ENANTIOMERE: EIGENSCHAFTEN, EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die Enantiomere sind solche Paare (anorganische) organische Verbindungen, die aus zwei Spiegelbildern bestehen und nicht übereinander gelegt werden können. Wenn das Gegenteil eintritt - zum Beispiel bei einem Ball, einem Golfschläger oder einer Gabel -, handelt es sich um achirale Objekte.

Der Begriff Chiralität wurde von William Thomson (Lord Kelvin) geprägt, der definierte, dass ein Objekt chiral ist, wenn es nicht mit seinem Spiegelbild überlagert werden kann. Zum Beispiel sind die Hände chirale Elemente, da die Reflexion der linken Hand, selbst wenn sie sich dreht, niemals mit dem Original zusammenfällt.

Eine Möglichkeit, dies zu demonstrieren, besteht darin, die rechte Hand über die linke zu legen und festzustellen, dass die einzigen Finger, die sich überlappen, die Mitte sind. Tatsächlich leitet sich das Wort chiral vom griechischen Wort cheir ab, was "Hand" bedeutet.

Im Fall der Gabel im oberen Bild würde sie, wenn ihre Reflexion umgedreht würde, perfekt unter das Original passen, was sich als achirales Objekt übersetzt.

Asymmetrischer Kohlenstoff

Welche geometrische Form muss eine Reihe von Atomen haben, um als chiral betrachtet zu werden? Die Antwort ist tetraedrisch; Das heißt, für eine organische Verbindung muss das Kohlenstoffatom eine tetraedrische Anordnung aufweisen. Dies gilt zwar für die meisten Verbindungen, ist jedoch nicht immer der Fall.

Damit diese hypothetische Verbindung CW ₄ chiral ist, müssen alle Substituenten unterschiedlich sein. Wenn dies nicht so wäre, könnte sich die Reflexion des Tetraeders nach einigen Umdrehungen überlappen.

Somit ist Verbindung C (ABCD) chiral. In diesem Fall wird das an vier verschiedene Substituenten gebundene Kohlenstoffatom als asymmetrischer Kohlenstoff (oder stereogener Kohlenstoff) bezeichnet. Wenn dieser Kohlenstoff im Spiegel "betrachtet" wird, bilden seine Reflexion und dies das Enantiomerenpaar.

Im oberen Bild sind drei Enantiomerenpaare der Verbindung C (ABCD) dargestellt. Betrachtet man nur das erste Paar, so ist seine Reflexion nicht überlagernd, da beim Umdrehen nur die Buchstaben A und D zusammenfallen, nicht jedoch C und B.

Wie hängen die anderen Enantiomerenpaare zusammen? Die Verbindung und ihr Bild des ersten Enantiomerenpaars sind Diasteromere der anderen Paare.

Mit anderen Worten, die Diasteromere sind Stereoisomere derselben Verbindung, ohne jedoch das Produkt ihrer eigenen Reflexion zu sein; Das heißt, sie sind nicht Ihr Spiegelbild.

Ein praktischer Weg, um dieses Konzept zu assimilieren, ist die Verwendung von Modellen, von denen einige so einfach sind wie diejenigen, die mit einer Anime-Kugel, einigen Zahnstochern und einigen Plastilinmassen zusammengesetzt sind, um die Atome oder Gruppen darzustellen.

Nomenklatur

Durch Ändern der Position von zwei Buchstaben wird ein weiteres Enantiomer erzeugt. Wenn jedoch drei Buchstaben verschoben werden, kehrt die Operation mit einer anderen räumlichen Ausrichtung zur ursprünglichen Verbindung zurück.

Auf diese Weise entstehen durch Ändern von zwei Buchstaben zwei neue Enantiomere und gleichzeitig zwei neue Diastereomere des ursprünglichen Paares.

Wie unterscheiden Sie diese Enantiomere jedoch voneinander? Dies ist der Zeitpunkt, an dem die absolute RS-Konfiguration entsteht.

Die Forscher, die es implementierten, waren Cahn, Sir Christopher Ingold und Vladimir Prelog. Aus diesem Grund ist es als Cahn-Ingold-Prelog-Notationssystem (RS) bekannt.

Sequenzregeln oder Prioritäten

Wie wende ich diese absolute Einstellung an? Erstens bezieht sich der Begriff "absolute Konfiguration" auf die genaue räumliche Anordnung der Substituenten am asymmetrischen Kohlenstoff. Somit hat jede räumliche Anordnung ihre eigene R- oder S-Konfiguration.

Das obere Bild zeigt zwei absolute Konfigurationen für ein Enantiomerenpaar. Um eine der beiden als R oder S zu kennzeichnen, müssen die Sequenzierungs- oder Prioritätsregeln befolgt werden:

1- Der Substituent mit der höchsten Ordnungszahl ist derjenige mit der höchsten Priorität.

2- Das Molekül ist so ausgerichtet, dass das Atom oder die Gruppe mit der niedrigsten Priorität hinter die Ebene zeigt.

3- Die Pfeile der Links werden gezeichnet und ein Kreis wird in absteigender Prioritätsrichtung gezeichnet. Wenn diese Richtung im Uhrzeigersinn gleich ist, ist die Einstellung R; Wenn es gegen den Uhrzeigersinn ist, ist die Einstellung S.

Im Fall des Bildes entspricht die mit der Nummer 1 gekennzeichnete rote Kugel dem Substituenten mit der höchsten Priorität usw.

Die weiße Kugel mit der Nummer 4 entspricht fast immer dem Wasserstoffatom. Mit anderen Worten, Wasserstoff ist der Substituent mit der niedrigsten Priorität und wird zuletzt gezählt.

Absolutes Konfigurationsbeispiel

In der Verbindung im oberen Bild (Aminosäure L-Serin) weist der asymmetrische Kohlenstoff die folgenden Substituenten auf: CH ₂ OH, H, COOH und NH ₂ .

Unter Anwendung der vorherigen Regeln für diese Verbindung ist der Substituent mit der höchsten Priorität NH ₂ , gefolgt von COOH und schließlich CH ₂ OH. Der vierte Substituent ist H zu verstehen.

Die COOH-Gruppe hat Vorrang vor CH ₂ OH, da der Kohlenstoff drei Bindungen mit den Sauerstoffatomen (O, O, O) bildet, während die andere nur eine mit dem OH (H, H, O) bildet.

Eigenschaften der Enantiomere

Den Enantiomeren fehlen Symmetrieelemente. Diese Elemente können entweder die Ebene oder das Symmetriezentrum sein.

Wenn diese in der Molekülstruktur vorhanden sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Verbindung achiral ist und daher keine Enantiomere bilden kann.

Eigenschaften

Ein Enantiomerenpaar weist die gleichen physikalischen Eigenschaften auf, wie Siedepunkt, Schmelzpunkt oder Dampfdruck.

Eine Eigenschaft, die sie unterscheidet, ist jedoch die Fähigkeit, polarisiertes Licht zu drehen, oder was gleich ist: Jedes Enantiomer hat seine eigenen optischen Aktivitäten.

Die Enantiomere, die das polarisierte Licht im Uhrzeigersinn drehen, erhalten die (+) Konfiguration, während diejenigen, die es gegen den Uhrzeigersinn drehen, die (-) Konfiguration erhalten.

Diese Rotationen sind unabhängig von der räumlichen Anordnung der Substituenten am asymmetrischen Kohlenstoff. Folglich kann eine Verbindung mit R- oder S-Konfiguration (+) und (-) sein.

Wenn außerdem die Konzentrationen beider Enantiomere (+) und (-) gleich sind, weicht das polarisierte Licht nicht von seinem Weg ab und das Gemisch ist optisch inaktiv. In diesem Fall wird die Mischung als racemische Mischung bezeichnet.

Räumliche Anordnungen bestimmen wiederum die Reaktivität dieser Verbindungen gegenüber stereospezifischen Substraten. Ein Beispiel für diese Stereospezifität sind Enzyme, die nur auf ein bestimmtes Enantiomer, nicht aber auf dessen Spiegelbild einwirken können.

Beispiele

Von vielen möglichen Enantiomeren sind die folgenden drei Verbindungen beispielhaft aufgeführt:

Thalidomid

Welches der beiden Moleküle hat die S-Konfiguration? Der von links. Die Prioritätsreihenfolge lautet wie folgt: erstens das Stickstoffatom, zweitens die Carbonylgruppe (C = O) und drittens die Methylengruppe (–CH ₂ -).

Verwenden Sie beim Durchlaufen der Gruppen die Richtung im Uhrzeigersinn (R). Da der Wasserstoff jedoch aus der Ebene heraus zeigt, entspricht die vom hinteren Winkel aus gesehene Konfiguration tatsächlich dem S, während im Fall des Moleküls auf der rechten Seite der Wasserstoff (der mit der niedrigsten Priorität) einmal zurück zeigt des Flugzeugs.

Salbutamol und Limonen

Welches der beiden Moleküle ist das R-Enantiomer: oben oder unten? In beiden Molekülen ist der asymmetrische Kohlenstoff an die OH-Gruppe gebunden.

Die Festlegung der Prioritätsreihenfolge für das Molekül unten ergibt somit: erstens das OH, zweitens den aromatischen Ring und drittens die Gruppe CH ₂ -NH-C (CH ₃ ) ₃ .

Beim Durchlaufen der Gruppen wird ein Kreis im Uhrzeigersinn gezeichnet. daher ist es das R-Enantiomer. Somit ist das untere Molekül das R-Enantiomer und das obere das S.

Bei der Verbindung (R) - (+) - Limonen und (S) - (-) - Limonen liegen die Unterschiede in ihren Quellen und Gerüchen. Das R-Enantiomer zeichnet sich durch einen Orangengeruch aus, während das S-Enantiomer einen Zitronengeruch aufweist.

Verweise

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