Enantiómeros Nomenklatur, Eigenschaften, Eigenschaften und Beispiele

Die Enantiomere sind jene Paare von organischen (und anorganischen) Verbindungen, die aus zwei Spiegelbildern bestehen, die sich nicht überschneiden können. Wenn das Gegenteil eintritt, zum Beispiel im Fall eines Balls, eines Golfschlägers oder einer Gabel, werden sie als achirale Objekte bezeichnet.

Der Begriff Chiralität wurde von William Thomson (Lord Kelvin) geprägt, der definierte, dass ein Objekt chiral ist, wenn es sich nicht mit seinem Spiegelbild überschneiden kann. Zum Beispiel sind die Hände chirale Elemente, weil die Reflexion der linken Hand, obwohl sie sich dreht, nie mit dem Original übereinstimmt.

Eine Möglichkeit, dies zu demonstrieren, besteht darin, die rechte Hand auf die linke Seite zu legen und zu erkennen, dass die einzigen sich überschneidenden Finger die mittleren sind. Tatsächlich stammt das Wort chiral vom griechischen Wort ab Cheir, was "Hand" bedeutet.

Für den Fall der Gabel des oberen Bildes würde, wenn sich seine Reflexion drehen würde, diese perfekt unter das Original passen, was sich als achirales Objekt übersetzen lässt.

Index

• 1 Asymmetrischer Kohlenstoff
• 2 Nomenklatur
  • 2.1 Regeln von Sequenzen oder Prioritäten
• 3 Eigenschaften der Enantiomere
• 4 Eigenschaften
• 5 Beispiele
  • 5.1 Thalidomid
  • 5.2 Salbutamol und Limonen
• 6 Referenzen

Asymmetrischer Kohlenstoff

Welche geometrische Form muss eine Reihe von Atomen als chiral betrachtet werden? Die Antwort ist tetraedrisch; das heißt, für eine organische Verbindung muss das Kohlenstoffatom eine tetraedrische Anordnung darum haben. Obwohl dies für die meisten Verbindungen gilt, ist dies nicht immer der Fall.

So dass diese hypothetische CW-Verbindung₄ chiral sein, müssen alle Substituenten verschieden sein. Wenn es nicht so wäre, könnte sich die Reflexion des Tetraeders nach einigen Umdrehungen überlappen.

Somit ist Verbindung C (ABCD) chiral. Wenn dies auftritt, wird das Kohlenstoffatom, das an vier verschiedene Substituenten gebunden ist, als asymmetrischer Kohlenstoff (oder stereogener Kohlenstoff) bezeichnet. Wenn dieser Kohlenstoff auf den Spiegel "schaut", bildet seine Reflexion das enantiomere Paar.

Im oberen Bild sind drei enantiomere Paare der Verbindung C (ABCD) dargestellt. Betrachtet man nur das erste Paar, so ist seine Reflexion nicht deckungsgleich, denn beim Umdrehen fallen nur die Buchstaben A und D zusammen, nicht aber C und B.

Welche Beziehung haben die anderen Enantiomerenpaare zueinander? Die Verbindung und ihr Bild des ersten enantiomeren Paars sind Diastereomere der anderen Paare.

Mit anderen Worten, Diastereomere sind Stereoisomere der gleichen Verbindung, jedoch ohne das Produkt ihrer eigenen Reflexion zu sein; das heißt, sie sind nicht sein Spiegelbild.

Eine praktische Möglichkeit, dieses Konzept zu assimilieren, besteht in der Verwendung von Modellen, von denen einige so einfach sind wie solche, die mit einem Anime-Ball, einigen Stäben und einigen Knetmassen zur Darstellung der Atome oder Gruppen ausgestattet sind.

Nomenklatur

Die Ortsveränderung von zwei Buchstaben erzeugt ein anderes Enantiomer, aber wenn drei Buchstaben bewegt werden, kehrt die Operation zu der ursprünglichen Verbindung mit unterschiedlicher räumlicher Orientierung zurück.

Auf diese Weise führt die Änderung von zwei Buchstaben zu zwei neuen Enantiomeren und gleichzeitig zu zwei neuen Diastereomeren des ursprünglichen Paares.

Wie aber unterscheiden sich diese Enantiomere voneinander? Hier entsteht die absolute R-S-Konfiguration.

Die Forscher, die es umsetzten, waren Cahn, Sir Christopher Ingold und Vladimir Prelog. Aus diesem Grund ist es als Notationssystem (R-S) von Cahn-Ingold-Prelog bekannt.

Regeln von Sequenzen oder Prioritäten

Wie wendet man diese absolute Konfiguration an? Erstens bezieht sich der Ausdruck "absolute Konfiguration" auf die genaue räumliche Anordnung der Substituenten am asymmetrischen Kohlenstoffatom. Somit hat jede räumliche Anordnung ihre eigene R- oder S-Konfiguration.

Das obere Bild zeigt zwei absolute Konfigurationen für ein Paar Enantiomere. Um eines der beiden als R oder S zu bezeichnen, müssen die Regeln der Sequenzen oder Prioritäten befolgt werden:

1- Der Substituent mit der höchsten Ordnungszahl ist derjenige mit der höchsten Priorität.

2- Das Molekül ist so ausgerichtet, dass das Atom oder die Gruppe mit der geringsten Priorität hinter der Ebene liegt.

3- Zeichnen Sie die Pfeile der Links und zeichnen Sie einen Kreis in absteigender Prioritätsrichtung. Wenn diese Richtung im Uhrzeigersinn gleich ist, lautet die Konfiguration R; wenn es gegen den Uhrzeigersinn ist, dann ist die Konfiguration S.

Im Fall des Bildes entspricht die mit der Zahl 1 markierte rote Kugel dem Substituenten mit der höchsten Priorität und so weiter.

Die weiße Kugel, die der Zahl 4, entspricht fast immer dem Wasserstoffatom. Mit anderen Worten: Wasserstoff ist der Substituent mit niedrigerer Priorität und zählt zuletzt.

Beispiel für absolute Konfiguration

In der Zusammensetzung des oberen Bildes (Aminosäure l-Serin) hat der asymmetrische Kohlenstoff die folgenden Substituenten: CH₂OH, H, COOH und NH₂.

Unter Anwendung der obigen Regeln für diese Verbindung ist der Substituent mit der höchsten Priorität NH₂gefolgt von der COOH und schließlich der CH₂OH. Der vierte Substituent wird als H verstanden.

Die COOH-Gruppe hat Vorrang vor CH₂OH, weil Kohlenstoff drei Bindungen mit Sauerstoffatomen (O, O, O) bildet, während das andere nur eins mit OH (H, H, O) bildet.

Eigenschaften der Enantiomere

Den Enantiomeren fehlen Elemente der Symmetrie. Diese Elemente können entweder die Ebene oder das Symmetriezentrum sein.

Wenn diese in der Molekülstruktur vorhanden sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Verbindung achiral ist und daher keine Enantiomere bilden kann.

Eigenschaften

Ein Enantiomerenpaar zeigt die gleichen physikalischen Eigenschaften, wie Siedepunkt, Schmelzpunkt oder Dampfdruck.

Eine Eigenschaft, die sie unterscheidet, ist jedoch die Fähigkeit, polarisiertes Licht zu drehen, oder was auch immer das Gleiche ist: Jedes Enantiomer zeigt seine eigenen optischen Aktivitäten.

Die Enantiomeren, die polarisiertes Licht auf die Richtung der Verstärkungseinstellung im Uhrzeigersinn (+) drehen, während diejenigen, die gegen den Uhrzeigersinn drehen, um die zu erwerben (-) Konfiguration.

Diese Rotationen sind unabhängig von der räumlichen Anordnung der Substituenten am asymmetrischen Kohlenstoffatom. Dementsprechend kann eine Verbindung der Konfiguration R oder S (+) und (-) sein.

Außerdem, wenn die Konzentrationen der beiden Enantiomere (+) und (-) gleich sind, wird das polarisierte Licht nicht abweicht von seiner Flugbahn und die Mischung optisch inaktiv. Wenn dies geschieht, wird die Mischung als racemische Mischung bezeichnet.

Die räumlichen Anordnungen bestimmen wiederum die Reaktivität dieser Verbindungen gegenüber stereospezifischen Substraten. Ein Beispiel für diese Stereospezifität findet sich bei Enzymen, die nur auf ein bestimmtes Enantiomer, nicht aber auf sein Spiegelbild einwirken können.

Beispiele

Von vielen möglichen Enantiomeren haben wir als Beispiele die folgenden drei Verbindungen:

Thalidomid

Welches der beiden Moleküle hat die S-Konfiguration? Der eine auf der linken Seite. Die Reihenfolge der Priorität ist wie folgt: zuerst das Stickstoffatom, dann die Carbonylgruppe (C = O) und drittens die Methylengruppe (-CH₂-).

Wenn Sie durch die Gruppen gehen, verwenden Sie die Richtung im Uhrzeigersinn (R). Da jedoch der Wasserstoff aus der Ebene zeigt, ist die Konfiguration von hinten gesehen Winkel entspricht tatsächlich S, während im Falle des Moleküls rechts, Wasserstoff (der niedrigsten Priorität) weist einmal rückwärts von dem Flugzeug.

Salbutamol und Limonen

Welches der beiden Moleküle ist das R-Enantiomer: das obige oder das darunter liegende? In beiden Molekülen ist der asymmetrische Kohlenstoff an die OH-Gruppe gebunden.

Die Reihenfolge der Prioritäten für das darunter liegende Molekül ergibt folgendes: zuerst das OH, dann den aromatischen Ring und drittens die CH-Gruppe₂-NH-C (CH₃)₃.

Durch die Gruppen hindurch wird ein Kreis im Uhrzeigersinn gezeichnet; daher ist es das R-Enantiomer.Daher ist das Molekül unten das R-Enantiomer und das obere ist das S.

Im Fall der Verbindung (R) - (+) - Limonen und (S) - (-) - Limonen, sind Unterschiede ihre Quellen und Gerüche. Das R-Enantiomer ist durch einen Orangengeruch gekennzeichnet, während das S-Enantiomer nach Zitronen duftet.

Referenzen

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