- Cipele i hiralnost
- Primjeri
- Vinska kiselina
- Kinin
- talidomid
- 1,2-epoksipropana
- 1-feniletilamina
- Konačni komentar
- Reference
Racemična smjesa ili racemat jednom sastavljen od dva enantiomera u jednake dijelove i koji je stoga optički neaktivna. Ova se optička aktivnost odnosi na sposobnost vaših rješenja da se okreću, u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru, snopom polariziranog svjetla koji putuje kroz njih u jednom smjeru.
Enantiomer ima sposobnost zakretanja polariziranog svjetla, recimo, ulijevo (lijevo), pa će njegovo čisto rješenje biti optički aktivno. Međutim, ako joj se počne dodavati enantiomer koji rotira svjetlost udesno (dekstrorotatorno), njegova će se optička aktivnost smanjivati sve dok ne bude inaktivirana.
Grozdovi grožđa koji imaju srodstvo s racemskim mješavinama koje nisu izvan etimologije. Izvor: Pexels.
Kad se to dogodi, kaže se da postoje jednake količine levorotatornih i dekstrorotatornih enantiomera; Ako molekula rotira polariziranu svjetlost ulijevo, njezin će se učinak odmah poništiti kada "naiđe" na drugu molekulu koja ga rotira udesno. I tako dalje. Stoga ćemo imati racemičnu smjesu.
Prvo viđenje enantiomerizma izvršio je francuski kemičar Louis Pasteur 1848. godine, koji je proučavao mješavinu enantiomernih kristala vinske kiseline (u to vrijeme zvane racemske kiseline). Kako je ova kiselina nastala iz grožđa koje se koristi za pravljenje vina, ta se smjesa na kraju primijenila na sve molekule.
Cipele i hiralnost
Na prvom mjestu, da bi postojala racemična smjesa, moraju postojati dva enantiomera (obično), što implicira da su obje molekule kiralne i da njihove zrcalne slike ne mogu biti premostive. Par cipela to savršeno ilustrira: bez obzira koliko se trudili nalijegati lijevu cipelu s desne, nikad se neće uklopiti.
Desna cipela, drugim riječima, polarizira svjetlost u lijevu stranu; dok se lijeva cipela pomiče udesno. U hipotetičkom rješenju u kojem su cipele molekule, ako postoje samo ravne, kiralne cipele, to će biti optički aktivno. Isto će se dogoditi ako su u rješenju samo preostale cipele.
Međutim, ako postoji tisuću lijevih cipela pomiješanih s tisuću desnih cipela, tada postoji racemična smjesa, koja je također optički neaktivna, budući da odstupanja kroz koja svjetlost prolazi unutra odbijaju jedno drugo.
Ako su umjesto cipela to bili kuglice, predmeti koji su ahiralni, bilo bi nemoguće da postoje njihove racemične smjese, jer one ne bi mogle postojati ni kao parovi enantiomera.
Primjeri
Vinska kiselina
Enantiomeri vinske kiseline. Izvor: Dschanz
Vraćajući se vinskoj kiselini, prva je bila poznata njegova racemična smjesa. Gornja slika prikazuje svoja dva enantiomera, od kojih svaki može tvoriti kristale s "lijevim" ili "desnim" morfološkim licima. Pasteur je pomoću mikroskopa i rigoroznim naporima uspio razdvojiti ove enantiomerne kristale jedan od drugog.
Kristali L (+) i D (-) enantiomera, zasebno, pokazuju optičku aktivnost odbijanjem polariziranog svjetla, odnosno s desne strane. Ako se oba kristala u jednakim molarnim udjelima otope u vodi, dobiće se optički neaktivna racemična smjesa.
Napominjemo da oba enantiomera imaju dva kiralna ugljika (s četiri različita supstituenta). U L (+), OHs se nalazi iza ravnine koju formiraju ugljikov kostur i COOH grupe; dok su u D (-) ovi OH iznad navedene razine.
Oni koji sintetiziraju vinsku kiselinu dobit će racemičnu smjesu. Za odvajanje L (+) enantiomera od D (-), potrebna je kiralna rezolucija, u kojoj ta smjesa reagira kiralnom bazom, čime se dobivaju dijastereoizomerne soli, koje se mogu razdvojiti frakcijskom kristalizacijom.
Kinin
Strukturni kostur molekule kinina. Izvor: Benjah-bmm27.
U gornjem primjeru, u svrhu racemične smjese vinske kiseline obično se piše kao (±) -tarna kiselina. Dakle, u slučaju kinina (gornja slika) to će biti (±) -kinin.
Izomerizam kinina je složen: ima četiri kiralna ugljika, što rezultira šesnaest dijastereoizomera. Zanimljivo je da su dva njegova enantiomera (jedan s OH iznad ravnine i drugi ispod njega) zapravo dijastereoizomeri, budući da se razlikuju u konfiguracijama ostalih njihovih kiralnih ugljika (onih bicikla s N atomom).
Sada je teško odrediti koji će od stereoizomera kinina odbiti polariziranu svjetlost ulijevo ili udesno.
talidomid
Talidomidni enantiomeri. Izvor: Cijepljenje
Enantiomeri talidomida prikazani su gore. Ima samo jedan kiralni ugljik: onaj koji je povezan s dušikom koji spaja oba prstena (jedan od ftalimida, a drugi s gluteramidom).
U R enantiomeru (sa sedativnim svojstvima) ftalimidni prsten (onaj na lijevoj strani) je orijentiran iznad ravnine; dok je u S enantiomeru (s mutagenim svojstvima), dolje.
Očima nije poznato koji od njih dva svjetla odbija ulijevo ili udesno. Ono što je poznato je da 1: 1 ili 50% mješavina oba enantiomera tvori racemičnu smjesu (±) -talidomid.
Ako želite staviti na tržište talidomid samo kao hipnotički sedativ, njegova racemska mješavina mora se podvrgnuti već spomenutoj kiralnoj rezoluciji, na način da se dobije čisti R enantiomer.
1,2-epoksipropana
1,2-epoksipropan enantiomeri. Izvor: Gabriel Bolívar.
Na gornjoj slici imate par enantiomera 1,2-epoksipropana. R enantiomer odbacuje polariziranu svjetlost udesno, dok S enantiomer usmjerava lijevo; to jest, prvi je (R) - (+) - 1,2-epoksipropan, a drugi je (S) - (-) - 1,2-epoksipropan.
Racemična smjesa tih dvaju, opet u omjeru 1: 1 ili 50%, postaje (±) -1,2-epoksipropan.
1-feniletilamina
Enantiomeri 1-feniletilamina. Izvor: Gabriel Bolívar.
Dolje je prikazana druga racemična smjesa koju formiraju dva enantiomera 1-feniletilamina. R enantiomer je (R) - (+) - 1-feniletilamin, a S enantiomer je (S) - (-) - 1-feniletilamin; jedan ima metilnu skupinu, CH 3, ukazujući ravnine aromatski prsten, a drugi upućuju ispod nje.
Imajte na umu da kada je konfiguracija R, to se ponekad poklapa s činjenicom da enantiomer rotira polariziranu svjetlost udesno; međutim, to se ne primjenjuje uvijek i ne može se smatrati općim pravilom.
Konačni komentar
Njihovo kiralno razlučivanje važnije je postojanje ili ne racemičnih smjesa. Ovo se posebno odnosi na spojeve s farmakološkim učincima koji ovise o spomenutoj stereoizomeriji; to jest, jedan enantiomer može biti koristan za pacijenta, dok drugi može utjecati na njega.
Zato se ove kiralne rezolucije koriste za odvajanje racemičnih smjesa na njihove komponente i na taj način ih se može plasirati na tržište kao čisti lijek bez štetnih nečistoća.
Reference
- Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5. izdanje Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10. izdanje.). Wiley Plus.
- Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani pojmovnik organske kemije: racemična smjesa. Katedra za kemiju i biokemiju, UCLA. Oporavak od: chem.ucla.edu
- Nancy Devino. (2019). Racemična mješavina: definicija i primjer. Studija. Oporavilo od: study.com
- James Ashenhurst. (2019). Stereokemija i hiralnost: Što je racemična smjesa? Oporavak od: masterorganicchemistry.com
- John C. Leffingwell. (2003). Kiralnost i bioaktivnost I.: Farmakologija., Oporavilo od: leffingwell.com