ENANTIOMERI: CARACTERISTICI, PROPRIETĂȚI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cei Enantiomerii sunt acele perechi (anorganici) compuși organici care constau din două imagini în oglindă nu sunt una superpozabile pe cealaltă. Când se întâmplă opusul - de exemplu, în cazul unei mingi, a unui club de golf sau a unei furci - se spune că sunt obiecte achirale.

Termenul de chiralitate a fost inventat de William Thomson (Lord Kelvin), care a definit că un obiect este chiral dacă nu poate fi suprapus cu imaginea sa în oglindă. De exemplu, mâinile sunt elemente chirale, deoarece reflectarea mâinii stângi, chiar dacă se întoarce, nu va coincide niciodată cu originalul.

O modalitate de a demonstra acest lucru este plasând mâna dreaptă peste stânga, constatând că singurele degete care se suprapun sunt cele din mijloc. De fapt, cuvântul chiral derivă din cuvântul grecesc cheir, care înseamnă „mână”.

În cazul furculiței din imaginea superioară, dacă reflectarea acesteia s-ar întoarce, s-ar încadra perfect sub original, ceea ce se traduce ca un obiect achiral.

Carbon asimetric

Ce formă geometrică trebuie să fie considerate un chiral? Răspunsul este tetraedric; adică pentru un compus organic atomul de carbon trebuie să aibă un aranjament tetraedru în jurul lui. Cu toate acestea, deși acest lucru se aplică majorității compușilor, acest lucru nu este întotdeauna cazul.

Pentru ca acest compus ipotetic CW _{4 să} fie chiral, toți substituenții trebuie să fie diferiți. Dacă nu ar fi în acest fel, reflectarea tetraedrului s-ar putea suprapune după unele rotații.

Astfel, compusul C (ABCD) este chiral. Când se întâmplă acest lucru, atomul de carbon atașat la patru substituenți diferiți este cunoscut ca un carbon asimetric (sau carbon stereogenic). Când acest carbon este „privit” în oglindă, reflectarea lui și aceasta alcătuiesc perechea enantiomerică.

Ilustrat în imaginea superioară sunt trei perechi enantiomerice de compus C (ABCD). Având în vedere doar prima pereche, reflectarea sa nu este suprapusă, deoarece la întoarcerea literelor A și D coincid, dar nu și C și B.

Cum se leagă celelalte perechi de enantiomeri între ele? Compusul și imaginea sa a primei perechi enantiomerice sunt diasteromeri ale celorlalte perechi.

Cu alte cuvinte, diasteromerii sunt stereoizomeri ai aceluiași compus, dar fără a fi produsul propriei reflecții; adică nu sunt imaginea ta în oglindă.

O modalitate practică de asimilare a acestui concept este folosirea unor modele, unele dintre acestea la fel de simple precum cele asamblate cu o minge anime, unele scobitori și unele mase de plastilină pentru a reprezenta atomii sau grupurile.

Nomenclatură

Schimbarea locului a două litere produce un alt enantiomer, dar dacă trei litere sunt mutate, operația revine la compusul original cu o orientare spațială diferită.

În acest fel, schimbarea a două litere dă naștere la doi noi enantiomeri și, în același timp, la două diastereomere noi ale perechii inițiale.

Totuși, cum diferențiați aceste enantiomeri unul de celălalt? Acest lucru este atunci când apare configurația absolută RS.

Cercetătorii care au implementat-o ​​au fost Cahn, Sir Christopher Ingold și Vladimir Prelog. Din acest motiv este cunoscut sub numele de sistemul de notare Cahn-Ingold-Prelog (RS).

Reguli sau priorități de secvență

Cum să aplici această setare absolută? În primul rând, termenul „configurație absolută” se referă la aranjamentul spațial exact al substituenților pe carbonul asimetric. Astfel, fiecare aranjament spațial are propria configurație R sau S.

Imaginea de sus ilustrează două configurații absolute pentru o pereche de enantiomeri. Pentru a desemna unul dintre cele două drept R sau S, trebuie respectate regulile de secvențare sau prioritate:

1- Substituentul cu cel mai mare număr atomic este cel cu cea mai mare prioritate.

2- Molecula este orientată astfel încât atomul cu prioritate cea mai mică sau grupul să fie în spatele planului.

3- Săgețile legăturilor sunt desenate și un cerc este desenat în direcția descendentă a priorității. Dacă această direcție este aceeași în sensul acelor de ceasornic, setarea este R; dacă este în sens invers acelor de ceasornic, atunci setarea este S.

În cazul imaginii, sfera roșie marcată cu numărul 1 corespunde substituentului cu cea mai mare prioritate, etc.

Sfera albă, cea cu numărul 4, corespunde aproape întotdeauna atomului de hidrogen. Cu alte cuvinte, hidrogenul este substituentul cu cea mai mică prioritate și este numărat ultima.

Exemplu de configurare absolută

În compusul din imaginea superioară (aminoacizi l-serină), carbonul asimetric are următorii substituenți: CH ₂ OH, H, COOH și NH ₂ .

Aplicând regulile anterioare pentru acest compus, substituentul cu cea mai mare prioritate este NH ₂ , urmată de COOH și, în sfârșit, CH ₂ OH. Al patrulea substituent este înțeles a fi H.

Gruparea COOH are prioritate asupra CH ₂ OH, deoarece formele de carbon trei legături cu atomii de oxigen (O, O, O), în timp ce alte forme numai una cu OH (H, H, O).

Caracteristicile enantiomerilor

Enantiomerii nu au elemente de simetrie. Aceste elemente pot fi fie planul, fie centrul de simetrie.

Când acestea sunt prezente în structura moleculară, este foarte probabil ca compusul să fie achiral și, prin urmare, să nu poată forma enantiomeri.

Proprietăți

O pereche de enantiomeri prezintă aceleași proprietăți fizice, cum ar fi punctul de fierbere, punctul de topire sau presiunea vaporilor.

Cu toate acestea, o proprietate care le diferențiază este capacitatea de a roti lumina polarizată sau ceea ce este același: fiecare enantiomer are propriile activități optice.

Enantiomerii care rotesc lumina polarizată în sensul acelor de ceasornic dobândesc configurația (+), în timp ce cei care o rotesc în sens invers acelor de ceasornic achiziționează configurația (-).

Aceste rotații sunt independente de dispunerea spațială a substituenților pe carbonul asimetric. În consecință, un compus de configurație R sau S poate fi (+) și (-).

În plus, dacă concentrațiile ambelor enantiomeri (+) și (-) sunt egale, lumina polarizată nu se abate de la calea sa și amestecul este optic inactiv. Când se întâmplă acest lucru, amestecul se numește amestec racemic.

La rândul său, aranjamentele spațiale guvernează reactivitatea acestor compuși față de substraturile stereospecifice. Un exemplu de această stereospecificitate apare în cazul enzimelor, care pot acționa doar asupra unui anumit enantiomer, dar nu și asupra imaginii sale în oglindă.

Exemple

Dintre numeroase enantiomere posibile, sunt exemplificați următorii trei compuși:

Thalidomide

Care dintre cele două molecule are configurația S? Cel din stânga. Ordinea de prioritate este după cum urmează: în primul rând atomul de azot, a doua grupa carbonil (C = O), iar al treilea gruparea metilen (CH ₂ -).

Când parcurgeți grupurile, utilizați direcția acelor de ceasornic (R); cu toate acestea, din moment ce hidrogenul se îndreaptă în plan, configurația văzută din unghiul din spate corespunde efectiv S, în timp ce în cazul moleculei din dreapta, hidrogenul (cel cu cea mai mică prioritate) punctează o dată a avionului.

Salbutamol și limonen

Care dintre cele două molecule este enantiomerul R: partea de sus sau de jos? În ambele molecule, carbonul asimetric este legat de grupa OH.

Stabilirea ordinii priorităților pentru molecula de mai jos , care dă după cum urmează: în primul rând OH, al doilea inel aromatic și a treia grupare CH ₂ - NH-C (CH ₃ ) ₃ .

Trecând prin grupuri, se desenează un cerc în sensul acelor de ceasornic; prin urmare, este enantiomerul R. Astfel, molecula de jos este enantiomerul R, iar cel de sus S.

În cazul compusului (R) - (+) - limonen și (S) - (-) - limonen, diferențele sunt în sursele și mirosurile lor. Enantiomerul R se caracterizează prin a avea un miros de portocaliu, în timp ce enantiomerul S are un miros de lămâie.

Referințe

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Chimie organica. (Ediția a X-a, p. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Chimie organica. În Stereochimie. (Ediția a șasea, pp. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1 august 2010). Reflectarea oglinzii furcii : Preluat pe 17 aprilie 2018, de la: flickr.com
4. GP Moss. Terminologia de bază a stereochimiei (Recomandări IUPAC 1996) Chimie pură și aplicată, Volumul 68, Numărul 12, Pagini 2193–2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Tipărire) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molecula arhivei săptămânii. (1 septembrie 2014). Thalidomide. Preluat pe 17 aprilie 2018, de la: acs.org
6. Jordi picart. (29 iulie 2011). Alocarea configurațiilor R și S unui centru chiral. . Preluat pe 17 aprilie 2018, de pe: commons.wikimedia.org