RACEMIC KEVERÉK: KIRÁLISSÁG, PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

A racém keverék vagy racemát két enantiomerből áll, egyenlő részben, és ezért optikailag inaktív. Ez az optikai aktivitás arra utal, hogy megoldásainak képes az óramutató járásával megegyezően vagy az óramutató járásával ellentétesen egy polarizált fénynyalábot elforgatni, amely egy irányba halad át rajtuk.

Az enantiomer képes polarizált fényt forgatni, mondjuk, balra (balkezes), így tiszta oldata optikailag aktív lesz. Ha azonban azt a enantiomert kezdik hozzáadni, amely a fényt jobbra forgatja (forgatható), akkor optikai aktivitása csökken, amíg inaktiválódik.

Szőlőfürtök, amelyek rokonságot mutatnak a racém keverékekkel az etimológián kívül. Forrás: Pexels.

Amikor ez megtörténik, azt mondják, hogy a forgásirányú és a forgásirányú enantiomerek azonos mennyiségben vannak; Ha egy molekula a polarizált fényt balra forgatja, akkor annak hatása azonnal megszűnik, amikor "megbotlik" egy másik molekulára, amely jobbra forgatja. Stb. Ezért lesz egy racém keverékünk.

Az enantiomerizmus első észlelését 1848-ban a francia kémikus, Louis Pasteur végezte, aki a borkősav (akkoriban racémsavnak nevezett) enantiomer kristályainak keverékét vizsgálta. Mivel ez a sav a borok készítéséhez használt szőlőből származik, ezt a keveréket általános módon alkalmazták valamennyi molekula esetében.

Cipő és királisság

Először is, hogy a racém keverék legyen, két enantiomernek kell lennie (általában), ami azt sugallja, hogy mindkét molekula királis, és hogy tükörképeik nem képesek egymásra helyezni. Egy pár cipő ezt tökéletesen illusztrálja: nem számít, milyen keményen próbálta felül helyezni a bal oldali cipőt a jobb oldalon, ezek soha nem fognak illeszkedni.

Más szavakkal, a jobb cipő a polarizált fényt balra irányítja; míg a bal cipő jobbra mozog. Egy hipotetikus megoldásban, ahol a cipő a molekula, ha csak egyenes, királis cipő van, ez optikailag aktív. Ugyanez történik, ha csak bal oldali cipő van megoldásban.

Ha azonban ezer bal cipőt kevernek ezer jobb cipővel, akkor van egy racemikus keverék, amely szintén optikailag inaktív, mivel azok a eltérések, amelyekben a fény megy keresztül, belülről kiküszöbölik egymást.

Ha a cipő helyett golyók vagy akirális tárgyak lennének, lehetetlen lenne, hogy ezek racém keverékei létezzenek, mivel még enantiomerek párjaként sem képesek létezni.

Példák

Borkősav

A borkősav enantiomerei. Forrás: Dschanz

Visszatérve a borkősavhoz, ennek racém keveréke volt az első, amely ismert. A felső képen annak két enantiomerje látható, amelyek mindegyike képes "bal" vagy "jobb" morfológiai felületű kristályok kialakítására. A Pasteur mikroszkóppal és szigorú erőfeszítéssel sikerült elválasztani ezeket az enantiomer kristályokat egymástól.

Az L (+) és D (-) enantiomerek kristályai külön-külön mutatnak optikai aktivitást azáltal, hogy a polarizált fényt jobbra vagy balra tolják. Ha mindkét, azonos moláris arányú kristály feloldódik vízben, ennek eredményeként optikailag inaktív racemikus keveréket kapunk.

Vegye figyelembe, hogy mindkét enantiomernek két királis szénatomja van (négy különböző szubsztituenssel). L (+) helyzetben az OH-k a szénváz és a COOH-csoportok által alkotott sík mögött fekszenek; míg D (-) -ben ezek az OH a sík felett vannak.

Azok, akik borkősavat szintetizálnak, racém keveréket kapnak. Az L (+) enantiomer és a D (-) közötti elválasztáshoz királis felbontásra van szükség, amelyben az elegyet királis bázissal reagáltatva diasztereoizomer sókat kapnak, amelyeket frakcionált kristályosítással lehet elválasztani.

Kinin

A kinin molekula szerkezeti váza. Forrás: Benjah-bmm27.

A fenti példában a borkősav racém keverékére való utaláshoz általában (±) borkősavként írják. Tehát a kinin esetében (felső kép) (±) -kinin lesz.

A kinin izomerizációja bonyolult: négy királis szénatomot tartalmaz, tizenhat diasztereoizomert eredményezve. Érdekes, hogy annak két enantiomerje (az egyik sík felett az OH-val, a másik alatta) valójában diasztereoizomerek, mivel más királis szénatomok (az N atommal biciklusuk konfigurációjában) különböznek egymástól.

Most nehéz meghatározni, hogy a kinin melyik sztereoizomerje irányítja jobbra vagy balra a polarizált fényt.

Thalidomide

Talidomid enantiomerek. Forrás: vakcináló

A talidomid enantiomerjeit a fentiekben mutatjuk be. Csak egy királis szénből áll: az egyik, amely kapcsolódik a mindkét gyűrűt összekötő nitrogénhez (az egyik a ftálimid, a másik a gluteramid).

Az R enantiomerben (nyugtató tulajdonságokkal) a ftalimid gyűrű (a bal oldali) a sík fölé helyezkedik el; míg az S enantiomerben (mutagén tulajdonságokkal), lent.

A szem százaléka nem tudja, melyik kettő irányítja a fényt balra vagy jobbra. Ismert tény, hogy mindkét enantiomer 1: 1 vagy 50% -os keveréke képezi a racém keveréket (±) -talidomidot.

Ha csak a talidomidot hipnotikus nyugtatóként kívánja forgalmazni, akkor a racém keverékét a már említett királis felbontásnak kell alávetni, oly módon, hogy tiszta R enantiomert kapjon.

1,2-epoxi-propánt

1,2-epoxi-propán enantiomerek. Forrás: Gabriel Bolívar.

A felső képen az 1,2-epoxi-propán enantiomer párja van. Az R enantiomer jobbra tolja a polarizált fényt, míg az S enantiomer balra; vagyis az első az (R) - (+) - 1,2-epoxi-propán, és a második az (S) - (-) - 1,2-epoxi-propán.

A kettő racém keveréke ismét 1: 1 vagy 50% arányban (±) -1,2-epoxi-propánvá válik.

1-feniletilamin

Az 1-feniletil-amin enantiomerjei. Forrás: Gabriel Bolívar.

A fenti ábra egy másik racém keverék, amelyet az 1-feniletil-amin két enantiomerje képez. Az R enantiomer (R) - (+) - 1-feniletil-amin, és az S enantiomer (S) - (-) - 1-feniletil-amin; az egyik esetben a metil-csoport, CH ₃, rámutatva a sík az aromás gyűrű, a másik mutató alatta.

Vegye figyelembe, hogy ha a konfiguráció R, akkor néha egybeesik azzal a ténnyel, hogy az enantiomer a polarizált fényt jobbra forgatja; ez azonban nem mindig alkalmazandó, és általános szabályként nem vehető figyelembe.

Záró megjegyzés

A racém keverékek létezésének vagy hiányának szempontjából fontosabb a királis felbontásuk. Ez különösen vonatkozik azokra a vegyületekre, amelyek farmakológiai hatása az említett sztereoizomerizmustól függ; azaz az egyik enantiomer hasznos lehet a beteg számára, míg a másik befolyásolhatja azt.

Ez az oka annak, hogy ezeket a királis felbontásokat elválasztják a racém keverékek alkotóelemeiről, és így tiszta gyógyszerként képesek forgalomba hozni őket, káros szennyeződésektől mentesen.

Irodalom

1. Morrison, RT és Boyd, R, N. (1987). Szerves kémia. 5. kiadás. Szerkesztői Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10. kiadás). Wiley Plus.
4. Steven A. Hardinger. (2017). A szerves kémia szemléltetett szótára: racém keverék. UCLA Kémiai és Biokémiai Tanszék. Helyreállítva: chem.ucla.edu
5. Nancy Devino. (2019). Racemic keverék: Meghatározás és példa. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
6. James Ashenhurst. (2019). Sztereokémia és királisság: Mi a racém keverék? Helyreállítva: masterorganicchemistry.com
7. John C. Leffingwell. (2003). Királisság és bioaktivitás I.: Farmakológia.. Helyreállítva: leffingwell.com