ENANTIOMĒRI: RAKSTURLIELUMI, ĪPAŠĪBAS UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

The enantiomēri ir tie pairs (neorganiskie) organiskie savienojumi, kas sastāv no diviem spogulis attēlus nav superimposable viens uz otra. Ja notiek pretējais - piemēram, bumbas, golfa nūjas vai dakšas gadījumā - tie tiek uzskatīti par akhiāliem objektiem.

Termiņu chiralitāte izgudroja Viljams Thomsons (Lords Kelvins), kurš definēja, ka objekts ir hirāls, ja to nevar uzlikt ar spoguļattēlu. Piemēram, rokas ir hirāli elementi, jo kreisās rokas atspulgs, pat ja tā apgriežas, nekad nesakrīt ar oriģinālu.

Viens veids, kā to pierādīt, ir labās rokas novietošana virs kreisās puses, konstatējot, ka vienīgie pirksti, kas pārklājas, ir pa vidu. Faktiski vārds hirāls ir cēlies no grieķu vārda cheir, kas nozīmē "roka".

Augšējā attēlā esošās dakšas gadījumā, ja tās atstarojums būtu apgāzts, tā lieliski derētu zem oriģināla, kas tulkojumā ir kā akurāls objekts.

Asimetriska ogle

Kādai ģeometriskai formai atomu kopa jāuzskata par hirālu? Atbilde ir tetraedriska; tas ir, organiskam savienojumam oglekļa atomam ap to jābūt tetraedriskam izvietojumam. Tomēr, kaut arī tas attiecas uz lielāko daļu savienojumu, tas ne vienmēr notiek.

Lai šis hipotētiskais savienojums CW ₄ būtu hirāls, visiem aizvietotājiem jābūt atšķirīgiem. Ja tas tā nebūtu, pēc dažām rotācijām tetraedra atspoguļojums varētu pārklāties.

Tādējādi savienojums C (ABCD) ir hirāls. Kad tas notiek, oglekļa atoms, kas piestiprināts četriem dažādiem aizvietotājiem, ir pazīstams kā asimetrisks ogleklis (vai stereogēns ogleklis). Kad šis ogleklis tiek "apskatīts" spogulī, tā atstarojums un tas veido enantiomēru pāri.

Augšējā attēlā ir parādīti trīs savienojuma C (ABCD) enantiomēriskie pāri. Ņemot vērā tikai pirmo pāri, tā atspoguļojums nav pārklājams, jo, pārlokot, sakrīt tikai burti A un D, ​​bet ne C un B.

Kā citi enantiomēru pāri ir savstarpēji saistīti? Savienojums un tā pirmā enantiomēru pāra attēls ir pārējo pāra diasteromēri.

Citiem vārdiem sakot, diasteromēri ir tā paša savienojuma stereoizomēri, bet tie nav pašu refleksijas produkts; tas ir, tie nav jūsu spoguļattēls.

Praktisks veids, kā asimilēt šo jēdzienu, ir, izmantojot modeļus, no kuriem daži ir tik vienkārši, kā tie, kas samontēti ar anime bumbiņu, daži zobu bakstāmie un daži plastilīna masas, lai attēlotu atomus vai grupas.

Nomenklatūra

Mainot divu burtu vietu, tiek iegūts cits enantiomērs, bet, ja trīs burti tiek pārvietoti, darbība atgriežas sākotnējā savienojumā ar atšķirīgu telpisko orientāciju.

Tādā veidā, mainot divus burtus, rodas divi jauni enantiomēri un vienlaikus divi jauni sākotnējā pāra diastereomēri.

Tomēr kā jūs atšķirat šos enantiomērus viens no otra? Tas ir tad, kad rodas absolūtā RS konfigurācija.

Pētnieki, kas to ieviesa, bija Kahns, sers Kristofers Ingolds un Vladimirs Prelogs. Šī iemesla dēļ tā ir pazīstama kā Cahn-Ingold-Prelog notācijas sistēma (RS).

Secības noteikumi vai prioritātes

Kā piemērot šo absolūto iestatījumu? Pirmkārt, termins "absolūtā konfigurācija" attiecas uz precīzu aizvietotāju telpisko izvietojumu uz asimetriskās oglekļa. Tādējādi katram telpiskajam izvietojumam ir sava R vai S konfigurācija.

Augšējais attēls parāda divas enantiomēru pāra absolūtās konfigurācijas. Lai vienu no diviem apzīmētu kā R vai S, jāievēro secības vai prioritātes noteikumi:

1- Aizvietotājs ar vislielāko atomu skaitu ir tas, kuram ir visaugstākā prioritāte.

2 - molekula ir orientēta tā, ka zemākās prioritātes atoms vai grupa norāda aiz plaknes.

3- Tiek novilktas saišu bultiņas un novilkts aplis prioritātes dilstošā virzienā. Ja šis virziens ir vienāds pulksteņrādītāja virzienā, iestatījums ir R; ja tas ir pretēji pulksteņa rādītāja virzienam, tad iestatījums ir S.

Attēla gadījumā sarkanā sfēra, kas apzīmēta ar skaitli 1, atbilst aizvietotājam ar visaugstāko prioritāti utt.

Baltā lode, kurai ir skaitlis 4, gandrīz vienmēr atbilst ūdeņraža atomam. Citiem vārdiem sakot, ūdeņradis ir zemākās prioritātes aizvietotājs un tiek skaitīts pēdējais.

Absolūts konfigurācijas piemērs

In savienojuma augšējā attēlu (amino acid l-serīna), asimetriskais oglekļa ir šādiem aizvietotājiem: CH ₂ OH, H, COOH un NH ₂ .

Piemērojot iepriekšējos noteikumus par šo savienojumu, pie tam aizvietotâju augstākā prioritāte, ir NH ₂ , kam seko COOH un, visbeidzot, CH ₂ OH. Ar ceturto aizvietotāju saprot H.

COOH grupa ir prioritāte pār CH ₂ OH, jo oglekļa formas trīs ķīlu zīmes ar skābekļa atomiem (O, O, O), kamēr citas formas tikai viens ar OH (H, H, O).

Enantiomēru raksturojums

Enantiomēriem trūkst simetrijas elementu. Šie elementi var būt plakne vai simetrijas centrs.

Ja tie atrodas molekulārajā struktūrā, ir ļoti iespējams, ka savienojums ir helāli un tāpēc nevar veidot enantiomērus.

Īpašības

Enantiomēru pāriem ir vienādas fizikālās īpašības, piemēram, viršanas temperatūra, kušanas temperatūra vai tvaika spiediens.

Tomēr īpašība, kas tos atšķir, ir spēja pagriezt polarizētu gaismu, vai kas ir tas pats: katram enantiomēram ir savas optiskās aktivitātes.

Enantiomēri, kas rotē polarizēto gaismu pulksteņrādītāja virzienā, iegūst (+) konfigurāciju, savukārt tie, kas pagriež to pretēji pulksteņrādītāja virzienam, iegūst (-) konfigurāciju.

Šīs rotācijas nav atkarīgas no aizvietotāju telpiskā izvietojuma uz asimetriskās oglekļa. Līdz ar to savienojums ar R vai S konfigurāciju var būt (+) un (-).

Turklāt, ja gan (+), gan (-) enantiomēru koncentrācijas ir vienādas, polarizētā gaisma nenovirzās no ceļa un maisījums ir optiski neaktīvs. Kad tas notiek, maisījumu sauc par racēmisku maisījumu.

Savukārt telpiskais izvietojums nosaka šo savienojumu reaktivitāti pret stereospecifiskiem substrātiem. Šīs stereospecifiskuma piemērs ir enzīmu gadījumā, kuri var darboties tikai uz noteiktu enantiomēru, bet ne uz tā spoguļattēlu.

Piemēri

Starp daudziem iespējamiem enantiomēriem ir šādi trīs savienojumi:

Talidomīds

Kurai no abām molekulām ir S konfigurācija? Kreisais. Uz prioritāti kārtība ir šāda: pirmkārt, slāpekļa atomu, otrais karbonilgrupu (C = O), un trešais metilēngrupu (CH ₂ -).

Dodoties cauri grupām, izmantojiet pulksteņa rādītāja virzienā (R); tomēr, tā kā ūdeņradis norāda no plaknes, no aizmugures leņķa redzamā konfigurācija faktiski atbilst S, savukārt, ja ir labajā pusē esošā molekula, ūdeņradis (ar zemāko prioritāti) norāda vienu reizi atpakaļ no lidmašīnas.

Salbutamols un limonēns

Kura no abām molekulām ir R enantiomērs: augšējā vai apakšējā? Abās molekulās asimetriskā ogle ir saistīta ar OH grupu.

Secību prioritātēm zemāk, ka molekulas izveido tādējādi dod: vispirms OH, otrais aromātiskais gredzens un trešais grupa CH ₂ -NH - C (CH ₃ ) ₃ .

Ejot cauri grupām, pulksteņrādītāja virzienā tiek uzvilkts aplis; tāpēc tas ir R enantiomērs, tātad apakšējā molekula ir R enantiomērs, bet augšējā - S.

Savienojuma (R) - (+) - limonēna un (S) - (-) - limonēna gadījumā atšķirības ir to avotos un smakās. R enantiomēram ir raksturīga apelsīnu smarža, savukārt S enantiomēram ir citrona smarža.

Atsauces

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organiskā ķīmija. (Desmitais izdevums, 188.-311. Lpp.) Wiley Plus.
2. Fransiss A. Kerijs. Organiskā ķīmija. Stereoķīmijā. (Sestais izdevums, 288.-301. Lpp.). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (2010. gada 1. augusts). Dakšas spoguļa atspoguļojums. : Saņemts 2018. gada 17. aprīlī no: flickr.com
4. GP sūna. Stereoķīmijas pamatterminoloģija (IUPAC 1996. gada ieteikumi) Tīrā un lietišķā ķīmija, 68. sējums, 12. izdevums, 2193–2222. Lpp., ISSN (tiešsaistē) 1365-3075, ISSN (drukāt) 0033–4545, DOI: doi.org
5. Nedēļas arhīva molekula. (2014. gada 1. septembris). Talidomīds. Saņemts 2018. gada 17. aprīlī no: acs.org
6. Džordi attēls. (2011. gada 29. jūlijs). R un S konfigurāciju piešķiršana hirālajam centram. . Saņemts 2018. gada 17. aprīlī no vietnes: commons.wikimedia.org