ЕНАНТІОМЕРИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці енантіомери є ті пари (неорганічні) органічні сполуки , що складаються з двох дзеркальних зображень не поєднуються один на одного. Коли відбувається навпаки - наприклад, у випадку з м'ячем, гольф-клубом або виделкою - вони називаються ахіральними предметами.

Термін хіральність був введений Вільямом Томсоном (лорд Келвін), який визначив, що об'єкт є хіральним, якщо його не можна накладати своїм дзеркальним зображенням. Наприклад, руки - це хіральні елементи, оскільки відображення лівої руки, навіть якщо вона обертається, ніколи не збігатиметься з оригіналом.

Один із способів продемонструвати це - поклавши праву руку на ліву, виявивши, що єдині пальці, які перекриваються, - середина. Насправді слово хіраль походить від грецького слова cheir, що означає «рука».

У випадку з виделкою у верхньому зображенні, якби її відображення було перевернуто, воно ідеально підходило б під оригінал, що перекладається як ахіральний об’єкт.

Асиметричний вуглець

Якої геометричної форми повинен бути набір атомів, щоб вважатись хіральним? Відповідь - чотиригранна; тобто для органічної сполуки атом вуглецю повинен мати навколо себе чотиригранну композицію. Однак, хоча це стосується більшості сполук, це не завжди так.

Щоб ця гіпотетична сполука CW ₄ була хіральною, всі заступники повинні бути різними. Якби не так, відбиття тетраедра могло б перекритись після деяких обертань.

Таким чином, з'єднання C (ABCD) є хіральним. Коли це відбувається, атом вуглецю, приєднаний до чотирьох різних заступників, відомий як асиметричний вуглець (або стереогенний вуглець). Коли цей вуглець "дивиться" в дзеркало, його відображення і це утворюють енантіомерну пару.

На верхньому зображенні проілюстровано три енантиомерні пари сполуки C (ABCD). Розглядаючи лише першу пару, її відображення не накладається, оскільки при перегортанні збігаються лише букви A і D, але не C і B.

Як інші пари енантіомерів пов'язані один з одним? З'єднання та його зображення першої енантіомерної пари є діастеромерами інших пар.

Іншими словами, діастеромери є стереоізомерами однієї і тієї ж сполуки, але не є продуктом їх власного відображення; тобто вони не є вашим дзеркальним зображенням.

Практичний спосіб засвоєння цієї концепції - це використання моделей, деякі з них настільки прості, як ті, що зібрані з кульки аніме, деякі зубочистки та деякі маси пластиліну для представлення атомів або груп.

Номенклатура

Зміна місця двох літер виробляє інший енантіомер, але якщо три букви переміщені, операція повертається до вихідної сполуки з різною просторовою орієнтацією.

Таким чином, зміна двох літер призводить до появи двох нових енантіомерів і, одночасно, до двох нових діастереомерів початкової пари.

Однак як ви відрізняєте ці енантіомери один від одного? Це коли виникає абсолютна конфігурація RS.

Дослідники, які реалізували це, були Кан, сер Крістофер Інгольд та Володимир Прелог. З цієї причини вона відома як система нотації Кан-Інгольд-Прелог (RS).

Правила або пріоритети послідовності

Як застосувати цей абсолютний параметр? По-перше, термін "абсолютна конфігурація" відноситься до точного просторового розташування заступників на асиметричному вуглеці. Таким чином, кожне просторове розташування має власну R або S конфігурацію.

Верхнє зображення ілюструє дві абсолютні конфігурації для пари енантіомерів. Для позначення одного з двох як R або S слід дотримуватися правил послідовності або пріоритету:

1- Заступник з найбільшим атомним числом є тим, хто має найвищий пріоритет.

2- Молекула орієнтована так, що атом або група найнижчого пріоритету вказує позаду площини.

3- Накреслені стрілки посилань та намальовано коло у порядку зменшення пріоритету. Якщо цей напрямок однаковий за годинниковою стрілкою, встановлення R; якщо вона проти годинникової стрілки, то налаштування є S.

У випадку із зображенням червона сфера, позначена цифрою 1, відповідає заміснику з найвищим пріоритетом тощо.

Біла сфера - та, яка має номер 4, майже завжди відповідає атомові водню. Іншими словами, водень є заступником з найнижчим пріоритетом і вважається останнім.

Абсолютний приклад конфігурації

У сполуці верхнього зображення (амінокислота l-серин) асиметричний вуглець має такі заступники: CH ₂ OH, H, COOH та NH ₂ .

Застосовуючи попередні правила щодо цієї сполуки, заступником з найвищим пріоритетом є NH ₂ , далі COOH і, нарешті, CH ₂ OH. Четвертим заступником вважається H.

Група COOH має пріоритет перед CH ₂ OH, оскільки вуглець утворює три зв’язки з атомами кисню (O, O, O), а інший утворює лише один з OH (H, H, O).

Характеристика енантіомерів

В енантіомерах відсутні елементи симетрії. Ці елементи можуть бути як площиною, так і центром симетрії.

Якщо вони присутні в молекулярній структурі, дуже ймовірно, що з'єднання є ахіральним і тому не може утворювати енантіомери.

Властивості

Пара енантіомерів проявляє ті ж фізичні властивості, як температура кипіння, температура плавлення або тиск пари.

Однак властивість, яка їх диференціює, - це здатність обертати поляризоване світло, або те, що однаково: кожен енантіомер має свої оптичні дії.

Енантіомери, які обертають поляризоване світло за годинниковою стрілкою, набувають конфігурації (+), тоді як ті, що обертають його проти годинникової стрілки, набувають конфігурації (-).

Ці обертання не залежать від просторового розташування заступників на асиметричному вуглеці. Отже, з'єднання R або S конфігурації може бути (+) і (-).

Крім того, якщо концентрації як (+), так і (-) енантіомерів рівні, поляризоване світло не відхиляється від свого шляху і суміш є оптично неактивною. Коли це відбувається, суміш називається рацемічною сумішшю.

У свою чергу, просторові пристрої регулюють реакційну здатність цих сполук проти стереоспецифічних субстратів. Приклад такої стереоспецифічності є у випадку ферментів, які можуть діяти лише на певний енантіомер, але не на його дзеркальне зображення.

Приклади

З багатьох можливих енантіомерів наведено наступні три сполуки:

Талідомид

Яка з двох молекул має конфігурацію S? Той, що зліва. Порядок пріоритетності такий: спочатку атом азоту, другий карбонільна група (C = O) і третій метиленової групи (–CH ₂ -).

Проходячи через групи, використовуйте напрямок (R) за годинниковою стрілкою; однак, оскільки водень вказує на площину, конфігурація, видно з заднього кута, фактично відповідає S, тоді як у випадку молекули праворуч водень (той, що має найнижчий пріоритет) вказує один раз назад площини.

Сальбутамол і лимонен

Яка з двох молекул є енантіомером R: верхня або нижня? В обох молекулах асиметричний вуглець пов'язаний із групою ОН.

Визначаючи порядок пріоритетів для молекули нижче, що дає таким чином: спочатку ОН, друге ароматне кільце і третє - групу CH ₂ –NH - C (CH ₃ ) ₃ .

Проходячи по групах, малюється коло за годинниковою стрілкою; отже, це енантіомер R. Отже, нижня молекула - це енантіомер R, а верхня - S.

Що стосується сполук (R) - (+) - лимонен та (S) - (-) - лимонен, відмінності полягають у джерелах та запахах. Енантіомер R характеризується запахом апельсина, тоді як S енантіомер має запах лимона.

Список літератури

1. TW Greham Solomons, Craigh B. Fryhle. Органічна хімія. (Десяте видання, с. 188-301) Вілі Плюс.
2. Френсіс А. Кері. Органічна хімія. У стереохімії. (Шосте видання, стор. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Зееввез. (1 серпня 2010 р.). Відображення дзеркального вила. : Отримано 17 квітня 2018 року з: flickr.com
4. GP Moss. Основна термінологія стереохімії (Рекомендації IUPAC 1996 р.) Чиста та прикладна хімія, Том 68, Випуск 12, Сторінки 2193–2222, ISSN (Інтернет) 1365-3075, ISSN (Друк) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Архів молекули тижня. (1 вересня 2014 р.). Талідомид. Отримано 17 квітня 2018 року з: acs.org
6. Жорді Пікарт. (29 липня 2011 р.). Присвоєння конфігурацій R і S хіральному центру. . Отримано 17 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org