Enantiomers: التسميات والخصائص والخصائص والأمثلة
Enantiomers هي تلك الأزواج من المركبات العضوية (وغير العضوية) التي تتكون من صورتين متطابقتين لا يمكن أن يتداخل أحدهما على الآخر. عندما يحدث العكس - على سبيل المثال ، في حالة وجود كرة أو نادٍ للجولف أو شوكة - يُقال إنها كائنات حمراء.
صاغ المصطلح chirality ويليام طومسون (اللورد كلفن) ، الذي عرّف أن الجسم ما هو إلا إذا كان لا يمكن أن يتداخل مع صورة المرآة. على سبيل المثال ، الأيدي عناصر مراوغة ، لأن انعكاس اليد اليسرى ، على الرغم من تحوله ، لن يتزامن مع الأصل.
إحدى الطرق لإظهار ما سبق هي وضع اليد اليمنى على اليسار ، وإيجاد أن الأصابع الوحيدة التي تتداخل هي الأصابع الوسطى. في الواقع ، كلمة chiral مشتقة من كلمة cheir اليونانية ، والتي تعني "اليد".
بالنسبة لحالة شوكة الصورة العلوية ، إذا انعكس انعكاسها ، فسيتم احتواؤها تمامًا تحت الأصل ، والذي يترجم ككائن achiral.
الكربون غير المتماثل
ما الشكل الهندسي الذي يجب أن تعتبره مجموعة من الذرات مراوغة؟ الجواب هو رباعي السطوح. أي ، بالنسبة للمركب العضوي ، يجب أن تحتوي ذرة الكربون على ترتيب رباعي السطوح حوله. ومع ذلك ، على الرغم من أن هذا ينطبق على معظم المركبات ، فإن هذا ليس هو الحال دائمًا.
لكي يكون هذا المركب الافتراضي CW 4 chiral ، يجب أن تكون جميع البدائل مختلفة. إذا لم يكن الأمر كذلك بهذه الطريقة ، فإن انعكاس رباعي الأسطح يمكن أن يتداخل بعد بعض الدورات.
وبالتالي ، فإن المركب C (ABCD) هو ciral. عند حدوث ذلك ، تُعرف ذرة الكربون المرتبطة بأربعة بدائل مختلفة باسم الكربون غير المتماثل (أو الكربون المجسم). عندما "ينظر" هذا الكربون إلى المرآة ، فإن انعكاسه وهذا يشكل الزوج المتماثل.
في الصورة العليا ، يتم توضيح ثلاثة أزواج من التماثلية من المركب C (ABCD). بالنظر إلى الزوج الأول فقط ، فإن انعكاسه ليس قابلاً للتركيب ، لأنه عندما يتطابق فقط مع الأحرف A و D ، ولكن ليس C و B.
ما العلاقة التي تربط الأزواج الأخرى من العوامل المتشابهة ببعضها البعض؟ المركب وصورته للزوج التعددي الأول هما diastereomers من الأزواج الأخرى.
وبعبارة أخرى ، فإن diastereomers هي stereoisomers من نفس المركب ، ولكن دون أن تكون نتاج انعكاسها الخاص ؛ وهذا هو ، فهي ليست صورتها المرآة.
طريقة عملية لاستيعاب هذا المفهوم هي من خلال استخدام النماذج ، بعضها بسيط مثل تلك المسلحة مع كرة أنيمي وبعض العصي وبعض كتل البلاستيسين لتمثيل الذرات أو المجموعات.
تسمية
يؤدي تغيير موضع حرفين إلى إنتاج enantiomer آخر ، ولكن إذا تم تغيير ثلاثة أحرف ، فستعود العملية إلى المركب الأصلي ذي الاتجاه المكاني المختلف.
وبهذه الطريقة ، يؤدي تغيير حرفين إلى إنشاء اثنين من التماثيل الجديدة ، وفي الوقت نفسه ، إلى اثنين من diastereomers الجديد من الزوج الأولي.
ومع ذلك ، كيف نفرق بين هذه التناقضات عن بعضها البعض؟ ومن هنا عندما ينشأ التكوين المطلق RS.
والباحثون الذين قاموا بتنفيذها هم كان ، والسيد كريستوفر إنجولد وفلاديمير بريلوج. لهذا السبب يُعرف باسم نظام الترميز (RS) الخاص بـ Cahn-Ingold-Prelog.
قواعد التسلسل أو الأولويات
كيفية تطبيق هذا التكوين المطلق؟ أولاً ، يشير مصطلح "التكوين المطلق" إلى الترتيب المكاني الدقيق للبدائل على الكربون غير المتماثل. وبالتالي ، يكون لكل ترتيب مكاني تكوين R أو S خاص به.
توضح الصورة العلوية تكوينين مطلقين لزوجين من التناقضات. لتعيين أحدهما على أنه R أو S ، يجب اتباع قواعد التسلسل أو الأولويات:
1- البديل ذو العدد الذري الأعلى هو الأول ذو الأولوية العليا.
2 - يتم توجيه الجزيء بحيث تكون الذرة أو مجموعة نقاط الأولوية الأقل وراء الطائرة.
3- ارسم أسهم الروابط وارسم دائرة في الاتجاه التنازلي للأولوية. إذا كان هذا الاتجاه هو نفسه في اتجاه عقارب الساعة ، فإن التكوين هو R ؛ إذا كان عكس اتجاه عقارب الساعة ، فإن التكوين هو S.
في حالة الصورة ، يتوافق الشكل الأحمر مع الرقم 1 مع البديل ذي الأولوية العليا ، وهكذا.
الكرة البيضاء ، العدد 4 ، تقابل دائمًا ذرة الهيدروجين. وبعبارة أخرى: الهيدروجين هو البديل الأقل أولوية والأهم.
مثال التكوين المطلق
في مركب الصورة العليا (الأحماض الأمينية - سيرين) ، يحتوي الكربون غير المتماثل على بدائل: CH 2 OH و H و COOH و NH 2 .
بتطبيق القواعد المذكورة أعلاه على هذا المركب ، يكون البديل ذو الأولوية العليا هو NH 2 ، يليه COOH ، وأخيرا CH 2 OH. من المفهوم أن البديل الرابع هو H.
تتمتع مجموعة COOH بالأولوية على CH 2 OH ، لأن الكربون يشكل ثلاث روابط مع ذرات الأكسجين (O ، O ، O) ، في حين أن الآخر يشكل واحدًا فقط مع OH (H، H، O).
خصائص enantiomers
تفتقر العناصر التماثلية إلى عناصر التماثل. يمكن أن تكون هذه العناصر إما الطائرة أو مركز التماثل.
عندما تكون هذه موجودة في التركيب الجزيئي ، فمن المحتمل جدًا أن يكون المركب خاليًا من الالتهاب ، وبالتالي لا يمكن أن يشكِّل مقاومات حيوية.
خصائص
يُظهر زوج من المطرات نفس الخصائص الفيزيائية ، مثل نقطة الغليان أو نقطة الانصهار أو ضغط البخار.
ومع ذلك ، فإن إحدى الخصائص التي تميزها هي القدرة على تدوير الضوء المستقطب ، أو ما هو نفسه: لكل عنصر إنانيومر أنشطته البصرية الخاصة.
تكتسب العوامل التي تدور الضوء المستقطب في اتجاه عقارب الساعة التكوين (+) ، في حين أن تلك التي تدور باتجاه عكس تحصل على التكوين (-).
هذه الدورات هي مستقلة عن الترتيب المكاني للبدائل على الكربون غير المتماثل. وفقًا لذلك ، يمكن أن يكون مركب التكوين R أو S (+) و (-).
بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت تركيزات كل من التجمعات (+) و (-) متساوية ، فإن الضوء المستقطب لا ينحرف عن مسارها ويكون الخليط غير نشط بصريًا. عندما يحدث هذا ، فإن الخليط يسمى الخليط العرقي.
بدوره ، فإن الترتيبات المكانية تحكم تفاعل هذه المركبات ضد ركائز مجسمة. ويحدث مثال على هذا التحديد النوعي في حالة الإنزيمات ، التي لا يمكنها أن تعمل إلا على مُحَسِّن معين ، ولكن ليس على صورتها المتطابقة.
أمثلة
من بين العديد من العوامل الممكنة المحتملة ، لدينا أمثلة على المركبات الثلاثة التالية:
الثاليدومايد
أي من الجزيئين له تكوين S؟ واحد على اليسار. ترتيب الأولويات على النحو التالي: أولاً ذرة النيتروجين ، وثانية مجموعة الكاربونيل (C = O) ، والثالثة مجموعة الميثيلين (-CH 2 -).
عند المرور عبر المجموعات ، استخدم اتجاه عقارب الساعة (R) ؛ ومع ذلك ، وكما يشير الهيدروجين إلى خارج المستوى ، فإن التكوين الظاهر من الزاوية الخلفية يتوافق فعليًا مع S ، بينما في حالة الجزيء على اليمين ، يشير الهيدروجين (أدنى أولوية) مرة واحدة من الطائرة.
سالبوتامول والليمونين
أي من الجزيئين هو R enantiomer: واحد أعلاه أو واحد أدناه؟ في كلا الجزيئين ، يرتبط الكربون غير المتماثل بمجموعة OH.
تحديد ترتيب الأولويات للجزيء أدناه الذي يعطي هذه الطريقة: أولاً OH ، والثاني الحلبة العطرية والثالثة المجموعة CH 2 -NH-C (CH 3 ) 3 .
تمر المجموعات ، يتم رسم دائرة في اتجاه عقارب الساعة. وبالتالي ، فهو R enantiomer ، وبالتالي فإن الجزيء الموجود أدناه هو R enantiomer ، والجزء العلوي هو S.
بالنسبة لحالة المركب (R) - (+) - ليمونين و (S) - (-) - ليمونين ، فإن الاختلافات موجودة في مصادرها ورائحتها. يتميز R-enantiomer برائحة البرتقال ، بينما رائحة S-enantiomer لها رائحة الليمون.
