ลักษณะ ENANTIOMERS คุณสมบัติและตัวอย่าง - เคมี

enantiomersคู่เหล่านั้น (อนินทรี) สารประกอบอินทรีย์ประกอบด้วยสองภาพสะท้อนไม่ได้หนึ่ง superimposable เมื่ออื่น ๆ เมื่อสิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นตัวอย่างเช่นในกรณีของลูกบอลไม้กอล์ฟหรือส้อมพวกเขาจะกล่าวว่าเป็นวัตถุที่น่าปวดหัว

คำว่า chirality ได้รับการประกาศเกียรติคุณโดย William Thomson (Lord Kelvin) ซึ่งกำหนดว่าวัตถุคือ chiral หากไม่สามารถซ้อนทับด้วยภาพสะท้อนในกระจกได้ ตัวอย่างเช่นมือเป็นองค์ประกอบของ chiral เนื่องจากการสะท้อนของมือซ้ายแม้ว่าจะหมุนไปรอบ ๆ ก็จะไม่ตรงกับต้นฉบับ

วิธีหนึ่งในการสาธิตสิ่งนี้คือการวางมือขวาไว้ทางซ้ายโดยพบว่านิ้วเดียวที่เหลื่อมกันอยู่ตรงกลาง ในความเป็นจริงคำว่า chiral มาจากภาษากรีกคำว่า cheir ซึ่งแปลว่า "มือ"

ในกรณีของส้อมในภาพด้านบนหากการสะท้อนของมันพลิกกลับมันจะพอดีกับต้นฉบับอย่างสมบูรณ์ซึ่งแปลได้ว่าเป็นวัตถุ achiral

คาร์บอนไม่สมมาตร

รูปทรงเรขาคณิตชุดของอะตอมต้องพิจารณาว่าเป็น chiral? คำตอบคือ tetrahedral; นั่นคือสำหรับสารประกอบอินทรีย์อะตอมของคาร์บอนจะต้องมีการจัดเรียงแบบ tetrahedral รอบ ๆ อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะใช้กับสารประกอบส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป

เพื่อให้สารประกอบสมมุติ CW _{4 นี้}เป็น chiral สารทดแทนทั้งหมดจะต้องแตกต่างกัน หากไม่เป็นเช่นนี้การสะท้อนของจัตุรมุขอาจซ้อนทับกันหลังจากการหมุนบางครั้ง

ดังนั้นสารประกอบ C (ABCD) จึงเป็น chiral เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นอะตอมของคาร์บอนที่ติดอยู่กับสารทดแทนที่แตกต่างกันสี่ชนิดจะเรียกว่าคาร์บอนอสมมาตร (หรือคาร์บอนสเตอรีเจนิก) เมื่อคาร์บอนนี้ถูก "มอง" ในกระจกการสะท้อนของมันและสิ่งนี้ประกอบขึ้นเป็นคู่ enantiomeric

ภาพประกอบในภาพด้านบนเป็นสารประกอบ C (ABCD) สามคู่ของ enantiomeric เมื่อพิจารณาเฉพาะคู่แรกการสะท้อนของมันจะไม่สามารถซ้อนทับได้เนื่องจากเมื่อพลิกเฉพาะตัวอักษร A และ D ที่ตรงกัน แต่ไม่ใช่ C และ B

enantiomers คู่อื่น ๆ มีความสัมพันธ์กันอย่างไร? สารประกอบและรูปของคู่ enantiomeric คู่แรกคือไดเอสโตเมอร์ของคู่อื่น ๆ

กล่าวอีกนัยหนึ่งไดเอสเตอโรเมอร์เป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ของสารประกอบเดียวกัน แต่ไม่ได้เป็นผลจากการสะท้อนของตัวเอง นั่นคือไม่ใช่ภาพสะท้อนของคุณ

วิธีที่ใช้ได้จริงในการหลอมรวมแนวคิดนี้คือการใช้แบบจำลองซึ่งบางส่วนก็ทำได้ง่ายเช่นเดียวกับที่ประกอบด้วยลูกบอลอะนิเมะไม้จิ้มฟันและดินน้ำมันบางส่วนเพื่อเป็นตัวแทนของอะตอมหรือกลุ่ม

ศัพท์เฉพาะ

การเปลี่ยนตำแหน่งของตัวอักษรสองตัวจะทำให้เกิด enantiomer อีกตัวหนึ่ง แต่ถ้ามีการย้ายตัวอักษรสามตัวการดำเนินการจะกลับไปที่สารประกอบดั้งเดิมด้วยการวางแนวเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน

ด้วยวิธีนี้การเปลี่ยนตัวอักษรสองตัวจะทำให้เกิด enantiomers ใหม่สองตัวและในเวลาเดียวกันกับไดแอสเตอรีโอเมอร์ใหม่สองตัวของคู่เริ่มต้น

อย่างไรก็ตามคุณแยกความแตกต่างของ enantiomers เหล่านี้ออกจากกันได้อย่างไร? นี่คือเมื่อการกำหนดค่า RS สัมบูรณ์เกิดขึ้น

นักวิจัยที่นำมาใช้ ได้แก่ Cahn, Sir Christopher Ingold และ Vladimir Prelog ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า Cahn-Ingold-Prelog Notation System (RS)

กฎลำดับหรือลำดับความสำคัญ

จะใช้การตั้งค่าสัมบูรณ์นี้ได้อย่างไร ประการแรกคำว่า "การกำหนดค่าสัมบูรณ์" หมายถึงการจัดเรียงเชิงพื้นที่ที่แน่นอนของสารทดแทนบนคาร์บอนที่ไม่สมมาตร ดังนั้นการจัดเรียงเชิงพื้นที่แต่ละรายการจึงมีการกำหนดค่า R หรือ S ของตัวเอง

ภาพด้านบนแสดงการกำหนดค่าสัมบูรณ์สองแบบสำหรับ enantiomers คู่หนึ่ง ในการกำหนดหนึ่งในสองเป็น R หรือ S ต้องปฏิบัติตามกฎลำดับหรือลำดับความสำคัญ:

1- สารทดแทนที่มีเลขอะตอมสูงสุดคือสิ่งที่มีลำดับความสำคัญสูงสุด

2- โมเลกุลถูกจัดวางเพื่อให้อะตอมหรือกลุ่มที่มีลำดับความสำคัญต่ำสุดชี้ไปด้านหลังระนาบ

3- ลูกศรของลิงก์จะถูกวาดและวงกลมจะถูกลากไปตามลำดับความสำคัญจากมากไปหาน้อย หากทิศทางนี้เหมือนกันตามเข็มนาฬิกาการตั้งค่าคือ R; หากเป็นทวนเข็มนาฬิกาการตั้งค่าคือ S

ในกรณีของภาพทรงกลมสีแดงที่มีเครื่องหมายหมายเลข 1 จะตรงกับวัสดุทดแทนที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดและอื่น ๆ

ทรงกลมสีขาวอันที่มีเลข 4 ตรงกับอะตอมของไฮโดรเจนเกือบตลอดเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่งไฮโดรเจนเป็นสารทดแทนที่มีลำดับความสำคัญต่ำสุดและนับเป็นอันดับสุดท้าย

ตัวอย่างการกำหนดค่าสัมบูรณ์

ในบริเวณที่อยู่ในภาพบน (กรดอะมิโน L-ซีรีน), คาร์บอนไม่สมมาตรมี substituents ดังต่อไปนี้: CH ₂ OH, H, COOH และ NH 2

ใช้กฎก่อนหน้าสำหรับสารประกอบนี้สารทดแทนที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดคือ NH ₂ตามด้วย COOH และสุดท้ายคือ CH ₂ OH สารทดแทนที่สี่เข้าใจว่าเป็น H.

กลุ่ม COOH มีความสำคัญเหนือ CH ₂ OH เนื่องจากคาร์บอนสร้างพันธะสามกับอะตอมออกซิเจน (O, O, O) ในขณะที่อีกรูปแบบหนึ่งมีเพียง OH (H, H, O)

ลักษณะของ enantiomers

enantiomers ขาดองค์ประกอบของความสมมาตร องค์ประกอบเหล่านี้อาจเป็นได้ทั้งระนาบหรือศูนย์กลางของสมมาตร

เมื่อสิ่งเหล่านี้มีอยู่ในโครงสร้างโมเลกุลจึงเป็นไปได้มากว่าสารประกอบนั้นเป็นอะชิรัลดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างเอแนนทิโอเมอร์ได้

คุณสมบัติ

เอแนนทิโอเมอร์คู่หนึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกันเช่นจุดเดือดจุดหลอมเหลวหรือความดันไอ

อย่างไรก็ตามคุณสมบัติที่ทำให้เกิดความแตกต่างคือความสามารถในการหมุนแสงโพลาไรซ์หรืออะไรที่เหมือนกัน: enantiomer แต่ละตัวมีกิจกรรมทางแสงของตัวเอง

enantiomers ที่หมุนแสงโพลาไรซ์ตามเข็มนาฬิกาจะได้รับการกำหนดค่า (+) ในขณะที่ผู้ที่หมุนทวนเข็มนาฬิกาจะได้รับการกำหนดค่า (-)

การหมุนเหล่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของสารทดแทนบนคาร์บอนที่ไม่สมมาตร ดังนั้นสารประกอบของการกำหนดค่า R หรือ S สามารถเป็น (+) และ (-)

นอกจากนี้หากความเข้มข้นของทั้ง enantiomers (+) และ (-) เท่ากันแสงโพลาไรซ์จะไม่เบี่ยงเบนไปจากเส้นทางของมันและส่วนผสมจะไม่ทำงานด้วยแสง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นส่วนผสมจะเรียกว่าส่วนผสมของเรสมิก

ในทางกลับกันการจัดเตรียมเชิงพื้นที่จะควบคุมปฏิกิริยาของสารประกอบเหล่านี้กับพื้นผิวที่มีลักษณะเฉพาะ ตัวอย่างของความเฉพาะเจาะจงของสเตียรอยด์นี้เกิดขึ้นในกรณีของเอนไซม์ซึ่งสามารถทำหน้าที่ได้เฉพาะกับ enantiomer บางชนิดเท่านั้น แต่ไม่สามารถใช้กับภาพสะท้อนในกระจกได้

ตัวอย่าง

จาก enantiomers ที่เป็นไปได้จำนวนมากสารประกอบทั้งสามต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง:

thalidomide

โมเลกุลใดในสองโมเลกุลมีการกำหนดค่า S ด้านซ้าย ลำดับความสำคัญมีดังนี้อันดับแรกอะตอมไนโตรเจนอันดับที่สองหมู่คาร์บอนิล (C = O) และกลุ่มที่สามของเมทิลีน (–CH ₂ -)

เมื่อผ่านกลุ่มต่างๆให้ใช้ทิศทางตามเข็มนาฬิกา (R); อย่างไรก็ตามเนื่องจากไฮโดรเจนชี้ออกจากระนาบโครงร่างที่มองเห็นจากมุมด้านหลังจึงสอดคล้องกับ S ในขณะที่ในกรณีของโมเลกุลทางด้านขวาไฮโดรเจน (อันที่มีลำดับความสำคัญต่ำสุด) จะชี้กลับหนึ่งครั้ง ของเครื่องบิน

Salbutamol และ Limonene

R enantiomer โมเลกุลใดในสองโมเลกุลด้านบนหรือด้านล่าง ในโมเลกุลทั้งสองคาร์บอนไม่สมมาตรเชื่อมโยงกับกลุ่ม OH

สร้างลำดับความสำคัญของโมเลกุลด้านล่างที่ให้ดังนี้: อันดับแรก OH, แหวนอะโรมาติกที่สองและที่สามของกลุ่ม CH ₂ –NH - C (CH ₃ ) ₃ .

เมื่อเดินผ่านกลุ่มวงกลมจะถูกวาดในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ดังนั้นจึงเป็น R enantiomer ดังนั้นโมเลกุลล่างสุดคือ R enantiomer และโมเลกุลด้านบนคือ S.

ในกรณีของสารประกอบ (R) - (+) - ลิโมนีนและ (S) - (-) - ลิโมนีนความแตกต่างอยู่ในแหล่งที่มาและกลิ่น R enantiomer โดดเด่นด้วยกลิ่นส้มในขณะที่ S enantiomer มีกลิ่นมะนาว

อ้างอิง

TW Graham Solomons, Craigh B.Fryhle เคมีอินทรีย์. (ฉบับที่สิบหน้า 188-301) Wiley Plus
ฟรานซิสเอแครี่ เคมีอินทรีย์. ใน Stereochemistry. (ฉบับที่หก, หน้า 288-301) Mc Graw Hill
Zeevveez (1 สิงหาคม 2553). การสะท้อนกระจกส้อม : สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2561, จาก: flickr.com
GP มอส. คำศัพท์พื้นฐานของ stereochemistry (IUPAC Recommendations 1996) Pure and Applied Chemistry, Volume 68, Issue 12, Pages 2193–2222, ISSN (Online) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
Molecule of the Week Archive. (1 กันยายน 2557). thalidomide สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2561 จาก: acs.org
Jordi Picart (29 กรกฎาคม 2554). การกำหนดค่า R และ S ให้กับศูนย์ chiral . สืบค้นเมื่อ 17 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org

ลักษณะ ENANTIOMERS คุณสมบัติและตัวอย่าง - เคมี - 2025