RASĒMISKAIS MAISĪJUMS: HIRĀLITĀTE, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Racēmisks maisījums vai racemāts tiek vienu sastāv no divām enantiomēru vienādās daļās un kas tādējādi ir optiski neaktīvs. Šī optiskā aktivitāte attiecas uz jūsu risinājumu spēju pagriezt pulksteņrādītāja kustības virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam polarizētas gaismas staru kūli, kas pārvietojas pa tiem vienā virzienā.

Enantiomēram ir iespēja pagriezt polarizētu gaismu, teiksim, pa kreisi (ar kreiso roku), tāpēc tā tīrais šķīdums būs optiski aktīvs. Tomēr, ja tam sāk pievienot enantiomēru, kas pagriež gaismu pa labi (pagriežot pa labi), tā optiskā aktivitāte samazināsies, līdz tas tiek deaktivizēts.

Vīnogu puduri, kuriem ir radniecība ar racēmiskiem maisījumiem, kas pārsniedz etimoloģiju. Avots: Pexels.

Kad tas notiek, tiek teikts, ka ir vienāds daudzums pagriežamo un dekstrotorējošo enantiomēru; Ja molekula pagriež polarizēto gaismu pa kreisi, tās iedarbība tiks nekavējoties atcelta, kad tā "paklups" uz citu molekulu, kas to pagriež pa labi. Un tā tālāk. Tāpēc mums būs racēmisks maisījums.

Pirmo enantiomerismu pamanīja 1848. gadā franču ķīmiķis Luiss Pasteurs, kurš pētīja vīnskābes (tolaik to sauca par racēmskābi) enantiomēru kristālu maisījumu. Tā kā šī skābe nāca no vīnogām, kuras tika izmantotas vīnu pagatavošanai, šo maisījumu vispārīgi piemēroja visām molekulām.

Kurpes un chirality

Pirmkārt, lai būtu racemisks maisījums, jābūt diviem enantiomēriem (parasti), kas nozīmē, ka abas molekulas ir hirālas un ka to spoguļattēli nav pārklājami. Kurpju pāris to lieliski parāda: neatkarīgi no tā, cik grūti mēģināt labās puses kreiso kurpīti uzlikt virsū, tās nekad nederēs.

Labā kurpe, citiem vārdiem sakot, novirza polarizēto gaismu pa kreisi; kamēr kreisā kurpe pārvietojas pa labi. Hipotētiskā risinājumā, kur kurpes ir molekulas, ja ir tikai taisni, hirāli apavi, tas būs optiski aktīvs. Tas pats notiks, ja šķīdumā būs tikai kreisās kurpes.

Tomēr, ja ir tūkstoš kreiso kurpju, kas sajauktas ar tūkstoš labajām kurpēm, tad ir racēmisks maisījums, kas arī ir optiski neaktīvs, jo novirzes, kuras gaisma iziet tā iekšpusē, viena otru izsvītro.

Ja apavu vietā tās būtu bumbiņas, objekti, kas ir arhirali, tad šo racemisko maisījumu nebūtu iespējams pastāvēt, jo tie pat nespētu pastāvēt kā enantiomēru pāri.

Piemēri

Vīnskābe

Vīnskābes enantiomēri. Avots: Dschanz

Atgriežoties pie vīnskābes, tās rasēmiskais maisījums bija pirmais, kas bija pazīstams. Augšējā attēlā ir redzami tā divi enantiomēri, no kuriem katrs spēj veidot kristālus ar “kreiso” vai “labo” morfoloģisko virsmu. Pasteuram, izmantojot mikroskopu un stingras pūles, izdevās šos enantiomēros kristālus atdalīt viens no otra.

L (+) un D (-) enantiomēru kristāli atsevišķi parāda optisko aktivitāti, attiecīgi novirzot polarizēto gaismu pa labi vai pa kreisi. Ja abi kristāli vienādās molās proporcijās izšķīst ūdenī, rezultātā tiek iegūts optiski neaktīvs racēmisks maisījums.

Ņemiet vērā, ka abiem enantiomēriem ir divi hirāli oglekļa atomi (ar četriem dažādiem aizvietotājiem). L (+), OHs atrodas aiz plaknes, ko veido oglekļa skelets un COOH grupas; atrodoties D (-), šie OH atrodas virs minētās plaknes.

Tie, kas sintezē vīnskābi, iegūs racēmisku maisījumu. Lai atdalītu L (+) enantiomēru no D (-), nepieciešama hirāla izšķirtspēja, kurā šo maisījumu reaģē ar hirālo bāzi, iegūstot diastereoizomērus sāļus, kurus var atdalīt ar frakcionētu kristalizāciju.

Hinīns

Hinīna molekulas struktūras skelets. Avots: Benjah-bmm27.

Iepriekš minētajā piemērā, lai atsauktos uz vīnskābes racēmisku maisījumu, to parasti raksta kā (±) -kārskābi. Tādējādi hinīna gadījumā (augšējais attēls) tas būs (±) -kinīns.

Hinīna izomerisms ir sarežģīts: tajā ir četri hirāli oglekļi, kas rada sešpadsmit diastereoizomērus. Interesanti, ka divi tā enantiomēri (viens ar OH ir virs plaknes, otrs zem tā) faktiski ir diastereoizomēri, jo tie atšķiras no citu hirālo oglekļa atomu konfigurācijas (tie, kas ir biciklo ar N atomu).

Tagad ir grūti noteikt, kurš no hinīna stereoizomēriem novirzīs polarizēto gaismu pa labi vai pa kreisi.

Talidomīds

Talidomīda enantiomēri. Avots: Vaccinationist

Talidomīda enantiomēri ir parādīti iepriekš. Tam ir tikai viens hirālais ogleklis: tas, kas ir saistīts ar slāpekli, kas savieno abus gredzenus (viens ir ftalimīds, otrs - gluteramīds).

R enantiomērā (ar sedatīvām īpašībām) ftalimīda gredzens (kreisajā pusē esošais) ir orientēts virs plaknes; atrodoties S enantiomērā (ar mutagēnām īpašībām), zemāk.

Acs procentam nav zināms, kurš no abiem novirza gaismu pa kreisi vai pa labi. Ir zināms, ka abu enantiomēru maisījums 1: 1 vai 50% veido racēmisko maisījumu (±) -talidomīdu.

Ja jūs vēlaties tirgot talidomīdu tikai kā hipnotisku nomierinošu līdzekli, tā racēmiskajam maisījumam obligāti jāpiemēro jau pieminētā hirālā izšķirtspēja tādā veidā, lai iegūtu tīru R enantiomēru.

1,2-epoksipropāns

1,2-epoksipropāna enantiomēri. Avots: Gabriel Bolívar.

Attēla augšējā daļā ir 1,2-epoksipropāna enantiomēru pāris. R enantiomērs novirza polarizētu gaismu pa labi, bet S enantiomērs to novirza pa kreisi; tas ir, pirmais ir (R) - (+) - 1,2-epoksipropāns, un otrais ir (S) - (-) - 1,2-epoksipropāns.

Abu racēmiskais maisījums atkal attiecībā 1: 1 vai 50% kļūst par (±) -1,2-epoksipropānu.

1-feniletilamīns

1-feniletilamīna enantiomēri. Avots: Gabriel Bolívar.

Attēlā parādīts vēl viens racemisks maisījums, ko veido divi 1-feniletilamīna enantiomēri. R enantiomērs ir (R) - (+) - 1-feniletilamins, un S enantiomērs ir (S) - (-) - 1-feniletilamīns; vienā ir metilgrupa, CH ₃ , kas vērsta uz aromātiskā gredzena plakni, bet otrā - zem tā.

Ņemiet vērā: ja konfigurācija ir R, tā dažreiz sakrīt ar faktu, ka enantiomērs pagriež polarizēto gaismu pa labi; tomēr tas ne vienmēr ir piemērojams un to nevar uzskatīt par vispārēju noteikumu.

Noslēguma komentārs

Svarīgāka par to, vai ir vai nav racēmisko maisījumu, ir to hirālā izšķirtspēja. Tas jo īpaši attiecas uz savienojumiem, kuru farmakoloģiskā iedarbība ir atkarīga no minētā stereoizomēra; tas ir, viens enantiomērs var būt labvēlīgs pacientam, bet otrs to var ietekmēt.

Tieši tāpēc šīs hirālās izšķirtspējas tiek izmantotas, lai rasemiskos maisījumus atdalītu savos komponentos un tādējādi spētu tos tirgot kā tīras zāles, kas nesatur kaitīgus piemaisījumus.

Atsauces

1. Morisons, RT un Boids, R., N. (1987). Organiskā ķīmija. 5. izdevums. Redakcijas Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10. izdevums.). Wiley Plus.
4. Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas vārdnīca: Rasēmiskais maisījums. UCLA Ķīmijas un bioķīmijas katedra. Atgūts no: chem.ucla.edu
5. Nensija Devino. (2019. gads). Rasēmiskais maisījums: definīcija un piemērs. Pētījums. Atgūts no: study.com
6. Džeimss Ašenhursts. (2019. gads). Stereoķīmija un hirālitāte: kāds ir rasēmiskais maisījums? Atgūts no: masterorganicchemistry.com
7. Džons C. Lefingevels. (2003). Chirality & Bioactivity I .: Farmakoloģija. . Atgūts no: leffingwell.com