Chiralitate (chimie)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Modele moleculare ale a doi enantiomeri ai unui aminoacid generic

Chiralitatea (din greaca χείρ, „mână”) este proprietatea unui obiect rigid (sau a unui aranjament spațial de puncte sau atomi ) pe care nu poate fi suprapus asupra imaginii sale în oglindă. [1]

În chimie, o moleculă care nu poate fi suprapusă peste propria imagine oglindă în trei dimensiuni se numește chirală . [2] Dimpotrivă, o moleculă care poate fi suprapusă peste propria imagine oglindă în trei dimensiuni (prin rotații și translații) se numește achirală .

Chiralitatea moleculelor

Exemplele macroscopice de obiecte chirale sunt o mână - care poate fi stângă sau dreaptă - sau un șurub , care poate avea un filet care se rotește în sensul acelor de ceasornic sau invers. Un cui , pe de altă parte, având planuri infinite de simetrie de -a lungul lungimii sale, este identic și suprapozabil imaginii sale în oglindă, prin urmare nu este chiral.

Este foarte obișnuit să se facă greșeala de a descrie chiralitatea ca proprietate punctuală: nu există un atom (sau punct) care este chiral, dar chiralitatea este o proprietate care aparține moleculei (sau unui obiect în general). [3] De exemplu, citarea unui caz tipic în chimia organică , un carbon care poartă patru substituenți diferiți și face parte dintr-o moleculă chirală, este corect definit ca un carbon stereogen . [4] Într-o moleculă chirală, toți atomii care o constituie sunt definiți convenabil ca „chirotopici”. [5]

O moleculă este chirală dacă nu există o axă de rotație necorespunzătoare între elementele sale de simetrie . Două molecule identice în total, cu excepția faptului că una este imaginea în oglindă a celeilalte, care nu poate fi suprapusă una pe cealaltă, sunt numite enantiomeri . Un exemplu de molecule chirale pot fi cele care conțin un atom de carbon ( sp³ hibridizat ) legat de patru substituenți diferiți.

Uneori, totuși, o moleculă care conține mai mult de un atom de carbon chirotopic (de exemplu acid tartric ), pe lângă admiterea a două forme enantiomerice, admite o a treia formă achirală (deci superpozabilă pe imaginea sa oglindă), numită formă „ mezo ” și este indicat cu prefixul „mezo-”.

Modele moleculare ale celor doi enantiomeri ai acidului lactic

Exemple de molecule chirale care nu au stereocentri sunt helicenele .

Proprietățile moleculelor chirale

Două molecule între ele enantiomerii posedă aceleași proprietăți fizice, cu excepția puterii de rotație (identice ca intensitate, dar semn opus pentru fiecare dintre ele) și prezintă același comportament chimic față de substanțele necirale. Pe de altă parte, interacțiunea lor chimică cu alte molecule chirale este diferită (la fel ca o mână dreaptă, scuturarea unei alte mâini poate distinge o mână dreaptă de o stânga) în acele reacții numite stereospecifice .

Un amestec 1: 1 de doi enantiomeri se numește racem . Amestecul celor doi enantiomeri nu are aceleași proprietăți ca enantiomerul pur, de exemplu punctul de topire variază, ajungând la minim sau, uneori, la maxim, la racem. Acest lucru derivă din organizarea diferită a moleculelor din cristal și poate fi urmărit înapoi la exemplul în care o mână care tremură pe alta recunoaște dacă este dreapta sau stânga.

Aproape toate organismele biologice produc un singur enantiomer al unei molecule chirale. Adesea, în sistemele vii, doar unul dintre cei doi enantiomeri ai unei perechi este implicat în ciclurile metabolice, în timp ce celălalt este ignorat sau poate exercita chiar efecte dăunătoare. Cateva exemple:

  • În cazul acidului lactic din figură, enantiomerul care se formează în mușchi după efort este doar al doilea dintre cei doi, acidul (S) - (+) - lactic numit și acid (L) - (+) - lactic.
  • Amidonul și celuloza sunt ambii polimeri ai glucozei, dar corpul uman este capabil să asimileze doar amidonul în care legăturile dintre moleculele de glucoză sunt de tip glicozidic α (1 → 4) și nu celuloza în care aceste legături sunt β (1 → 4) glicozidic. Cu toate acestea, în cazul molilor se întâmplă contrariul.
  • Dintre toți aminoacizii , doar L-aminoacizii sunt utilizați aproape exclusiv de organismele vii pentru sinteza proteinelor .
  • Talidomida a fost introdusă în Europa în 1957 ca sedativ și antiemetic , urmând a fi retrasă patru ani mai târziu, după apariția a numeroase cazuri de malformații ale membrelor în detrimentul nou-născuților ale căror mame au luat acest medicament pentru a trata emesis gravidarum. Unele studii sugerează că activitatea hipnotică este legată de enantiomerul (R), în timp ce (S) este un teratogen ; [6] fapt este că, chiar dacă s-ar utiliza doar izomerul (R), acesta ar fi transformat prin metabolism în forma (S).

Notă

  1. ^(EN) Chirality , Definiție IUPAC Gold Book Depusă la 24 ianuarie 2010 în Internet Archive .
  2. ^ Francis A. Carey, Organic Chemistry , ed. A V-a, McGraw-Hill, 2004, pp. 281-282, ISBN 0-07-252170-8 .
  3. ^ ( PDF ) Prof. Giulia Licini, Chirality [ link broken ] , p.17, Universitatea din Padova
  4. ^ ( PDF ) Stereochimie , p.7, pe educhimica.it
  5. ^(EN) Chirotopic , Definiție IUPAC Gold Book Depusă la 24 ianuarie 2010 în Internet Archive .
  6. ^ Talidomidă: caracteristici farmacocinetice și farmacodinamice [ link rupt ]

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei