RACEMISCHE MISCHUNG: CHIRALITÄT, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Eine racemische Mischung oder ein Racemat besteht aus zwei Enantiomeren zu gleichen Teilen und ist daher optisch inaktiv. Diese optische Aktivität bezieht sich auf die Fähigkeit Ihrer Lösungen, einen polarisierten Lichtstrahl, der durch sie in eine Richtung wandert, im oder gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.

Ein Enantiomer hat die Fähigkeit, polarisiertes Licht beispielsweise nach links (linkshändig) zu drehen, so dass seine reine Lösung optisch aktiv ist. Wenn jedoch das Enantiomer, das das Licht nach rechts dreht (rechtsdrehend), hinzugefügt wird, nimmt seine optische Aktivität ab, bis es inaktiviert wird.

Trauben, die über die Etymologie hinaus mit racemischen Gemischen verwandt sind. Quelle: Pexels.

Wenn dies geschieht, wird gesagt, dass es gleiche Mengen der linken und rechten Enantiomere gibt; Wenn ein Molekül polarisiertes Licht nach links dreht, wird seine Wirkung sofort aufgehoben, wenn es über ein anderes Molekül "stolpert", das es nach rechts dreht. Und so weiter. Daher werden wir eine racemische Mischung haben.

Die erste Sichtung der Enantiomerie erfolgte 1848 durch den französischen Chemiker Louis Pasteur, der eine Mischung aus enantiomeren Kristallen der Weinsäure (damals Raceminsäure genannt) untersuchte. Da diese Säure aus den Trauben stammt, aus denen Weine hergestellt wurden, wurde diese Mischung allgemein für alle Moleküle angewendet.

Schuhe und Chiralität

Damit es zu einer racemischen Mischung kommt, müssen (normalerweise) zwei Enantiomere vorhanden sein, was bedeutet, dass beide Moleküle chiral sind und ihre Spiegelbilder nicht überlagert werden können. Ein Paar Schuhe veranschaulicht dies perfekt: Egal wie sehr Sie versuchen, den linken Schuh auf den rechten zu legen, sie passen niemals.

Mit anderen Worten, der rechte Schuh lenkt polarisiertes Licht nach links ab. während sich der linke Schuh nach rechts bewegt. In einer hypothetischen Lösung, in der die Schuhe die Moleküle sind, ist dies optisch aktiv, wenn es nur gerade, chirale Schuhe gibt. Das gleiche passiert, wenn nur noch Schuhe in Lösung sind.

Wenn jedoch tausend linke Schuhe mit tausend rechten Schuhen gemischt sind, gibt es eine racemische Mischung, die auch optisch inaktiv ist, da sich die Abweichungen, die das Licht in ihm erfährt, gegenseitig aufheben.

Wenn sie anstelle von Schuhen Kugeln wären, Objekte, die achiral sind, wäre es unmöglich, dass racemische Gemische davon existieren, da sie nicht einmal als Enantiomerenpaare existieren könnten.

Beispiele

Weinsäure

Enantiomere der Weinsäure. Quelle: Dschanz

Zurück zu Weinsäure, war seine racemische Mischung die erste, die bekannt wurde. Das obere Bild zeigt seine zwei Enantiomere, die jeweils Kristalle mit "linken" oder "rechten" morphologischen Flächen bilden können. Pasteur gelang es unter Verwendung eines Mikroskops und strenger Bemühungen, diese enantiomeren Kristalle voneinander zu trennen.

Die Kristalle der L (+) - und D (-) - Enantiomere zeigen getrennt optische Aktivität, indem sie das polarisierte Licht nach rechts bzw. links ablenken. Wenn sich beide Kristalle in gleichen Molanteilen in Wasser lösen, wird ein optisch inaktives racemisches Gemisch erhalten.

Beachten Sie, dass beide Enantiomere zwei chirale Kohlenstoffe (mit vier verschiedenen Substituenten) aufweisen. In L (+) liegen die OHs hinter der Ebene, die vom Kohlenstoffgerüst und den COOH-Gruppen gebildet wird; während in D (-) diese OH über der Ebene liegen.

Diejenigen, die Weinsäure synthetisieren, erhalten eine racemische Mischung. Um das L (+) - Enantiomer vom D (-) zu trennen, ist eine chirale Auflösung erforderlich, bei der dieses Gemisch mit einer chiralen Base umgesetzt wird, um diastereoisomere Salze zu erzeugen, die durch fraktionierte Kristallisation getrennt werden können.

Chinin

Strukturgerüst des Chininmoleküls. Quelle: Benjah-bmm27.

Um sich auf ein racemisches Gemisch von Weinsäure zu beziehen, wird es im obigen Beispiel üblicherweise als (±) Weinsäure geschrieben. Im Fall von Chinin (oberes Bild) ist es also (±) -Kinin.

Die Isomerie von Chinin ist komplex: Es hat vier chirale Kohlenstoffe, aus denen 16 Diastereoisomere entstehen. Interessanterweise sind zwei seiner Enantiomere (eines mit dem OH über der Ebene und das andere unter der Ebene) tatsächlich Diastereoisomere, da sie sich in der Konfiguration ihrer anderen chiralen Kohlenstoffe (die des Bicyclos mit dem N-Atom) unterscheiden.

Nun ist es schwierig zu bestimmen, welches der Stereoisomere von Chinin polarisiertes Licht nach rechts oder links ablenkt.

Thalidomid

Thalidomid-Enantiomere. Quelle: Impfstoff

Die Enantiomere von Thalidomid sind oben gezeigt. Es hat nur einen chiralen Kohlenstoff: den, der an den Stickstoff gebunden ist, der beide Ringe verbindet (einer aus Phthalimid und der andere aus Gluteramid).

Im R-Enantiomer (mit sedierenden Eigenschaften) ist der Phthalimidring (der links) über der Ebene ausgerichtet; während im S-Enantiomer (mit mutagenen Eigenschaften) unten.

Dem Augenprozentsatz ist nicht bekannt, welcher der beiden das Licht nach links oder rechts ablenkt. Es ist bekannt, dass ein 1: 1 oder 50% iges Gemisch beider Enantiomere das racemische Gemisch (±) -Talidomid bildet.

Wenn Sie Thalidomid nur als hypnotisches Beruhigungsmittel vermarkten möchten, müssen Sie seine racemische Mischung unbedingt der bereits erwähnten chiralen Auflösung unterziehen, damit das reine R-Enantiomer erhalten wird.

1,2-Epoxypropan

1,2-Epoxypropan-Enantiomere. Quelle: Gabriel Bolívar.

Im oberen Bild sehen Sie das Enantiomerenpaar 1,2-Epoxypropan. Das R-Enantiomer lenkt polarisiertes Licht nach rechts ab, während das S-Enantiomer es nach links ablenkt. das erste ist (R) - (+) - 1,2-Epoxypropan und das zweite ist (S) - (-) - 1,2-Epoxypropan.

Das racemische Gemisch der beiden wird wiederum in einem Verhältnis von 1: 1 oder 50% zu (±) -1,2-Epoxypropan.

1-Phenylethylamin

Enantiomere von 1-Phenylethylamin. Quelle: Gabriel Bolívar.

Oben ist eine andere racemische Mischung gezeigt, die durch die zwei Enantiomere von 1-Phenylethylamin gebildet wird. Das R-Enantiomer ist (R) - (+) - 1-Phenylethylamin und das S-Enantiomer ist (S) - (-) - 1-Phenylethylamin; eine hat die Methylgruppe CH ₃ , die aus der Ebene des aromatischen Rings heraus zeigt, und die andere zeigt darunter.

Es ist zu beachten, dass wenn die Konfiguration R ist, dies manchmal mit der Tatsache zusammenfällt, dass das Enantiomer das polarisierte Licht nach rechts dreht; Dies gilt jedoch nicht immer und kann nicht als allgemeine Regel angesehen werden.

Abschließender Kommentar

Wichtiger als die Existenz oder Nicht-Existenz der racemischen Gemische ist ihre chirale Auflösung. Dies gilt insbesondere für Verbindungen mit pharmakologischen Wirkungen, die von dieser Stereoisomerie abhängen; Das heißt, ein Enantiomer kann für den Patienten von Vorteil sein, während das andere ihn beeinflussen kann.

Aus diesem Grund werden diese chiralen Auflösungen verwendet, um die racemischen Gemische in ihre Bestandteile zu trennen und sie so als reine Arzneimittel ohne schädliche Verunreinigungen zu vermarkten.

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