תערובת רצמית או racemate היא אחד מורכבת משני אננטיומר בחלקים שווים ואשר לכן אופטי פעיל. פעילות אופטית זו מתייחסת ליכולתם של הפתרונות שלכם להסתובב, עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון, קרן אור מקוטבת העוברת דרכם בכיוון אחד.
אננטרימר יכולת לסובב אור מקוטב, נניח משמאל (שמאלי), כך שהפתרון הטהור שלו יהיה פעיל אופטי. עם זאת, אם מתחיל להוסיף אליו האנטונימר שמסובב את האור ימינה (דקסטרוטוטורי), פעילותו האופטית תקטן עד שהוא יושבת.
אשכולות ענבים, החולקים קרבה עם תערובות גזעיות מעבר לאטימולוגיה. מקור: Pexels.
כאשר זה קורה, נאמר כי ישנם כמויות שוות של האננטריומרים הלבורים והקוטרוטוטוריים; אם מולקולה מסובבת אור מקוטב שמאלה, השפעתו תבוטל מייד כאשר היא "נתקלת" במולקולה אחרת שמסובבת אותה ימינה. וכן הלאה. לכן יהיה לנו תערובת גזעית.
את הצפייה הראשונה באנטונימריזם עשה הכימאי הצרפתי לואי פסטר בשנת 1848, שחקר תערובת של גבישים אננטיומרים של חומצה טרטרית (באותה תקופה המכונה חומצה racemic). מכיוון שהחומצה הזו הגיעה מהענבים ששימשו לייצור יינות, בסופו של דבר החלה תערובת זו באופן כללי על כל המולקולות.
נעליים וכיריות
מלכתחילה, כדי שיהיה תערובת גזעית, חייבים להיות שני אנאנטריומרים (לרוב), מה שמשמע ששתי המולקולות הן כיראליות ושתמונות המראה שלהן אינן ניתנות להעלאה. זוג נעליים ממחיש זאת בצורה מושלמת: לא משנה כמה תנסו להניח את הנעל השמאלית בצד ימין, הן לעולם לא יתאימו.
הנעל הימנית, במילים אחרות, מסיטה אור מקוטב לשמאל; בעוד הנעל השמאלית נעה ימינה. בפתרון היפותטי שבו הנעליים הן המולקולות, אם יש רק נעליים כיראליות ישרות, זה יהיה פעיל אופטי. אותו הדבר יקרה אם יהיו רק נעליים שמאליות בפתרון.
עם זאת, אם יש אלף נעליים שמאליות מעורבבות עם אלף נעליים ימניות, אז יש לנו תערובת גזעית, שהיא גם אינה פעילה באופן אופטי, מכיוון שהסטיות שהאור עובר בתוכה מבטלות זו את זו.
אם במקום נעליים היו אלה כדורים, חפצים שהם אקריליים, אי אפשר היה שהתערובות הגזמיות של אלה יתקיימו, מכיוון שהם אפילו לא היו מסוגלים להתקיים כזוגות של אנאנטיומרים.
דוגמאות
חומצה טרטרית
אננטיומומרים של חומצה טרטרית. מקור: Dschanz
בשובו לחומצה טרטרית, התערובת הגזמית שלה הייתה הראשונה שנודעה. התמונה העליונה מציגה את שני האננציומרים שלה, שכל אחד מהם מסוגל ליצור גבישים עם פנים מורפולוגיות "שמאל" או "ימין". פסטר, במיקרוסקופ ובמאמץ קפדני, הצליח להפריד בין הגבישים האנטיאומריים האחד לשני.
הקריסטלים של אננטריומרים L (+) ו- D (-), בנפרד, מראים על פעילות אופטית על ידי הסטת האור הקוטב לימין או לשמאל, בהתאמה. אם שני הגבישים בממדים טוחנים שווים מתמוססים במים, תתקבל תערובת גזמית אופטית שאינה פעילה.
שימו לב כי לשני האננטיומרים שני פחמימות כיראליות (עם ארבעה תחליפים שונים). ב- L (+), OHS שוכבים מאחורי המטוס שנוצר על ידי שלד הפחמן וקבוצות COOH; ואילו ב- D (-) OH אלה נמצאים מעל המטוס האמור.
מי שמסנתז חומצה טרטרית יקבל תערובת גזעית. כדי להפריד בין אננטרימר ה- L (+) לבין ה- D (-), יש צורך ברזולוציה כיראלית, בה מגיבים תערובת זו עם בסיס כיראלי לייצור מלחים דיאסטרואיזומריים, המסוגלים להפריד על ידי התגבשות חלקית.
כִּינִין
שלד מבני של מולקולת הכינין. מקור: Benjah-bmm27.
בדוגמה לעיל, כדי להתייחס לתערובת גזעית של חומצה טרטרית זה בדרך כלל כתוב כ (±) חומצה טרטרית. כך, במקרה של כינין (תמונה עליונה) זה יהיה (±) -קינין.
האיזומריות של הכינין מורכבת: יש בה ארבע פחמימות כיראליות, מה שמוליד שישה עשר דיסטרואיזומרים. מעניין, שניים מהאנאנטיומרים שלו (האחד עם OH מעל המטוס והשני מתחתיו) הם למעשה דיאסטרואיזומרים, מכיוון שהם נבדלים זה מזה בתצורות של הפחמימות הכיראליות האחרות שלהם (אלו של האופניים עם האטום N).
כעת, קשה לקבוע מי מבין הסטריאו-איזומרים של כינין יסטה אור מקוטב לימין או לשמאל.
תלידומיד
אננטיומרים של תלידומיד. מקור: חיסון
האנטיאומרים של תלידומיד מוצגים לעיל. יש לו רק פחמן כיראלי אחד: זה שקשור לחנקן שמצטרף לשתי הטבעות (אחת של פתלימיד והשנייה של גלוטרמיד).
באנטונימר R (עם תכונות הרגעה) טבעת הפתלימיד (זו משמאל) מכוונת מעל המטוס; ואילו באנמיומטר S (עם תכונות מוטגניות), להלן.
לא ידוע לאחוז העין מי מבין השניים מסיט את האור שמאלה או ימינה. מה שידוע הוא שתערובת של 1: 1 או 50% של שני האננטיומרים מהווה את התערובת הגזמית (±) -טלידומיד.
אם אתה רק רוצה לשווק את התלידומיד כתרופת הרגעה מהפנטת, חובה להכפיף את התערובת הגזמית שלה לרזולוציה הכיראלית שכבר הוזכרה, באופן שמתקבל האנמינומר R הטהור.
1,2-אפוקסי-פרופאן
אנאנציומרים 1,2-אפוקסי-פרופאן. מקור: גבריאל בוליבר.
בתמונה העליונה מופיע צמד האננטיומרים של 1,2-אפוקסי-פרופאן. Enantiomer R מסיט את האור הקוטב ימינה, ואילו האנ-אנומרומר S מסיט אותו שמאלה; כלומר הראשון הוא (R) - (+) - 1,2-epoxypropane, והשני הוא (S) - (-) - 1,2-epoxypropane.
התערובת הגזמית של השניים, שוב, ביחס של 1: 1 או 50%, הופכת להיות (±) -1,2-epoxypropane.
1-פניל-מתילמין
אנאנטיומרים של 1-פניל-מתילאמין. מקור: גבריאל בוליבר.
לעיל מופיעה תערובת גזעית נוספת שנוצרה על ידי שני האננטומרים של 1-פניל-מתילאמין. אננטיומר R הוא (R) - (+) - 1-פניל-אתילאמין, ואנטונימר S הוא (S) - (-) - 1-פניל-מתילאמין; לאחת יש את קבוצת המתיל, CH 3 , המפנה אל מישור הטבעת הארומטית, והשני מציין מתחתיו.
שים לב שכאשר התצורה היא R, זה לפעמים עולה בקנה אחד עם העובדה שהאננטיומר מסובב את האור הקוטב ימינה; עם זאת, זה לא תמיד חל ולא ניתן לקחת אותו ככלל.
תגובה סופית
חשוב יותר מקיומם של התערובות הגזמיות או לא, הוא הרזולוציה הכיראלית שלהם. זה תקף במיוחד לתרכובות בעלות השפעות פרמקולוגיות התלויות בסטריאו-איזומריזם האמור; כלומר, אננטרימר אחד יכול להועיל למטופל ואילו השני יכול להשפיע עליו.
זו הסיבה שרזולוציות כיראליות אלה משמשות כדי להפריד את התערובות הגזמיות למרכיביהן, ובכך להיות מסוגלות לשווק אותן כסמים טהורים נטולי זיהומים מזיקים.
הפניות
- מוריסון, RT ובויד, R, N. (1987). כימיה אורגנית. המהדורה החמישית. עורכת אדיסון ווסלי אינטרמריקנה.
- קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
- גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. אמינים. (מהדורה 10). וויילי פלוס.
- סטיבן א. הרדינגר. (2017). מילון מונחים מאויר של כימיה אורגנית: תערובת גזעית. המחלקה לכימיה וביוכימיה, UCLA. התאושש מ: chem.ucla.edu
- ננסי דווינו. (2019). תערובת גזעית: הגדרה ודוגמא. לימוד. התאושש מ: study.com
- ג'יימס אשנהרסט. (2019). סטראוכימיה וכיריות: מהו תערובת גזעית? התאושש מ: masterorganicchemistry.com
- ג'ון סי. לייפוול. (2003). כיראליות וביו-אקטיביות I .: פרמקולוגיה. . התאושש מ: leffingwell.com