- carboni asimètric
- Nomenclatura
- Regles de seqüències o prioritats
- Exemple de configuració absoluta
- Característiques dels enantiòmers
- propietats
- exemples
- talidomida
- Salbutamol i limonè
- referències
Els enantiòmers són aquells parells de compostos orgànics (i inorgànics) que consisteixen en dues imatges especulars que no poden superposar una sobre l'altra. Quan passa el contrari -per exemple, en el cas d'una pilota, un pal de golf o tenedor- es diu que són objectes aquirals.
El terme quiralitat va ser encunyat per William Thomson (Lord Kelvin), que va definir que un objecte és quiral si no pot superposar amb la seva imatge especular. Per exemple, les mans són elements quirals, ja que el reflex de la mà esquerra, tot i que es voltegi, no coincidirà mai amb l'original.
Una manera de demostrar l'anterior és col·locant la mà dreta sobre l'esquerra, trobant-se que els únics dits que se superposen són els de el medi. De fet, la paraula quiral deriva de la paraula grega cheir, que significa «mà».
Per al cas de l'forquilla de la imatge superior, si el seu reflex es voltejarà, calçaria perfectament sota de l'original, el que es tradueix com un objecte aquiral.
carboni asimètric
Quina forma geomètrica ha de tenir un conjunt d'àtoms per a considerar que sigui quiral? La resposta és tetraèdrica; és a dir, per a un compost orgànic l'àtom de carboni ha de tenir un acord tetraèdric al seu voltant. No obstant això, encara que això s'aplica per a la majoria dels compostos, no sempre és el cas.
Perquè aquest compost hipotètic CW 4 sigui quiral, tots els substituents han de ser diferents. Si no fos d'aquesta manera, el reflex de l'tetraedre podria superposar després d'unes rotacions.
Així, el compost C (ABCD) és quiral. Quan això passa, a l'àtom de carboni enllaçat a quatre substituents diferents es coneix com a carboni asimètric (o carboni estereogènic). Quan aquest carboni es "mira" a l'espill, el seu reflex i aquest conformen el parell enantiomèric.
A la imatge superior s'il·lustren tres parells enantiomèrics de l'compost C (ABCD). Considerant únicament el primer parell, el seu reflex no és superposable, perquè a l'voltejar-sol coincideixen les lletres A i D, més no C i B.
Quina relació tenen els altres parells d'enantiòmers entre si? El compost i la seva imatge de el primer parell enantiomèric són diasterómeros dels altres parells.
En altres paraules, els diasterómeros són estereoisòmers de el mateix compost, però sense ser producte del seu propi reflex; és a dir, no són la seva imatge especular.
Una forma pràctica d'assimilar aquest concepte és mitjançant l'ús de models, alguns d'aquests tan simples com els armats amb una bola d'anime, uns escuradents i unes masses de plastilina per representar els àtoms o grups.
Nomenclatura
El canvi de lloc de dues lletres produeix un altre enantiòmer, però si es canvien de lloc tres lletres, l'operació torna a l'compost original amb orientació espacial diferent.
D'aquesta manera, canviant dues lletres dóna lloc a dos nous enantiòmers i, a el mateix temps, a dos nous diasterómeros de el parell inicial.
No obstant això, com diferenciar aquests enantiòmers uns dels altres? És aquí quan sorgeix la configuració absoluta RS.
Els investigadors que la van implementar van ser Cahn, Sir Christopher Ingold i Vladimir Prelog. Per aquest motiu es coneix com a sistema de notació (RS) de Cahn-Ingold-Prelog.
Regles de seqüències o prioritats
Com aplicar aquesta configuració absoluta? Primerament, el terme "configuració absoluta" al·ludeix a l'exacte arranjament espacial dels substituents en el carboni asimètric. Així, cada arranjament espacial té la seva pròpia configuració R o S.
La imatge superior il·lustra dues configuracions absolutes per a un parell d'enantiòmers. Per designar un dels dos com a R o S, s'han de seguir les regles de seqüències o de prioritats:
1- El substituent de major nombre atòmic és el de major prioritat.
2- S'orienta la molècula de manera que l'àtom o grup de menor prioritat apunt darrere de el pla.
3- Es dibuixen les fletxes dels enllaços i es traça un cercle en direcció descendent de prioritat. Si aquest sentit és el mateix de les agulles de l'rellotge, la configuració és R; si és antihorari, llavors la configuració és S.
En el cas de la imatge, l'esfera vermella marcada amb el número 1 correspon a substituent de major prioritat, i així successivament.
L'esfera blanca, la de el número 4, gairebé sempre correspon a l'àtom d'hidrogen. En altres paraules: l'hidrogen és el substituent de menor prioritat i s'explica d'últim.
Exemple de configuració absoluta
En el compost de la imatge superior (aminoàcid l-serina), el carboni asimètric té els següents substituents: CH 2 OH, H, COOH i NH 2.
Aplicant les regles anteriors per a aquest compost, el substituent de major prioritat és NH 2, seguit de l'COOH i, finalment, el CH 2 OH. El quart substituent se sobreentén que és l'H
El grup COOH té prioritat sobre CH 2 OH, perquè el carboni forma tres enllaços amb els àtoms d'oxigen (O, O, O), mentre que l'altre forma només un amb l'OH (H, H, O).
Característiques dels enantiòmers
Els enantiòmers no tenen elements de simetria. Aquests elements poden ser, bé sigui el pla o el centre de simetria.
Quan aquests són presents en l'estructura molecular, és molt probable que el compost sigui aquiral i, per tant, no pugui formar enantiòmers.
propietats
Un parell d'enantiòmers exhibeix les mateixes propietats físiques, com a punt d'ebullició, punt de fusió o pressió de vapor.
No obstant això, una propietat que els diferencia és la capacitat de rotar la llum polaritzada, o el que és igual: cada enantiòmer presenta activitats òptiques pròpies.
Els enantiòmers que roten la llum polaritzada cap al sentit de les agulles de l'rellotge adquireixen la configuració (+), mentre que aquells que la roten cap al sentit contrari adquireixen la configuració (-).
Aquestes rotacions són independents de l'arranjament espacial dels substituents en el carboni asimètric. En conseqüència, un compost de configuració R o S pot ser (+) i (-).
Addicionalment, si les concentracions de tots dos enantiòmers (+) i (-) són iguals, la llum polaritzada no es desvia de la seva trajectòria i la barreja és òpticament inactiva. Quan això succeeix, a la barreja se li denomina barreja racèmica.
Al seu torn, els arranjaments espacials regeixen la reactivitat d'aquests compostos enfront de substrats estereoespecíficos. Un exemple d'aquesta estereoespecificitat passa en el cas dels enzims, les quals poden sol actuar sobre cert enantiòmer, mes no sobre la seva imatge especular.
exemples
De molts possibles enantiòmers, es té com a exemples els següents tres compostos:
talidomida
Quina de les dues molècules presenta la configuració S? La de l'esquerra. L'ordre de prioritat és el següent: primer l'àtom de nitrogen, segon el grup carbonil (C = O), i tercer el grup metilè (-CH 2 -).
A l'recórrer els grups s'usa el sentit de les agulles de el rellotge (R); però, com l'hidrogen apunta fora de l'àmbit, la configuració vista des de l'angle del darrere correspon realment a la S, mentre que en el cas de la molècula de la dreta, l'hidrogen (el de menor prioritat) apunta d'una vegada cap a darrere de el pla.
Salbutamol i limonè
Quina de les dues molècules és l'enantiòmer R: la de dalt o la de baix? En ambdues molècules el carboni asimètric està enllaçat a el grup OH.
Establint l'ordre de prioritats per a la molècula de baix que dóna així: primer el OH, segon l'anell aromàtic i tercer el grup CH 2 -NH-C (CH 3) 3.
Recorrent els grups es dibuixa un cercle en el sentit de les agulles de l'rellotge; per tant, és l'enantiòmer R. Així, la molècula de sota és l'enantiòmer R, i la dalt al S.
Per al cas de l'compost (R) - (+) - limonè i el (S) - (-) - limonè, les diferències estan en les seves fonts i olors. El enantiòmer R es caracteritza per tenir una olor de taronges, mentre que l'enantiòmer S té una olor a llimones.
referències
- TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Organic Chemistry. (Tenth Edition, pàg 188-301) Wiley Plus.
- Francis A. Carey. Química Orgànica. En Estereoquímica. (Sisena edició., Pàg 288-301). Mc Graw Hill.
- Zeevveez. (01 de agost de 2010). Fork Mirror Reflection.: Recuperat el 17 d'abril de 2018, de: flickr.com
- GP Moss. Basic terminology of 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. (01 de setembre de 2014). Thalidomide. Recuperat el 17 d'abril de 2018, de: acs.org
- Jordi Picart. (29 de juliol de 2011). Assignació de les configuracions R i S en un centre quiral.. Recuperat el 17 d'abril de 2018, de: commons.wikimedia.org