ชื่อEnantiómeros, ลักษณะ, คุณสมบัติและตัวอย่าง

enantiomers เป็นคู่ของสารประกอบอินทรีย์ (และอนินทรีย์) ที่ประกอบด้วยภาพสะท้อนสองภาพที่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้ เมื่อสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้น - ในกรณีของลูกบอล, ไม้กอล์ฟหรือส้อม - พวกเขาถูกกล่าวว่าเป็นวัตถุ achiral.

คำว่า chirality ประกาศเกียรติคุณโดยวิลเลียมทอมสัน (ลอร์ดเคลวิน) ซึ่งระบุว่าวัตถุนั้นเป็น chiral ถ้ามันไม่สามารถซ้อนทับกับภาพสะท้อนในกระจก ตัวอย่างเช่นมือเป็นองค์ประกอบ chiral เพราะการสะท้อนของมือซ้ายแม้ว่ามันจะเปลี่ยนไปจะไม่ตรงกับต้นฉบับ.

วิธีหนึ่งในการสาธิตข้างต้นคือการวางมือขวาทางซ้ายโดยพบว่านิ้วเดียวที่เหลื่อมกันคือนิ้วกลาง ในความเป็นจริงคำว่า chiral เกิดขึ้นจากคำภาษากรีก Cheir, ซึ่งหมายถึง "มือ".

สำหรับกรณีของทางแยกของภาพด้านบนหากการสะท้อนของมันจะเปิดมันจะพอดีอย่างสมบูรณ์ภายใต้ต้นฉบับซึ่งแปลว่าเป็นวัตถุ achiral.

ดัชนี

• 1 คาร์บอนไม่สมมาตร
• 2 ศัพท์
  • 2.1 กฎของลำดับหรือลำดับความสำคัญ
• 3 ลักษณะของ enantiomers
• 4 คุณสมบัติ
• 5 ตัวอย่าง
  • 5.1 Thalidomide
  • 5.2 Salbutamol และ limonene
• 6 อ้างอิง

คาร์บอนไม่สมมาตร

รูปทรงเรขาคณิตใดที่ต้องมีชุดของอะตอมที่ถือว่าเป็น chiral? คำตอบคือ tetrahedral; นั่นคือสำหรับสารประกอบอินทรีย์อะตอมของคาร์บอนจะต้องมีการเรียงตัวของเตตระฮีดรารอบ ๆ อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าสิ่งนี้จะใช้กับสารประกอบส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป.

เพื่อให้ CW ทฤษฏีผสมนี้₄ เป็น chiral ส่วนประกอบย่อยทั้งหมดจะต้องแตกต่างกัน หากไม่เป็นเช่นนี้ภาพสะท้อนของจัตุรมุขอาจซ้อนทับกันหลังจากการหมุน.

ดังนั้นสารประกอบ C (ABCD) จึงเป็น chiral เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นอะตอมของคาร์บอนที่ถูกพันธะกับธาตุทั้งสี่จะเรียกว่าคาร์บอนอสมมาตร (หรือคาร์บอน stereogenic) เมื่อคาร์บอนนี้ถูก "มอง" ที่กระจกการสะท้อนของมันและสิ่งนี้ทำขึ้นเป็นคู่ของ enantiomeric.

ในภาพด้านบนมีการแสดงภาพสามมิติของสารประกอบ C (ABCD) พิจารณาเฉพาะคู่แรกการสะท้อนของมันไม่ใช่ superimposable เพราะเมื่อพลิกตัวอักษร A และ D ตรงเท่านั้น แต่ไม่ใช่ C และ B.

คู่ Enantiomers คู่อื่นมีความสัมพันธ์แบบใด? สารประกอบและภาพของคู่ enantiomeric แรกเป็น diastereomers ของคู่อื่น ๆ.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง diastereomers เป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ของสารประกอบเดียวกัน แต่ไม่เป็นผลมาจากการสะท้อนของตัวเอง; นั่นคือพวกเขาไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจกของเขา.

วิธีที่ใช้ประโยชน์ได้จริงในการดูดซับแนวคิดนี้คือการใช้แบบจำลองซึ่งบางแบบก็ง่ายเหมือนอาวุธที่มีลูกอนิเมะแท่งบางแท่งและก้อนดินน้ำมันเพื่อเป็นตัวแทนอะตอมหรือกลุ่ม.

ศัพท์เฉพาะ

การเปลี่ยนตำแหน่งของตัวอักษรสองตัวทำให้เกิด enantiomer อื่น แต่ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงตัวอักษรสามตัวการดำเนินการจะกลับไปเป็นสารประกอบดั้งเดิมที่มีการวางแนวที่แตกต่าง.

ด้วยวิธีนี้การเปลี่ยนตัวอักษรสองตัวก่อให้เกิด Enantiomers ใหม่สองตัวและในเวลาเดียวกันสอง diastereomers ใหม่ของคู่เริ่มต้น.

อย่างไรก็ตามจะแยกความแตกต่างระหว่าง Enantiomers เหล่านี้ได้อย่างไร? นี่คือที่การกำหนดค่า R-S แบบสัมบูรณ์ปรากฏขึ้น.

นักวิจัยที่นำมาใช้คือ Cahn, Sir Christopher Ingold และ Vladimir Prelog ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่รู้จักในฐานะระบบสัญกรณ์ (R-S) ของ Cahn-Ingold-Prelog.

กฎของลำดับหรือลำดับความสำคัญ

วิธีใช้การกำหนดค่าแบบสัมบูรณ์นี้ได้อย่างไร ประการแรกคำว่า "การกำหนดค่าแบบสัมบูรณ์" หมายถึงการจัดเรียงเชิงพื้นที่ที่แน่นอนของสารที่ใช้แทนคาร์บอนอสมมาตร ดังนั้นการจัดเรียงเชิงพื้นที่แต่ละครั้งมีการกำหนดค่า R หรือ S ของตัวเอง.

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงการกำหนดค่าแบบสัมบูรณ์สองแบบสำหรับคู่ของ enantiomers ในการกำหนดหนึ่งในสองเป็น R หรือ S กฎของลำดับหรือลำดับความสำคัญจะต้องปฏิบัติตาม:

1- องค์ประกอบย่อยที่มีหมายเลขอะตอมสูงสุดคือหมายเลขที่มีลำดับความสำคัญสูงสุด.

2- โมเลกุลมุ่งเน้นเพื่อให้อะตอมหรือกลุ่มของจุดบุริมภาพที่ต่ำกว่าอยู่ด้านหลังระนาบ.

3- วาดลูกศรของลิงค์และวาดวงกลมตามลำดับความสำคัญจากมากไปน้อย หากทิศทางนี้เป็นตามเข็มนาฬิกาเดียวกันการกำหนดค่าคือ R; ถ้ามันเป็นทวนเข็มนาฬิกาการกำหนดค่าก็คือ S.

ในกรณีของภาพทรงกลมสีแดงที่ทำเครื่องหมายด้วยหมายเลข 1 สอดคล้องกับองค์ประกอบย่อยที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดและอื่น ๆ.

ทรงกลมสีขาวที่หมายเลข 4 เกือบจะตรงกับอะตอมไฮโดรเจน กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบย่อยที่มีความสำคัญต่ำสุดและสุดท้าย.

ตัวอย่างของการกำหนดค่าที่แน่นอน

ในการประกอบภาพด้านบน (กรดอะมิโน l-serine) คาร์บอนอสมมาตรมีองค์ประกอบย่อยดังต่อไปนี้: CH₂OH, H, COOH และ NH₂.

การใช้กฎข้างต้นสำหรับสารประกอบนี้ส่วนประกอบย่อยที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดคือ NH₂, ตามด้วย COOH และในที่สุด CH₂OH องค์ประกอบย่อยที่สี่เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นเอช.

กลุ่ม COOH มีความสำคัญมากกว่า CH₂OH เพราะคาร์บอนเป็นพันธะสามอะตอมที่มีอ็อกซิเจนออกซิเจน (O, O, O) ในขณะที่อีกรูปแบบหนึ่งมี OH (H, H, O).

ลักษณะของ enantiomers

Enantiomers ขาดองค์ประกอบของความสมมาตร องค์ประกอบเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งระนาบหรือศูนย์กลางของสมมาตร.

เมื่อสิ่งเหล่านี้มีอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลมันมีโอกาสมากที่สารประกอบนั้นจะเป็น achiral และดังนั้นจึงไม่สามารถสร้าง enantiomers ได้.

สรรพคุณ

คู่ของ enantiomers จัดแสดงคุณสมบัติทางกายภาพเดียวกันเช่นจุดเดือดจุดหลอมเหลวหรือความดันไอ.

อย่างไรก็ตามสิ่งหนึ่งที่ทำให้คุณสมบัติแตกต่างกันคือความสามารถในการหมุนแสงโพลาไรซ์หรืออะไรที่เหมือนกัน: enantiomer แต่ละอันมีกิจกรรมทางแสงของตัวเอง.

Enantiomers ที่หมุนแสงโพลาไรซ์ตามเข็มนาฬิกาจะได้รับการกำหนดค่า (+) ในขณะที่ที่หมุนไปทางตรงข้ามจะได้รับการกำหนดค่า (-).

การหมุนเหล่านี้เป็นอิสระจากการจัดเรียงเชิงพื้นที่ขององค์ประกอบย่อยบนคาร์บอนแบบอสมมาตร ดังนั้นสารประกอบของการกำหนดค่า R หรือ S สามารถ (+) และ (-).

นอกจากนี้หากความเข้มข้นของ enantiomers (+) และ (-) เท่ากันแสงโพลาไรซ์จะไม่เบี่ยงเบนจากวิถีของมัน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นผสมเรียกว่าส่วนผสม racemic.

ในทางกลับกันการจัดเรียงเชิงพื้นที่ควบคุมปฏิกิริยาของสารเหล่านี้กับพื้นผิว stereospecific ตัวอย่างของ stereospecityity นี้เกิดขึ้นในกรณีของเอนไซม์ซึ่งสามารถทำงานกับ enantiomer บางตัวเท่านั้น แต่ไม่ใช่ในภาพสะท้อนของกระจก.

ตัวอย่าง

ในบรรดานัก Enantiomers ที่เป็นไปได้จำนวนมากเรามีตัวอย่างดังต่อไปนี้สามสารประกอบ

thalidomide

โมเลกุลสองอันใดที่มีโครงร่าง S ด้านซ้าย ลำดับของลำดับความสำคัญมีดังนี้: อันดับแรกคืออะตอมไนโตรเจน, อันดับที่สองคือกลุ่มคาร์บอนิล (C = O), และอันดับที่สามคือกลุ่มเมธิลีน₂-).

เมื่อผ่านกลุ่มให้ใช้ทิศทางตามเข็มนาฬิกา (R) อย่างไรก็ตามเมื่อไฮโดรเจนชี้ออกจากระนาบการกำหนดค่าที่มองเห็นจากมุมด้านหลังนั้นตรงกับ S ในขณะที่ในกรณีของโมเลกุลทางด้านขวาไฮโดรเจน (ลำดับความสำคัญต่ำสุด) จะกลับมาอีกครั้ง จากเครื่องบิน.

Salbutamol และ limonene

ข้อใดของสองโมเลกุลนี้คือ R enantiomer: อันใดอันหนึ่งที่อยู่ด้านบนหรืออันที่ด้านล่าง ในโมเลกุลทั้งสองคาร์บอนอสมมาตรเชื่อมโยงกับกลุ่ม OH.

การสร้างลำดับความสำคัญสำหรับโมเลกุลด้านล่างที่ให้สิ่งต่อไปนี้: อันดับแรก OH, อันดับที่สองของ aromatic ring และอันดับที่สามของกลุ่ม CH₂-NH-C (CH₃)₃.

เมื่อผ่านกลุ่มวงกลมจะถูกวาดในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ดังนั้นจึงเป็นอานันโดเมอร์อาร์ดังนั้นโมเลกุลด้านล่างคืออานันติโอเมอร์อาร์และหนึ่งอันดับ S.

สำหรับกรณีของสารประกอบ (R) - (+) - limonene และ (S) - (-) - limonene ความแตกต่างอยู่ในแหล่งและกลิ่นของพวกเขา R-enantiomer มีลักษณะเป็นกลิ่นของส้มในขณะที่ S-enantiomer มีกลิ่นมะนาว.

การอ้างอิง

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle เคมีอินทรีย์ (ฉบับที่สิบหน้า 188-301) ไวลีย์พลัส.
2. Francis A. Carey เคมีอินทรีย์ ใน สเตอริโอ. (ฉบับที่หก, หน้า 288-301) Mc Graw Hill.
3. Zeevveez (1 สิงหาคม 2010) กระจกสะท้อนแสงส้อม [รูป]: สืบค้นเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2018 จาก: flickr.com   
4. G. P. Moss คำศัพท์พื้นฐานของ stereochemistry (คำแนะนำของ IUPAC 1996) เคมีบริสุทธิ์และประยุกต์เล่มที่ 68 ฉบับที่ 12 หน้า 2193-2222, ISSN (ออนไลน์) 1365-3075, ISSN (พิมพ์) 0033-4545, DOI: doi.org
5. โมเลกุลของคลังสัปดาห์ (1 กันยายน 2014) thalidomide สืบค้นเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2018 จาก: acs.org
6. pici Jordi (29 กรกฎาคม 2011) การกำหนดค่า R และ S ในศูนย์ chiral [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 17 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org