Enantiomer
Entitățile moleculare care sunt imagini în oglindă unele cu altele și care nu se suprapun se numesc enantiomeri . [1] Termenii izomeri optici [2] și antipode optice [3] sunt sinonimi , deși sunt depreciați.
Moleculele care manifestă acest izomerism se numesc chirali (din grecescul χείρ, chèir , „mână”); chiralitatea este proprietatea moleculelor care nu pot fi suprapuse peste propria lor imagine în oglindă. Aceste molecule nu au nici planuri de simetrie, nici centre de inversiune și nici axe S n superioare.
Moleculele chirale au cel puțin un element stereogen tridimensional în structura lor. Un exemplu de element stereogen este un atom de carbon tetraedric legat de patru grupe funcționale diferite.
Un exemplu macroscopic de chiralitate poate fi reprezentat de cele două mâini ale unei persoane sau de cele două pantofi ale unei singure perechi: fiecare mână sau fiecare pantof reprezintă un enantiomer.
Un amestec 1: 1 de doi enantiomeri se numește racem și este reprezentat de simbolurile (RS), ( dl ) sau (±). Enantiomerii unici sunt reprezentați în schimb cu (R) sau (S), ( d ) sau ( l ), (+) sau (-). [4]
Proprietăți și reactivitate
Două molecule de enantiomer între ele posedă aceleași proprietăți fizice, cu excepția uneia: capacitatea de a roti planul luminii polarizate . Această capacitate, numită putere de rotație , este egală în valoare absolută , dar opusă în semn pentru fiecare dintre cei doi enantiomeri.
Două molecule de enantiomer reciproc prezintă aceeași reactivitate chimică în mediul achiral sau racemic chiral; reactivitatea lor față de un enantiomer al altui cuplu poate fi destul de diferită.
-
(RS)-A* + X (non chirale) → (R)-A*X (50%) + (S)-A*X (50%)
-
(RS)-A* + (R)-B* (chirale) → (R,R)-A*B* (>50%) + (S,R)-A*B* (<50%)
- Asteriscul indică faptul că specia este chirală, indicațiile R și S sunt arbitrare.
Separare
O sursă de enantiomeri puri de compuși chirali sunt substanțele naturale din care pot fi extrase, purificate și modificate corespunzător prin reacții care nu modifică configurația stereochimică a moleculei. În ceea ce privește sinteza enantiomerilor puri, trebuie avut în vedere faptul că reacțiile dintre compușii achirali produc întotdeauna raceme .
Procesul prin care cei doi enantiomeri puri sunt separați de un racem se numește rezoluție . Rezoluția unui racem se poate face chimic. Există două posibilități: rezoluția clasică și rezoluția cinetică . În prima, se efectuează o reacție stoichiometrică cu un substrat pur enantiomeric pentru a da un aduct care conține ambele substraturi:
-
(RS)-A* + (R)-B* (chirale) → (R,R)-A*B* + (S,R)-A*B*
Cei doi produse ai reacției de mai sus nu sunt enantiomeri, ci diastereomeri și au proprietăți chimico-fizice diferite: de exemplu, solubilitate diferită în solvenți, astfel încât să poată fi separați prin cristalizare fracționată sau formă fizică diferită (unul dintre cei doi diastereomeri poate fi un lichid iar celălalt un solid cristalin). După separarea lor, se efectuează o reacție care restabilește compușii inițiali, care vor fi deci enantiomeri puri:
-
(R,R)-A*B* → (R)-A* + (R)-B* -
(S,R)-A*B* → (S)-A* + (R)-B*
În rezoluția cinetică , pe de altă parte, viteza de reacție diferită a celor doi enantiomeri este exploatată cu un reactiv stoichiometric sau mult mai des un catalizator, de exemplu o enzimă, enantiomeric pură. În acest caz, reactivul enantiomeric pur nu este în general încorporat în produse. Datorită vitezei diferite de reacție, unul dintre cei doi enantiomeri, de exemplu (R), va reacționa mai lent. Apoi, prin oprirea reacției la momentul potrivit, substratul nereacționat va fi îmbogățit în (R) -enantiomer și produsul va fi îmbogățit în (S) -enantiomer. Deoarece acestea sunt două substanțe complet diferite, separarea lor va fi ușoară.
O a doua metodă de separare (fizică) a doi enantiomeri este cromatografia în fază staționară chirală: cei doi enantiomeri interacționează diferit cu faza staționară chirală a coloanei și, prin urmare, călătoresc prin coloană la momente diferite.
O a treia metodă de rezoluție este cea enzimatică. Enzimele sunt chirale, prin urmare, interacționează cu cei doi enantiomeri într-un mod diferit și reacționează adesea doar cu unul dintre cei doi enantiomeri; aceasta are ca rezultat viteza de reacție diferită , care va fi mare pentru una și foarte mică sau practic zero pentru cealaltă.
Origine
Există doar ipoteze cu privire la cauzele pentru care în lumea vie substanțele chirale sunt în general prezente sub formă enantiomerică. Cel mai acreditat spune că enantiomerismul a fost creat de lumina polarizată circular emisă de unele formațiuni stelare. O sursă puternică de lumină polarizată circular a fost descoperită în nebuloasa Orion și un exces de L-aminoacizi a fost găsit în meteoritul Murchinson din 1969 din Australia, ceea ce ar arăta că asimetria chirală era prezentă înainte de viața pe Pământ. [5]
Notă
- ^(EN) Enantiomer , Definiție IUPAC Gold Book Depusă la 24 ianuarie 2010 în Internet Archive .
- ^(EN) Izomeri optici , definiție IUPAC Gold Book Depusă la 24 ianuarie 2010 în Internet Archive .
- ^(EN) Antipode optice , definiție IUPAC Gold Book Depusă la 24 ianuarie 2010 în Internet Archive .
- ^ Pentru regulile de atribuire a prefixelor R- și S-, consultați secțiunea „Nomenclatură” a intrării Stereoizomer .
- ^ Chimie în Marea Britanie , octombrie 1998, 18
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe enantiomer
