אננטיומרים: מאפיינים, תכונות ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

אננטיומר הם זוגות אלה (אורגניות) תרכובות אורגניות מורכבות משתי תמונות מראות אינם superimposable זה על גבי זה. כאשר ההפך מתרחש - למשל במקרה של כדור, מועדון גולף או מזלג - אומרים שהם חפצים אכיליים.

את המונח כיראליות טבע טבע ויליאם תומסון (לורד קלווין), שהגדיר שאובייקט הוא כיראלי אם לא ניתן יהיה להניח אותו בתמונת הראי שלו. לדוגמה, הידיים הן אלמנטים כיראליים, שכן השתקפות יד שמאל, גם אם היא מסתובבת, לעולם לא תעלה בקנה אחד עם המקור.

אחת הדרכים להדגים זאת היא על ידי הנחת יד ימין על שמאל, מציאת שהאצבעות היחידות שחופפות הן האמצעיות. למעשה, המילה כיראלי נובעת מהמילה היוונית cheir שפירושה "יד".

במקרה של המזלג בתמונה העליונה, אם השתקפותו הייתה מתהפכת, הוא היה מתאים בצורה מושלמת מתחת למקור, המתורגם כאובייקט אכיראלי.

פחמן אסימטרי

איזו צורה גיאומטרית חייבת סט אטומים להיחשב כיראלי? התשובה היא טטרהדראלית; כלומר, עבור תרכובת אורגנית על אטום הפחמן להיות בעל סידור טטרהדרלי סביבו. עם זאת, בעוד שזה תקף לרוב התרכובות, זה לא תמיד המקרה.

כדי שתרכובת CW ₄ היפותטית זו תהיה כיראלית, על כל התחליפים להיות שונים. אם זה לא היה כך, השתקפותו של הטטרהדרון עלולה לחפוף לאחר סיבובים מסוימים.

לפיכך, מתחם C (ABCD) הוא כיראלי. כאשר זה מתרחש, אטום הפחמן המחובר לארבע תחליפים שונים ידוע כפחמן אסימטרי (או פחמן סטראוגני). כש"מסתכלים "על פחמן זה במראה, השתקפותו וזה מהווה את הזוג האנטומיומרי.

באיור בתמונה העליונה מופיעים שלושה זוגות enantiomeric של תרכובת C (ABCD). בהתחשב רק בצמד הראשון, השתקפותו אינה ניתנת להעלמה, מכיוון שכאשר מרפרפים רק האותיות A ו- D חופפות זו את זו, אך לא C ו- B.

איך זוגות האננטיומרים האחרים קשורים זה לזה? המתחם ודימויו של הזוג האנטומיומרי הראשון הם דיאסטרומרים של הזוגות האחרים.

במילים אחרות, הדיאסטרומרים הם סטריאו-איזומרים של אותו מתחם, אך מבלי שהם היו פרי ההשתקפות שלהם; כלומר הם אינם תמונת הראי שלך.

דרך מעשית להטמיע מושג זה היא באמצעות דגמים, חלקם פשוטים כמו אלה המורכבים עם כדור אנימה, חלקם קיסמי שיניים וחלקם המוני פלסטלינה לייצוג האטומים או הקבוצות.

מִנוּחַ

שינוי מקום שתי אותיות מייצר אננטיומר נוסף, אך אם מועברים שלוש אותיות, הפעולה חוזרת למתחם המקורי עם אוריינטציה מרחבית שונה.

באופן זה, שינוי שתי אותיות מוליד שני אנאנטרימרים חדשים ובו זמנית לשני דיאסטרומרים חדשים של הצמד הראשוני.

עם זאת, איך אתה מבדיל בין האנאנטיומרים האלה זה לזה? זה כאשר התצורה RS המוחלטת מתעוררת.

החוקרים שיישמו אותו היו קאן, סר כריסטופר אינגולד ולדימיר פרלוג. מסיבה זו היא מכונה מערכת הסימנים קאהן-אינגולד-פרלוג (RS).

כללי סדר או סדרי עדיפויות

כיצד ליישם את ההגדרה המוחלטת הזו? ראשית, המונח "תצורה מוחלטת" מתייחס לסידור המרחבי המדויק של התחליפים על הפחמן הא-סימטרי. כך, לכל סידור מרחבי יש תצורת R או S משלו.

התמונה העליונה ממחישה שתי תצורות מוחלטות לזוג אננטיומרים. כדי לייעד אחד מהשניים כ- R או S, יש להקפיד על כללי הרצף או העדיפות:

1- התחליף עם המספר האטומי הגבוה ביותר הוא זה בעל העדיפות הגבוהה ביותר.

2- המולקולה מכוונת כך שהאטום או הקבוצה בעלי עדיפות נמוכה ביותר מצביעים מאחורי המטוס.

3 - חיצי הקישורים נמשכים ומעגל נמשך לכיוון עדיפות יורד. אם כיוון זה זהה עם כיוון השעון, ההגדרה היא R; אם הוא נגד כיוון השעון, ההגדרה היא S.

במקרה של התמונה, הכדור האדום המסומן במספר 1 תואם את התחליף בעל העדיפות הגבוהה ביותר וכן הלאה.

הכדור הלבן, זה עם מספר 4, תואם כמעט תמיד את אטום המימן. במילים אחרות, מימן הוא התחליף בעל העדיפות הנמוכה ביותר והוא נספר אחרון.

דוגמה לתצורה מוחלטת

במתחם בתמונה העליונה (אמינו L-סרין חומצה), פחמן אסימטרי יש מתמירים הבאים: CH ₂ OH, H, COOH ו NH ₂ .

על פי החוקים הקודמים למתחם זה, התחליף בעל העדיפות הגבוהה ביותר הוא NH ₂ , ואחריו COOH ואחרון, CH ₂ OH. יש להחליף את התחליף הרביעי שהוא ח.

לקבוצת COOH יש עדיפות על פני CH ₂ OH, מכיוון שהפחמן יוצר שלושה קשרים עם אטומי החמצן (O, O, O), ואילו השני יוצר רק אחד עם ה- OH (H, H, O).

מאפייני האננטומרים

באנמיומומרים חסרים אלמנטים של סימטריה. אלמנטים אלה יכולים להיות המטוס או מרכז הסימטריה.

כאשר אלה קיימים במבנה המולקולרי, סביר להניח כי התרכובת היא אכירלית ולכן אינה יכולה ליצור אננטיומרים.

נכסים

זוג enantiomers מציגים את אותם תכונות פיזיות, כמו נקודת רתיחה, נקודת התכה או לחץ אדי.

עם זאת, מאפיין המבדיל ביניהם הוא היכולת לסובב אור מקוטב, או מה זהה: לכל אננטיומר פעילויות אופטיות משלו.

האננציומרים שמסובבים את האור הקוטב בכיוון השעון רוכשים את תצורת (+), ואילו אלה שמסובבים אותו נגד כיוון השעון רוכשים את תצורת (-).

סיבובים אלה אינם תלויים בסידור המרחבי של התחליפים בפחמן הא-סימטרי. כתוצאה מכך, תרכובת בתצורת R או S יכולה להיות (+) ו- (-).

בנוסף, אם הריכוזים של שני האנמיומומרים (+) ו- (-) שווים, האור הקוטב אינו סוטה מנתיבו והתערובת אינה פעילה באופן אופטי. כאשר זה קורה, התערובת נקראת תערובת גזעית.

בתורו, סידורים מרחביים שולטים בתגובתיות של תרכובות אלה כנגד מצעים סטרי-ספציפיים. דוגמה לסטריאו-ספציפיות זו מתרחשת במקרה של אנזימים, שיכולים לפעול רק על אננטיומר מסוים, אך לא על תמונת הראי שלו.

דוגמאות

מבין הרבה אננטריומרים אפשריים, מופיעים שלושת התרכובות הבאות:

תלידומיד

לאיזה משתי המולקולות יש תצורת S? זה משמאל. סדר העדיפות הוא כדלקמן: תחילה אטום החנקן, שנית קבוצת הקרבוניל (C = O) ושלישית קבוצת המתילן (–CH ₂ -).

כאשר עוברים בין הקבוצות, השתמשו בכיוון השעון (R); עם זאת, מכיוון שהמימן מצביע מהמטוס, התצורה הנראית מהזווית האחורית תואמת למעשה את ה- S, ואילו במקרה של המולקולה מימין, המימן (זה בעל העדיפות הנמוכה ביותר) מצביע פעם אחת אחורה של המטוס.

סלבוטמול ולימונן

איזו משתי המולקולות היא אננטרימר R: החלק העליון או התחתון? בשתי המולקולות הפחמן הא-סימטרי מקושר לקבוצת OH.

קביעת סדר העדיפויות של המולקולה למטה שנותן כך: תחילה את OH, שנית את הטבעת הארומטית ושלישית את הקבוצה CH ₂ - NH - C (CH ₃ ) ₃ .

עוברים בין הקבוצות, מעגל נמשך בכיוון השעון; לפיכך זהו אננטרימר R. אם כן המולקולה התחתונה היא אננטרימר R, והקודקוד ה- S.

במקרה של התרכובת (R) - (+) - לימונן ו- (S) - (-) - לימונן, ההבדלים הם במקורותיהם וריחותיהם. אננטיומר R מאופיין בכך שיש לו ריח כתום, בעוד שלאננטיומר S ריח לימון.

הפניות

1. TW גרהם סולומונס, קרייגי ב. פרלה. כימיה אורגנית. (המהדורה העשירית, עמ '188-301) Wiley Plus.
2. פרנסיס א. קארי. כימיה אורגנית. בסטריוכימיה. (מהדורה שישית, עמ '288-301). מק גריי היל.
3. זאבז. (1 באוגוסט 2010). שיקוף במראה מזלג. : הושק ב- 17 באפריל 2018, מ: flickr.com
4. רו"ח מוס. המינוח הבסיסי של הסטריאו-כימיה (המלצות IUPAC 1996) כימיה טהורה ויישומית, כרך 68, גיליון 12, עמודים 2193–2222, ISSN (באינטרנט) 1365-3075, ISSN (הדפס) 0033-4545, DOI: doi.org
5. ארכיב מולקולת השבוע. (1 בספטמבר 2014). תלידומיד. הוחזר ב- 17 באפריל 2018 מ: acs.org
6. ג'ורדי פיקרט. (29 ביולי 2011). הקצאת תצורות R ו- S למרכז כיראלי. . הוחזר ב- 17 באפריל 2018 מ: commons.wikimedia.org