеров

У энантиомеров отсутствуют элементы симметрии. Эти элементы могут быть как плоскостью, так и центром симметрии.

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

свойства

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

Однако свойство, которое их отличает, - это способность вращать поляризованный свет или что то же самое: каждый энантиомер имеет свою собственную оптическую активность.

Энантиомеры, которые вращают поляризованный свет по часовой стрелке, приобретают (+) конфигурацию, а те, которые вращают его против часовой стрелки, приобретают (-) конфигурацию.

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

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

В свою очередь, пространственное расположение определяет реакционную способность этих соединений по отношению к стереоспецифическим субстратам. Пример такой стереоспецифичности имеет место в случае ферментов, которые могут действовать только на определенный энантиомер, но не на его зеркальное отображение.

Примеры

Из многих возможных энантиомеров приведены примеры следующих трех соединений:

талидомид

Какая из двух молекул имеет S-конфигурацию? Тот, что слева. Порядок приоритета следующий: первый атом азота, второй карбонильная группа (C = O) и третья метиленовая группа (–CH ₂ -).

Проходя по группам, двигайтесь по часовой стрелке (R); однако, поскольку водород указывает из плоскости, конфигурация, видимая с заднего угла, фактически соответствует S, в то время как в случае молекулы справа водород (с наименьшим приоритетом) указывает назад один раз. самолета.

Сальбутамол и лимонен

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

Устанавливая порядок приоритетов для молекулы ниже, получается следующее: первая - ОН, вторая - ароматическое кольцо, и третья - группа CH ₂ -NH-C (CH ₃ ) ₃ .

Пройдя по группам, рисуется круг по часовой стрелке; следовательно, это энантиомер R. Таким образом, нижняя молекула представляет собой энантиомер R, а верхняя молекула - S.

В случае соединения (R) - (+) - лимонен и (S) - (-) - лимонен, различия заключаются в их источниках и запахах. Энантиомер R имеет запах апельсина, а энантиомер S имеет запах лимона.

Ссылки

1. Т.В. Грэм Соломонс, Крейг Б. Фрайл. Органическая химия. (Десятое издание, стр. 188-301) Wiley Plus.
2. Фрэнсис А. Кэри. Органическая химия. В стереохимии. (Издание шестое, стр. 288-301). Мак Гроу Хилл.
3. Zeevveez. (1 августа 2010 г.). Зеркальное отражение вилки. : Получено 17 апреля 2018 г. с: flickr.com
4. Г.П. Мосс. Основная терминология стереохимии (Рекомендации ИЮПАК 1996 г.) Чистая и прикладная химия, том 68, выпуск 12, страницы 2193–2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Молекула недели Архив. (1 сентября 2014 г.). Талидомид. Получено 17 апреля 2018 г. с сайта acs.org.
6. Жорди пикарт. (29 июля 2011 г.). Отнесение R- и S-конфигураций к хиральному центру. , Получено 17 апреля 2018 г. с: commons.wikimedia.org.