Su epimeri su dijastereoizomeri u kojima je samo jedan od njegovih akiralnih centara razlikuje od prostorne konfiguracije; za razliku od enantiomera, gdje svi ahiralni centri imaju različitu konfiguraciju i predstavljaju par zrcalnih slika koje se ne mogu jedna na drugu.
Ostali dijastereoizomeri (na primjer geometrijski izomeri) mogu imati više od dva centra s različitim konfiguracijama. Dakle, veliki postotak stereoizomera su dijastereoizomeri; dok su epimeri mnogo manje, ali ne iz tog razloga, manje važni.
Izvor: Gabriel Bolívar
Pretpostavimo strukturu s kostrom crnih atoma povezanih sa slovima A, B, C i D (gornja slika). Točkasta linija predstavlja ogledalo, pokazujući da par gore navedenih molekula nije enantiomer, jer su svi njihovi kiralni centri jednake konfiguracije; osim, prvog središta, povezanog s slovima B i D.
Molekula na lijevoj strani ima slovo D okrenuto s desne strane, dok je molekulsko slovo D s desne strane okrenuto prema lijevoj strani. Da biste saznali kakva će biti njihova konfiguracija, koristite Cahn-Ingold-Prelog sustav (RS).
Karakteristike epimera
Glavna karakteristika epimera leži isključivo u ahiralnom (ili stereogenom) centru. Promjena prostorne orijentacije D i B može uzrokovati stabilnije ili nestabilnije konformiste; to jest, rotacije pojedinačnih veza uzrokuju da se dva atoma ili skupine glomaznih atoma sastaju ili odmaknu.
Iz ove perspektive, jedan epimer može biti mnogo stabilniji od drugog. Ona koja rotacijom svojih veza stvara stabilnije strukture bit će epimer s najvećom tendencijom formiranja u ravnoteži.
Vraćajući se slovima, D i B mogu biti vrlo glomazni, dok je C mali atom. Tada je epimer s desne strane stabilniji jer D i C nalaze se lijevo od prva dva središta pate od manje stericke prepreke.
Mikroskopsko to postaje karakteristika za par razmatranih epimera; ali makroskopski su razlike naglašene i, na primjer, imaju različite točke taljenja, indekse loma, NMR spektre (pored mnogih drugih svojstava).
Ali na području biologije i enzimskih kataliziranih reakcija, epimeri se ovdje još više razlikuju; jedan se tijelo može metabolizirati, a drugi ne može.
Trening
Kako nastaju epimeri? Kroz kemijsku reakciju koja se naziva epimerizacija. Ako se oba epimera ne razlikuju u stabilnosti, uspostavlja se ravnoteža epimerizacije koja nije ništa drugo do interkoverzija:
EpA <=> EpB
Gdje je EpA epimer A, a EpB epimer B. Ako je jedan od njih mnogo stabilniji od drugog, on će imati veću koncentraciju i uzrokovat će ono što je poznato kao mutarotacija; to jest, moći će mijenjati smjer polariziranog snopa svjetlosti.
Epimerizacija možda nije ravnotežna i stoga nepovratna. U tim slučajevima se dobiva racemična smjesa dijastereoizomera EpA / EpB.
Sintetički put epimera varira ovisno o uključenim reagensima, reakcijskom mediju i procesnim varijablama (upotreba katalizatora, tlaka, temperature itd.).
Iz tog razloga formiranje svakog para epimera mora se proučavati pojedinačno od ostalih; svaki sa svojim kemijskim mehanizmima i sustavima.
tautomerizacije
Između svih procesa stvaranja epimera, tautomerizacija dva dijastereoizomera može se smatrati općim primjerom.
Sastoji se od ravnoteže u kojoj molekula prihvaća ketonski (C = O) ili enol (C-OH) oblik. Jednom kada se ketonski oblik obnavlja, mijenja se konfiguracija ugljika uz karbonilnu skupinu (ako je kiralna), stvarajući par epimera.
Primjer gore navedenog je par cis-dekalon i trans-dekalon.
Izvor: Jü, iz Wikimedia Commons
Struktura cis-dekalona prikazana je gore. H atomi su na vrhu dva prstena; dok je u transdekalonu jedan iznad prstenova, a drugi ispod. Ugljik lijevo od C = O grupe je kiralno središte, i stoga, ono koje razlikuje epimere.
Primjeri
Glukozni anomeri
Izvor: miguelferig, iz Wikimedia Commons
Na gornjoj slici imamo furanove prstenove dvaju anomera D-glukoze: α i β. Iz prstenova se vidi da se OH skupine ugljika 1 nalaze ili u istom smjeru kao i susjedni OH, u α anomeru ili u suprotnim smjerovima, kao u β anomeru.
Fisher-ove projekcije oba anomera (s desne strane slike) čine razliku između dva epimera, koji su i sami anomeri, još jasnije. Međutim, dva α anomera mogu imati različitu prostornu konfiguraciju jednog od drugog ugljika, i stoga su epimeri.
U C-1 Fisherove projekcije za α anomer, OH grupa "gleda" udesno, dok u β anomeru "gleda" s lijeve strane.
Izomeri mentola
Izvor: Roland Mattern, putem Wikimedia Commonsa
Slika prikazuje sve stereoizomere molekule mentola. Svaki stupac predstavlja par enantiomera (pažljivo promatrajte), dok redovi odgovaraju dijastereoizomerima.
Pa što su epimeri? Moraju biti oni koji se teško razlikuju u prostornom položaju jednog ugljika.
(+) - mentol i (-) - neoizomentol su epimeri, a nadalje, dijastereizomeri (nisu u istom stupcu). Ako pogledate izbliza, i -OH i -CH3 skupine izlaze iz ravnine (iznad prstena), ali u (-) - neoizomentolu, izopropilna skupina također pokazuje iz ravnine.
Ne samo (+) - mentol je epimerni od (-) - neoizomentola, već i (+) - neomentol. Potonji se razlikuje samo po tome što je -CH = 3 grupe točke donje ravnine. Ostali epimeri su:
- (-) - izomentol i (-) - neomentol
- (+) - izomentol i (+) - neomentol
- (+) - neoizomentol i (-) - neomentol
- (+) - neomentol i (-) - neoizomentol
Ovi stereoizomeri predstavljaju praktični primjer za razjašnjenje koncepta epimera, a možete vidjeti da se od nekoliko dijastereoizomera mnogi mogu razlikovati u jedan asimetrični ili kiralni ugljik.
Reference
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10 th Edition,). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
- Urugvajske učionice Educa. (SF). Epirneri. Oporavak od: aulas.uruguayeduca.edu.uy
- Wikipedia. (2018.). Epimer. Oporavilo sa: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
- Fray JM (2014). Ispitivanje stvaranja epimera u reakcijama spajanja amida: eksperiment za napredne studente. Kemijska škola, Sveučilište u Nottinghamu, Univerzitetski park, Nottingham NG7 2RD, Ujedinjeno Kraljevstvo. J. Chem., 2014., 91, 1, 136-140
- Reist & col. (devetnaest devedeset pet). Racemizacija, enantiomerizacija, dijastereomerizacija i epimerizacija: njihovo značenje i farmakološka značajnost. Kiralnost 7: 396-400.