Nomenclatuur, kenmerken, eigenschappen en voorbeelden van Enantiómeros

de enantiomeren zijn die paren organische (en anorganische) verbindingen die bestaan ​​uit twee spiegelbeelden die elkaar niet kunnen overlappen. Wanneer het tegenovergestelde zich voordoet, bijvoorbeeld in het geval van een bal, een golfclub of een vork, worden ze achiraal objecten genoemd..

De term chiraliteit werd bedacht door William Thomson (Lord Kelvin), die definieerde dat een object chiraal is als het niet kan overlappen met zijn spiegelbeeld. De handen zijn bijvoorbeeld chirale elementen, omdat de reflectie van de linkerhand, hoewel hij draait, nooit zal samenvallen met de originele.

Een manier om het bovenstaande te demonstreren is door de rechterhand links neer te zetten, waarbij je merkt dat de enige vingers die elkaar overlappen de middelste zijn. In feite is het woord chiraal afgeleid van het Griekse woord cheir, wat "hand" betekent.

Voor het geval van de vork van het bovenste beeld, als de reflectie ervan zou keren, zou het perfect passen onder het origineel, wat zich vertaalt als een achiraal voorwerp.

index

• 1 Asymmetrische koolstof
• 2 Nomenclatuur
  • 2.1 Regels van sequenties of prioriteiten
• 3 Kenmerken van de enantiomeren
• 4 Eigenschappen
• 5 voorbeelden
  • 5.1 Thalidomide
  • 5.2 Salbutamol en limoneen
• 6 Referenties

Asymmetrische koolstof

Welke geometrische vorm moet een reeks atomen als chiraal worden beschouwd? Het antwoord is tetrahedraal; dat wil zeggen, voor een organische verbinding moet het koolstofatoom een ​​tetraëdrische opstelling daaromheen hebben. Hoewel dit voor de meeste verbindingen geldt, is dit niet altijd het geval.

Zodat deze hypothetische CW-verbinding₄ chiraal zijn, moeten alle substituenten verschillend zijn. Als dat niet zo zou zijn, zou de reflectie van de tetraëder na enkele rotaties kunnen overlappen.

Aldus is verbinding C (ABCD) chiraal. Wanneer dit gebeurt, is het koolstofatoom gebonden aan vier verschillende substituenten bekend als asymmetrische koolstof (of stereogene koolstof). Wanneer deze koolstof naar de spiegel wordt "gekeken", weerspiegelt zijn reflectie en dit het enantiomere paar.

In het bovenste beeld zijn drie enantiomere paren van verbinding C (ABCD) geïllustreerd. Wanneer alleen het eerste paar in aanmerking wordt genomen, is de reflectie ervan niet superponeerbaar, omdat bij het omkeren alleen de letters A en D samenvallen, maar niet C en B.

Welke relatie hebben de andere paren enantiomeren met elkaar? De verbinding en zijn afbeelding van het eerste enantiomere paar zijn diastereomeren van de andere paren.

Met andere woorden, diastereomeren zijn stereoisomeren van dezelfde verbinding, maar zonder het product van hun eigen reflectie; dat wil zeggen, ze zijn niet zijn spiegelbeeld.

Een praktische manier om dit te begrijpen is door het gebruik van modellen, sommige van deze eenvoudige en gewapend met een bal anime, stokjes en massa's klei atomen of groepen voorstellen.

nomenclatuur

De positieverandering van twee letters levert een ander enantiomeer op, maar als drie letters worden gewijzigd, keert de bewerking terug naar de oorspronkelijke samenstelling met verschillende ruimtelijke oriëntatie.

Op deze manier geeft het veranderen van twee letters aanleiding tot twee nieuwe enantiomeren en tegelijkertijd twee nieuwe diastereomeren van het eerste paar.

Hoe kunnen deze enantiomeren echter van elkaar worden onderscheiden? Dit is waar de absolute R-S-configuratie naar voren komt.

De onderzoekers die het hebben geïmplementeerd waren Cahn, Sir Christopher Ingold en Vladimir Prelog. Om deze reden staat het bekend als het notatiesysteem (R-S) van Cahn-Ingold-Prelog.

Regels van reeksen of prioriteiten

Hoe deze absolute configuratie toe te passen? Ten eerste verwijst de term "absolute configuratie" naar de exacte ruimtelijke rangschikking van de substituenten op de asymmetrische koolstof. Aldus heeft elke ruimtelijke opstelling zijn eigen R- of S-configuratie.

Het bovenste beeld illustreert twee absolute configuraties voor een paar enantiomeren. Om een ​​van de twee aan te wijzen als R of S, moeten de regels van sequenties of prioriteiten worden gevolgd:

1- De substituent met het hoogste atoomnummer is degene met de hoogste prioriteit.

2- Het molecuul is zodanig georiënteerd dat het atoom of de groep van lagere prioriteitspunten achter het vlak ligt.

3- Teken de pijlen van de links en teken een cirkel in afnemende richting van prioriteit. Als deze richting dezelfde is, is de configuratie R; als het tegen de klok in is, dan is de configuratie S.

In het geval van de afbeelding komt de rode bol met het cijfer 1 overeen met de substituent met de hoogste prioriteit, enzovoort.

De witte bol, die van nummer 4, komt bijna altijd overeen met het waterstofatoom. Met andere woorden: waterstof is de substituent met de laagste prioriteit en de laatste.

Voorbeeld van absolute configuratie

In de composiet van de bovenste afbeelding (aminozuur l-serine) heeft de asymmetrische koolstof de volgende substituenten: CH₂OH, H, COOH en NH₂.

Door de bovenstaande regels voor deze verbinding toe te passen, is de substituent met de hoogste prioriteit NH₂, gevolgd door de COOH en ten slotte de CH₂OH. Onder de vierde substituent wordt verstaan ​​de H.

De COOH-groep heeft voorrang op CH₂OH, omdat koolstof drie bindingen vormt met zuurstofatomen (O, O, O), terwijl de andere er maar één vormt met OH (H, H, O).

Kenmerken van de enantiomeren

De enantiomeren missen elementen van symmetrie. Deze elementen kunnen het vlak of het midden van de symmetrie zijn.

Wanneer deze aanwezig zijn in de moleculaire structuur, is het zeer waarschijnlijk dat de verbinding achiraal is en daarom geen enantiomeren kan vormen.

eigenschappen

Een paar enantiomeren vertoont dezelfde fysische eigenschappen, zoals kookpunt, smeltpunt of dampdruk.

Een eigenschap die ze echter onderscheidt, is de mogelijkheid om gepolariseerd licht te roteren of wat hetzelfde is: elke enantiomeer heeft zijn eigen optische activiteiten.

De enantiomeren die het gepolariseerde licht met de klok mee draaien, verkrijgen de configuratie (+), terwijl degene die het naar het tegenovergestelde draaien de configuratie verkrijgen (-).

Deze rotaties zijn onafhankelijk van de ruimtelijke opstelling van de substituenten op de asymmetrische koolstof. Bijgevolg kan een verbinding met configuratie R of S (+) en (-) zijn.

Bovendien, als de concentraties van beide enantiomeren (+) en (-) gelijk zijn, wijkt het gepolariseerde licht niet af van zijn traject en is het mengsel optisch inactief. Wanneer dit gebeurt, wordt het mengsel een racemisch mengsel genoemd.

Op hun beurt bepalen de ruimtelijke ordeningen de reactiviteit van deze verbindingen tegen stereospecifieke substraten. Een voorbeeld van deze stereospecificiteit treedt op in het geval van enzymen, die alleen op een bepaalde enantiomeer kunnen werken, maar niet op het spiegelbeeld ervan.

Voorbeelden

Van de vele mogelijke enantiomeren hebben we als voorbeelden de volgende drie verbindingen:

thalidomide

Welke van de twee moleculen heeft de S-configuratie? Die aan de linkerkant. De volgorde van prioriteit is als volgt: eerst het stikstofatoom, ten tweede de carbonylgroep (C = O) en ten derde de methyleengroep (-CH₂-).

Wanneer u door de groepen gaat, gebruik dan de richting met de klok mee (R); Aangezien waterstof wijst uit het vlak, de configuratie gezien vanaf de rughoek daadwerkelijk overeenkomt met S, terwijl in het geval van het molecuul juiste waterstof (laagste prioriteit) zodra achteren wijst vanuit het vliegtuig.

Salbutamol en limoneen

Welke van de twee moleculen is de R-enantiomeer: ​​degene boven of degene hieronder? In beide moleculen is de asymmetrische koolstof gekoppeld aan de OH-groep.

Het bepalen van de volgorde van prioriteiten voor het molecuul hieronder geeft het volgende: eerst de OH, ten tweede de aromatische ring en ten derde de CH-groep₂-NH-C (CH₃)₃.

Als je door de groepen gaat, wordt een cirkel met de klok mee getekend; daarom is het de R-enantiomeer, dus het molecuul hieronder is het R-enantiomeer en het bovenste de S-enantiomeer.

Voor het geval van de verbinding (R) - (+) - limoneen en (S) - (-) - limoneen, zijn de verschillen in hun bronnen en geuren. Het R-enantiomeer wordt gekenmerkt door een geur van sinaasappels, terwijl het S-enantiomeer een geur van citroenen heeft.

referenties

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organische chemie. (Tiende editie, p 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Organische chemie in stereochemie. (Zesde editie, P. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez. (1 augustus 2010). Vorkspiegelreflectie. [Figuur]: opgehaald op 17 april 2018, vanaf: flickr.com   
4. G. P. Moss. Basis terminologie van stereochemie (IUPAC Aanbevelingen 1996) Pure and Applied Chemistry, Volume 68, Issue 12, pagina's 2193-2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molecuul van het weekarchief. (1 september 2014). Thalidomide. Opgehaald op 17 april 2018, vanuit: acs.org
6. Jordi Picart. (29 juli 2011). Toewijzing van de R- en S-configuraties in een chiraal centrum. [Afbeelding]. Opgehaald op 17 april 2018, van: commons.wikimedia.org