ENANTIOMERI: KARAKTERISTIKE, SVOJSTVA I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

A enantiomeri su oni parovi (anorganskih) organski spojevi koji se sastoje od dviju zrcalne slike ne mogu preklopiti su jedan na drugi. Kad se dogodi suprotno - na primjer, u slučaju lopte, golf kluba ili vilice - kažu da su ahiralni objekti.

Izraz kiralnost skovao je William Thomson (Lord Kelvin), koji je definirao da je objekt kiralni ako se ne može nadići njegovom zrcalnom slikom. Na primjer, ruke su kiralni elementi, jer odraz lijeve ruke, čak i ako se okrene, nikada neće odgovarati originalu.

Jedan od načina da se to pokaže je stavljanje desne ruke na lijevu, utvrdivši da su jedini prsti koji se preklapaju u sredini. U stvari, riječ kiral potječe od grčke riječi cheir, što znači "ruka".

U slučaju vilice na gornjoj slici, ako bi se njen odraz preokrenuo, savršeno bi se uklapao u izvornik, što u prijevodu znači ahiralni objekt.

Asimetrični ugljik

Koji se geometrijski oblik mora skup atoma smatrati kiralnim? Odgovor je tetraedarski; to jest, za organski spoj ugljikov atom mora imati tetraedarski raspored oko sebe. Međutim, iako se to odnosi na većinu spojeva, to nije uvijek slučaj.

Za ovaj hipotetski Spoj CW _{4 u} biti kiralan, svi supstituenti moraju biti različiti. Da nije tako, odraz tetraedra mogao bi se preklapati nakon nekih rotacija.

Dakle, spoj C (ABCD) je kiralni. Kad se to dogodi, ugljikov atom vezan za četiri različita supstituenta poznat je kao asimetrični ugljik (ili stereogeni ugljik). Kad se ovaj ugljik "pogleda" u ogledalo, njegov se odraz i to čine enantiomerni par.

Na gornjoj slici su prikazana tri enantiomerna para spoja C (ABCD). Uzimajući u obzir samo prvi par, njegov odraz nije superponiran, jer kada se okreću samo se slova A i D podudaraju, ali ne i C i B.

Kako su ostali parovi enantiomera međusobno povezani? Spoj i njegova slika prvog enantiomernog para su dijasteromeri drugih parova.

Drugim riječima, dijasteromeri su stereoizomeri istog spoja, ali bez produkta vlastitog razmišljanja; to jest da nisu vaša zrcalna slika.

Praktični način asimilacije ovog koncepta je korištenjem modela, od kojih su neki jednostavni poput onih sastavljenih od anime kuglice, nekih čačkalica i neke mase plastelina koji predstavljaju atome ili skupine.

Nomenklatura

Promjenom mjesta dvaju slova nastaje drugi enantiomer, ali ako se pomiču tri slova, operacija se vraća izvornom spoju s drugačijom prostornom orijentacijom.

Na taj način, promjenom dva slova nastaju dva nova enantiomera i istodobno dva nova dijastereomera početnog para.

Međutim, kako razlikujete ove enantiomere jedan od drugog? Tada nastaje apsolutna RS konfiguracija.

Istraživači koji su ga provodili bili su Cahn, sir Christopher Ingold i Vladimir Prelog. Iz tog razloga je poznat kao Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS).

Pravila ili prioriteti slijeda

Kako primijeniti ovu apsolutnu postavku? Prvo, pojam "apsolutna konfiguracija" odnosi se na točan prostorni raspored supstituenata na asimetričnom ugljiku. Dakle, svaki prostorni raspored ima svoju R ili S konfiguraciju.

Gornja slika ilustrira dvije apsolutne konfiguracije za par enantiomera. Za označavanje jednog od ova dva kao R ili S, moraju se pridržavati pravila sekvenciranja ili prioriteta:

1- Supstituent s najvećim atomskim brojem je onaj s najvećim prioritetom.

2- Molekula je orijentirana tako da atom ili skupina s najnižim prioritetom pokazuju iza ravnine.

3- Putaju se strelice veza i crta se krug u silaznom prioritetnom smjeru. Ako je ovaj smjer isti u smjeru kazaljke na satu, podešavanje je R; ako je u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, tada je postavka S.

U slučaju slike, crvena sfera označena brojem 1 odgovara supstituentu s najvišim prioritetom, i tako dalje.

Bijela sfera, ona s brojem 4, gotovo uvijek odgovara atomu vodika. Drugim riječima, vodik je supstituent s najnižim prioritetom i broji se posljednji.

Primjer apsolutne konfiguracije

U spoju na gornjoj slici (aminokiselina L-serin), asimetrični ugljik ima sljedeće supstituente: CH ₂ OH, H, COOH i NH ₂.

Primjenom prethodnih pravila za taj spoj, supstituent najvišeg prioriteta NH ₂, zatim COOH i, konačno, CH ₂ OH. Četvrti supstituent podrazumijeva se H.

COOH skupina ima prednost nad CH ₂ OH, jer je ugljik-tri veze s atomima kisika (O, O, O), a drugi oblici samo jedan s OH (H, H, O).

Karakteristike enantiomera

U enantiomerima nedostaju elementi simetrije. Ti elementi mogu biti ili ravnina ili središte simetrije.

Kad su prisutni u molekularnoj strukturi, vrlo je vjerojatno da je spoj ahiralni i da stoga ne može tvoriti enantiomere.

Svojstva

Par enantiomera ima ista fizička svojstva, poput vrelišta, tališta ili tlaka pare.

Međutim, svojstvo koje ih razlikuje je sposobnost rotiranja polarizirane svjetlosti, ili ono što je isto: svaki enantiomer ima svoje optičke aktivnosti.

Enantiomeri koji rotiraju polarizirano svjetlo u smjeru kazaljke na satu stječu (+) konfiguraciju, dok oni koji ga okreću u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, stječu (-) konfiguraciju.

Ove rotacije su neovisne o prostornom rasporedu supstituenata na asimetričnom ugljiku. Prema tome, spoj R ili S konfiguracije može biti (+) i (-).

Uz to, ako su koncentracije i (+) i (-) enantiomera jednake, polarizirana svjetlost ne odstupa od putanje i smjesa je optički neaktivna. Kad se to dogodi, smjesa se naziva racemična smjesa.

S druge strane, prostorni aranžmani reguliraju reaktivnost ovih spojeva prema stereospecifičnim supstratima. Primjer ove stereospecifičnosti pojavljuje se u slučaju enzima, koji mogu djelovati samo na određeni enantiomer, ali ne i na njegovu zrcalnu sliku.

Primjeri

Od mnogih mogućih enantiomera su slijedeća tri spoja:

talidomid

Koja od dvije molekule ima S konfiguraciju? Onaj s lijeve strane. Redoslijed prioriteta je sljedeći: prvo dušikov atom, drugi karbonilnu skupinu (C = O), a treći na metilensku skupinu (-CH ₂ -).

Kada prolazite kroz grupe, koristite se u smjeru kazaljke na satu (R); međutim, budući da vodik pokazuje iz ravnine, konfiguracija viđena iz stražnjeg kuta zapravo odgovara S, dok u slučaju molekule s desne strane, vodik (onaj s najnižim prioritetom) vraća se jednom ravnine.

Salbutamol i limonen

Koja je od dvije molekule R enantiomer: vrh ili dno? U obje molekule asimetrični ugljik povezan je s OH skupinom.

Utvrđivanje reda prioriteta za molekule koja daje ispod ovako: prvo se OH, drugi aromatski prsten, a treća skupina CH ₂ NH - C (CH ₃) ₃.

Prolazeći kroz grupe, u smjeru kazaljke na satu crta se krug; dakle, to je R enantiomer. Dakle, donja molekula je R enantiomer, a gornja S.

U slučaju spoja (R) - (+) - limonen i (S) - (-) - limonen, razlike su u njihovim izvorima i mirisima. R enantiomer se odlikuje mirisom naranče, dok S enantiomer miris limuna.

Reference

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organska kemija. (Deseto izdanje, str. 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organska kemija. U stereokemiji. (Šesto izd., Str. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1. kolovoza 2010.). Zrcalo ogledala vilice.: Preuzeto 17. travnja 2018. s: flickr.com
4. GP Moss. Osnovna terminologija stereokemije (Preporuke IUPAC-a 1996.) Čista i primijenjena kemija, svezak 68, broj 12, stranice 2193–2222, ISSN (online) 1365–3075, ISSN (ispis) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molekula arhiva tjedna. (1. rujna 2014.). Talidomid. Preuzeto 17. travnja 2018. s: acs.org
6. Jordi picart. (29. srpnja 2011.). Dodjeljivanje R i S konfiguracija kiralnom centru., Preuzeto 17. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org