ENANTIOMEREK: JELLEMZŐK, TULAJDONSÁGOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

Az enantiomerek azok a párok (szervetlen) szerves vegyületek, amelyek két tükörképből állnak, és amelyek egymásra nem helyezhetők. Ha fordítva történik - például egy labda, golfklub vagy villa esetében - akkor azt állítják, hogy tüki tárgyak.

A királisság fogalmát William Thomson (Lord Kelvin) alkotta meg, aki meghatározta, hogy egy tárgy királis, ha nem felel meg a tükörképével. Például a kezek királis elemek, mivel a bal kéz tükröződése, még ha meg is fordul, soha nem fog egybeesni az eredetirel.

Ennek egyik módja annak bemutatása, ha a jobb kezét balra helyezi, és megállapítja, hogy az egyetlen átfedő ujj a középső. Valójában a királis szó a görög görög szóból származik, ami azt jelenti: "kéz".

A felső képen látható villa esetében, ha tükröződése megfordul, tökéletesen illeszkedik az eredeti alá, amely akirális objektumként fordul elő.

Aszimmetrikus szén

Milyen geometriai alakú atomcsoportot kell királisnak tekinteni? A válasz tetraéderes; vagyis egy szerves vegyület esetében a szénatomnak tetraedrikus elrendezéssel kell rendelkeznie. Noha ez a legtöbb vegyületre vonatkozik, nem mindig ez a helyzet.

Ahhoz, hogy ez a hipotetikus CW ₄ vegyület királis legyen, az összes szubsztituensnek különbözõnek kell lennie. Ha nem így lenne, akkor a tetraéder visszatükröződése átlapolódhat bizonyos forgások után.

Így a C vegyület (ABCD) királis. Amikor ez megtörténik, a négy különböző szubsztituenshez kapcsolt szénatomot aszimmetrikus szénnek (vagy sztereogén szénnek) nevezik. Amikor ezt a szént a tükörben nézik, annak visszatükröződése és ez alkotja az enantiomer párt.

A felső képen a C vegyület (ABCD) három enantiomer párja látható. Csak az első pár figyelembe vételével a tükröződése nem felel meg egymásnak, mivel tükrözéskor csak az A és D betűk egybeesnek, C és B azonban nem.

Hogyan viszonyulnak a többi enantiomerpár egymáshoz? Az vegyület és az első enantiomer pár képe a többi pár diasztereomerei.

Más szavakkal, a diasztereomerek ugyanazon vegyület sztereoizomerjei, de anélkül, hogy saját reflexiójuk terméke lenne; vagyis nem ők a tükörképe.

Ennek a koncepciónak az asszimilálásának gyakorlati módja modellek használata, amelyek közül néhány olyan egyszerű, mint amilyen az anime golyóval van felszerelve, néhány fogpiszkálóval és néhány gyurma tömegével, hogy képviseljék az atomokat vagy csoportokat.

Elnevezéstan

Két betû helyének megváltoztatása újabb enantiomert eredményez, de ha három betût mozgatnak, akkor a mûvelet visszatér az eredeti vegyülethez, eltérõ térbeli tájolással.

Ilyen módon a két betű megváltoztatása két új enantiomert eredményez, és egyidejűleg a kezdeti pár két új diasztereomerjét is.

Hogyan különböztetjük meg ezeket az enantiomereket egymástól? Ekkor merül fel az abszolút RS konfiguráció.

Az alkalmazott kutatók Cahn, Sir Christopher Ingold és Vladimir Prelog voltak. Ezért Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS) néven ismert.

Szekvenciaszabályok vagy prioritások

Hogyan lehet alkalmazni ezt az abszolút beállítást? Először, az "abszolút konfiguráció" kifejezés a szubsztituensek pontos térbeli elrendezésére utal az aszimmetrikus szénen. Így minden egyes térbeli elrendezésnek megvan a maga R vagy S konfigurációja.

A felső kép két abszolút konfigurációt szemléltet enantiomerek számára. A kettő egyikének R vagy S megjelöléséhez a sorrend vagy az elsőbbségi szabályokat be kell tartani:

1- A legmagasabb atomszámú szubsztituens a legmagasabb prioritással rendelkezik.

2- A molekula úgy van orientálva, hogy a legalacsonyabb prioritású atom vagy csoport a sík mögött legyen.

3- A linkek nyilait rajzolják és egy kört húznak a prioritás csökkenő irányában. Ha ez az irány megegyezik az óramutató járásával megegyező irányban, akkor a beállítás R; az óramutató járásával ellentétes irányban, akkor a beállítás S.

A kép esetében az 1-es számmal jelölt piros gömb megfelel a legmagasabb prioritású helyettesítőnek, és így tovább.

A fehér gömb, a 4-es számú, szinte mindig megfelel a hidrogénatomnak. Más szavakkal, a hidrogén a legalacsonyabb prioritású szubsztituens, és utoljára számít.

Abszolút konfigurációs példa

A vegyületet a felső kép (aminosav L-szerin), az aszimmetrikus szénatom van a következő szubsztituensek: CH ₂ OH, H, COOH és NH ₂.

Alkalmazása az előző szabályok ezt a vegyületet, a szubsztituens a legmagasabb prioritással jelentése NH ₂, majd COOH, és végül, CH ₂ OH. A negyedik szubsztituens H jelentése.

A COOH csoport elsőbbséget élvez CH ₂ OH, mert a szén-dioxid-formák három kötéssel az oxigénatomokkal (O, O, O), míg a másik formában csak egy a OH (H, H, O).

Az enantiomerek jellemzői

Az enantiomerek hiányzik a szimmetria elemekből. Ezek az elemek lehetnek a sík vagy a szimmetria középpontja.

Ha ezek jelen vannak a molekuláris szerkezetben, akkor nagyon valószínű, hogy a vegyület akirális, ezért nem képezhet enantiomereket.

Tulajdonságok

Az enantiomerek párja ugyanolyan fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint például forráspont, olvadáspont vagy gőznyomás.

Azonban egy tulajdonság, amely megkülönbözteti őket, a polarizált fény elforgatásának képessége, vagy mi ugyanaz: minden enantiomernek megvan a maga optikai aktivitása.

Azok az enantiomerek, amelyek a polarizált fényt az óramutató járásával megegyezően forgatják, megkapják a (+) konfigurációt, míg azok, amelyek az óramutató járásával ellentétes irányban forgatják, megszerezik a (-) konfigurációt.

Ezek a forgások függetlenek a szubsztituensek térbeli elrendezésétől az aszimmetrikus szénen. Következésképpen egy R vagy S konfigurációjú vegyület lehet (+) és (-).

Ezenkívül, ha a (+) és (-) enantiomerek koncentrációja azonos, akkor a polarizált fény nem tér el útjától, és a keverék optikailag inaktív. Amikor ez megtörténik, a keveréket racém keveréknek nevezik.

A térbeli elrendezések viszont ezeknek a vegyületeknek a sztereospecifikus szubsztrátokkal szembeni reaktivitását szabályozzák. Erre a sztereospecifitásra példa olyan enzimek esetében fordul elő, amelyek csak egy bizonyos enantiomerre képesek hatni, de a tükörképére nem.

Példák

Számos lehetséges enantiomer közül a következő három vegyületet példázzuk:

Thalidomide

A két molekula közül melyiknek az S konfigurációja? Az egyik a bal oldalon. A prioritási sorrend a következő: először a nitrogénatom, a második a karbonilcsoportot (C = O), és a harmadik a metilén-csoportot (-CH ₂ -).

Ha áthalad a csoportokon, használja az óramutató járásával megegyező irányba (R); mivel azonban a hidrogén a síkból néz ki, a hátsó szögből nézve az konfiguráció valójában megfelel az S-nek, míg a jobb oldalon lévő molekula esetében a hidrogén (a legalacsonyabb prioritással rendelkező) egyszer mutat vissza a repülőgép.

Salbutamol és limonén

A két molekula közül melyik az R enantiomer: a felső vagy az alsó? Mindkét molekulában az aszimmetrikus szén kapcsolódik az OH csoporthoz.

Sorrendjének meghatározásával prioritás a molekula alábbi, hogy megadja a következő: először a OH, második az aromás gyűrű és a harmadik csoport CH ₂ -NH-C (CH ₃) ₃.

A csoportokon áthaladva egy kört rajzolnak az óramutató járásával megegyező irányba; tehát ez az R enantiomer, tehát az alsó molekula az R enantiomer, a felső pedig az S.

Az (R) - (+) - limonén és (S) - (-) - limonén vegyületek esetében a források és a szagok különbségei vannak. Az R enantiomert narancssárga illatú, míg az S enantiomert citrom illat jellemzi.

Irodalom

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Szerves kémia. (Tizedik kiadás, 188-301. O.) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Szerves kémia. Sztereokémiában. (Hatodik kiadás, 288-301. Oldal). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (2010. augusztus 1.). Villás tükör visszatükröződés.: Beérkezett 2018. április 17-én, a következő helyről: flickr.com
4. GP Moss. A sztereokémia alapvető terminológiája (IUPAC Ajánlások 1996) Tiszta és alkalmazott kémia, 68. évfolyam, 12. szám, 2193–2222. Oldal, ISSN (Online) 1365–3075, ISSN (nyomtatás) 0033–4545, DOI: doi.org
5. A hét molekulája Archívum. (2014. szeptember 1.). Thalidomide. Visszakeresve: 2018. április 17-én, az acs.org webhelyről
6. Jordi kép. (2011. július 29.). Az R és S konfigurációk királis központhoz rendelése.. Visszakeresve: 2018. április 17-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org