ลักษณะ EPIMERS การสร้างและตัวอย่าง - เคมี - 2025

epimersมี diastereoisomers ซึ่งมีเพียงหนึ่งในศูนย์ที่แตกต่าง achiral จากการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ ซึ่งแตกต่างจาก enantiomers ซึ่งศูนย์ achiral ทั้งหมดมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันและเป็นตัวแทนของภาพสะท้อนที่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้

ไดแอสโทริโอไอโซเมอร์ที่เหลือ (เช่นไอโซเมอร์ทางเรขาคณิต) สามารถมีศูนย์ได้มากกว่าสองศูนย์ที่มีการกำหนดค่าต่างกัน ดังนั้นสเตอริโอไอโซเมอร์ส่วนใหญ่จึงเป็นไดแอสโทริโอไอโซเมอร์ ในขณะที่ epimers มีน้อยกว่ามาก แต่ไม่ใช่ด้วยเหตุผลนั้นสำคัญน้อยกว่า

ที่มา: Gabriel Bolívar

สมมติว่าโครงสร้างที่มีโครงกระดูกของอะตอมสีดำเชื่อมโยงกับตัวอักษร A, B, C และ D (ภาพบน) เส้นประแสดงถึงกระจกซึ่งแสดงให้เห็นว่าคู่ของโมเลกุลด้านบนไม่ใช่ enantiomers เนื่องจากศูนย์ chiral ทั้งหมดมีการกำหนดค่าเหมือนกัน ยกเว้นศูนย์แรกที่เชื่อมโยงกับตัวอักษร B และ D

โมเลกุลทางด้านซ้ายมีตัวอักษร D หันไปทางด้านขวาในขณะที่โมเลกุลตัวอักษร D ทางด้านขวาจะหันหน้าไปทางด้านซ้าย หากต้องการทราบว่าการกำหนดค่าของแต่ละรายการจะเป็นอย่างไรให้ใช้ระบบ Cahn-Ingold-Prelog (RS)

ลักษณะของ epimers

ลักษณะสำคัญของ epimers อยู่ในศูนย์ achiral (หรือ stereogenic) เท่านั้น การเปลี่ยนการวางแนวเชิงพื้นที่ของ D และ B อาจทำให้รูปแบบมีเสถียรภาพหรือไม่เสถียรมากขึ้น นั่นคือการหมุนของพันธะเดี่ยวทำให้อะตอมหรือกลุ่มอะตอมขนาดใหญ่สองอะตอมมาบรรจบกันหรือเคลื่อนออกไป

จากมุมมองนี้ epimer หนึ่งอาจมีเสถียรภาพมากกว่าอีกอันหนึ่ง สิ่งที่โดยการหมุนการเชื่อมโยงทำให้เกิดโครงสร้างที่มีเสถียรภาพมากขึ้นจะเป็น epimer ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการสร้างสมดุล

กลับไปที่ตัวอักษร D และ B อาจมีขนาดใหญ่มากในขณะที่ C เป็นอะตอมขนาดเล็ก ดังนั้น epimer ทางด้านขวาจึงมีเสถียรภาพมากขึ้นเนื่องจาก D และ C ที่พบทางด้านซ้ายของสองศูนย์แรกต้องทนทุกข์ทรมานจากการกีดขวางที่น้อยกว่า

ด้วยกล้องจุลทรรศน์สิ่งนี้จะกลายเป็นลักษณะเฉพาะสำหรับคู่ของ epimers ที่พิจารณา; แต่ในเชิงมหภาคความแตกต่างจะถูกเน้นและท้ายที่สุดตัวอย่างเช่นมีจุดหลอมเหลวดัชนีหักเหต่างกันสเปกตรัม NMR (นอกเหนือจากคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมาย)

แต่ในสาขาชีววิทยาและปฏิกิริยาที่กระตุ้นด้วยเอนไซม์นี่คือจุดที่ epimers แตกต่างกันมากขึ้น ร่างกายสามารถเผาผลาญได้ในขณะที่อีกคนไม่สามารถเผาผลาญได้

การอบรม

Epimers เกิดขึ้นได้อย่างไร? ผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่า epimerization หาก epimers ทั้งสองไม่แตกต่างกันอย่างมากในด้านความเสถียรจะมีการสร้างสมดุลของ epimerization ซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าการแลกเปลี่ยนระหว่างกัน:

EpA <=> EpB

โดยที่ EpA คือ epimer A และ EpB คือ epimer B ถ้าตัวใดตัวหนึ่งมีความเสถียรมากกว่าอีกอันหนึ่งมันจะมีความเข้มข้นสูงกว่าและจะทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าการกลายพันธุ์ นั่นคือมันจะสามารถเปลี่ยนทิศทางของลำแสงโพลาไรซ์ได้

Epimerization อาจไม่ใช่ภาวะสมดุลและไม่สามารถย้อนกลับได้ ในกรณีเหล่านี้จะได้รับส่วนผสมของ EpA / EpB diastereoisomers

เส้นทางสังเคราะห์ของ epimers จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้องตัวกลางของปฏิกิริยาและตัวแปรของกระบวนการ (การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาความดันอุณหภูมิ ฯลฯ )

ด้วยเหตุนี้การก่อตัวของ epimers แต่ละคู่จึงต้องศึกษาเป็นรายบุคคลจากคู่อื่น ๆ แต่ละตัวมีกลไกและระบบทางเคมีของตัวเอง

Tautomerization

จากกระบวนการสร้าง epimer ทั้งหมดการ tautomerization ของ diastereoisomers สองตัวถือได้ว่าเป็นตัวอย่างทั่วไป

ประกอบด้วยสภาวะสมดุลที่โมเลกุลใช้รูปคีโตน (C = O) หรือ enol (C-OH) เมื่อเปลี่ยนรูปแบบคีโทนิกอีกครั้งการกำหนดค่าของคาร์บอนที่อยู่ติดกับกลุ่มคาร์บอนิล (ถ้าไครัล) จะเปลี่ยนไปทำให้เกิดเอพิเมอร์คู่หนึ่ง

ตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้นคือคู่ cis-decalone และ trans-decalone

ที่มา: Jüจาก Wikimedia Commons

โครงสร้างของ cis-decalone แสดงไว้ด้านบน อะตอม H อยู่บนสุดของวงแหวนทั้งสอง ในขณะที่อยู่ใน trans-decalone อันหนึ่งอยู่เหนือวงแหวนและอีกอันอยู่ด้านล่าง คาร์บอนทางด้านซ้ายของกลุ่ม C = O คือศูนย์ไครัลดังนั้นสิ่งที่ทำให้เอพิเมอร์แตกต่างกัน

ตัวอย่าง

ความผิดปกติของกลูโคส

ที่มา: miguelferig จาก Wikimedia Commons

ในภาพบนเรามีวงแหวนฟูรานัสของความผิดปกติทั้งสองของ D-glucose: αและβ จากวงแหวนจะเห็นได้ว่ากลุ่ม OH ที่คาร์บอน 1 พบได้ทั้งในทิศทางเดียวกับ OH ที่อยู่ติดกันในความผิดปกติของαหรือในทิศทางตรงกันข้ามเช่นเดียวกับในβ anomer

การคาดการณ์ของฟิชเชอร์ของความผิดปกติทั้งสอง (ทางด้านขวาของภาพ) ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างเอพิเมอร์ทั้งสองซึ่งเป็นความผิดปกติได้ชัดเจนยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามความผิดปกติของαสองตัวสามารถมีการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันในคาร์บอนอื่น ๆ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่เลียนแบบได้

ใน C-1 ของการฉายภาพฟิชเชอร์สำหรับความผิดปกติของαกลุ่ม OH จะ "มอง" ไปทางขวาในขณะที่ในความผิดปกติจะ "ดู" ไปทางซ้าย

ไอโซเมอร์ของเมนทอล

ที่มา: Roland Mattern ผ่าน Wikimedia Commons

ภาพแสดงสเตอริโอไอโซเมอร์ทั้งหมดของโมเลกุลเมนทอล แต่ละคอลัมน์แสดงถึงคู่ของ enantiomers (สังเกตอย่างระมัดระวัง) ในขณะที่แถวสอดคล้องกับ diastereoisomers

Epimers คืออะไร? พวกเขาจะต้องเป็นสิ่งที่แทบจะไม่แตกต่างกันในตำแหน่งเชิงพื้นที่ของคาร์บอนเดี่ยว

(+) - เมนทอลและ (-) - นีโอไอโซเมนทอลเป็น epimers และยิ่งไปกว่านั้น diastereoisomers (ไม่อยู่ในคอลัมน์เดียวกัน) หากคุณมองอย่างใกล้ชิดทั้งใน -OH และ -CH _{3 กลุ่ม}ออกไปนอกระนาบ (เหนือวงแหวน) แต่ใน (-) - นีโอไอโซเมนทอลกลุ่มไอโซโพรพิลก็ชี้ออกจากระนาบเช่นกัน

ไม่เพียง แต่ (+) - เมนทอลเป็นเครื่องหมายของ (-) - นีโอเมนทอล แต่ยังรวมถึง (+) - นีโอเมนทอล ข้อหลังแตกต่างกันเพียงว่ากลุ่ม -CH ₃ชี้ลงเครื่องบิน epimers อื่น ๆ ได้แก่ :

- (-) - ไอโซเมนทอลและ (-) - นีโอเมนทอล

- (+) - ไอโซเมนทอลและ (+) - นีโอเมนทอล

- (+) - นีโอไอโซเมนทอลและ (-) - นีโอเมนทอล

- (+) - นีโอเมนทอลและ (-) - นีโอไอโซเมนทอล

สเตอริโอไอโซเมอร์เหล่านี้เป็นตัวอย่างที่ใช้ได้จริงในการชี้แจงแนวคิดของ epimers และคุณจะเห็นได้ว่าจากไดแอสโทริโอไอโซเมอร์หลายตัวสามารถแยกความแตกต่างออกเป็นคาร์บอนที่ไม่สมมาตรหรือชิรัลเพียงตัวเดียว

อ้างอิง

1. Graham Solomons TW, Craig B.Fryhle (2011) เคมีอินทรีย์. (10 ^THฉบับ.) ไวลีย์พลัส
2. แครี่ F. (2008). เคมีอินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่หก). Mc Graw Hill
3. ห้องเรียน Uruguay Educa (เอสเอฟ) Epimers กู้คืนจาก: aulas.uruguayeduca.edu.uy
4. วิกิพีเดีย (2018) Epimer สืบค้นจาก: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
5. Fray JM (2014). การตรวจสอบการก่อตัวของ Epimer ในปฏิกิริยา Amide-Coupling: การทดลองสำหรับนักศึกษาระดับปริญญาตรีขั้นสูง School of Chemistry, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, United Kingdom J. Chem. Educ. 2014, 91, 1, 136-140
6. Reist & Col. (1995). Racemization, Enantiomerization, Diastereomerization และ Epimerization: ความหมายและความสำคัญทางเภสัชวิทยา Chirality 7: 396-400