Enantiomerii

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 octombrie 2021; verificările necesită 14 modificări .

Enantiomerii ( greaca veche ἐνάντιος „opus” + μέρος „măsură, parte”) sunt o pereche de stereoizomeri care sunt imagini în oglindă unul cu celălalt, necompatibili în spațiu [1] . Palmele drepte și stângi pot servi ca o ilustrare clasică a doi enantiomeri: au aceeași structură, dar orientare spațială diferită.

Existența formelor enantiomerice este asociată cu prezența chiralității într-o moleculă  - proprietatea de a nu coincide în spațiu cu imaginea ei în oglindă.

Într-un mediu achiral (simetric), enantiomerii au aceleași proprietăți chimice și fizice, cu excepția capacității de a roti planul de polarizare al luminii polarizate plane cu același unghi, dar în direcții opuse. Această proprietate a enantiomerilor se numește activitate optică (izomerie optică, iar substanțele în sine sunt numite izomeri optici).

Majoritatea compușilor naturali chirali ( aminoacizi , monozaharide ) există ca un singur enantiomer. Conceptul de enantiomeri joacă un rol important în produse farmaceutice , deoarece diferiți enantiomeri ai substanțelor medicinale , de regulă, au activități biologice diferite .

Criterii pentru existența enantiomerilor

Proprietatea enantiomerismului este deținută de compușii chirali , adică care conțin un element de chiralitate (atomul chiral etc.). Cu toate acestea, există molecule (așa-numitele mezoforme) care conțin mai multe elemente de chiralitate situate simetric, dar în general nefiind chirale. Un exemplu este acidul mezotartric , care nu are enantiomeri.

Nomenclatură

În funcție de activitatea optică (+/-)

Un enantiomer este numit după direcția în care soluția sa rotește planul de polarizare a luminii. Dacă rotația are loc în sensul acelor de ceasornic, atunci un astfel de enantiomer se numește (+) sau dextrogiro. Antipodul său optic se numește (-) sau stângaci. Această nomenclatură a apărut înainte ca metodele de determinare a configurației absolute a enantiomerilor să fie descoperite. Este empiric și nu are legătură directă cu aranjarea atomilor în spațiu.

Prin configurație absolută ( R / S )

Nomenclatura R / S este cea mai utilizată în acest moment deoarece permite caracterizarea enantiomerului prin configurația sa absolută . Acest lucru a fost posibil prin descoperirea analizei de difracție cu raze X , care face posibilă stabilirea aranjamentului spațial exact al atomilor dintr-o moleculă.

Acest tip de nomenclatură se bazează pe atribuirea denumirii R sau S unui atom de carbon chiral pe baza poziției relative a celor patru substituenți asociați cu acesta. În același timp, pentru fiecare dintre substituenți, vechimea este determinată în conformitate cu regulile Kahn-Ingold-Prelog , apoi molecula este orientată astfel încât substituentul junior să fie îndreptat departe de observator și direcția de descreștere a vechimii a se stabilesc restul de trei substituenti. Dacă vechimea scade în sensul acelor de ceasornic, atunci configurația atomului de carbon este notată cu R ( în engleză  dreapta  - dreapta). În cazul opus, configurația este desemnată S ( latină  sinister  - stânga) [2] [3] .

Dacă compusul conține un singur centru chiral, atunci configurația sa este indicată în nume ca prefix. Dacă în conexiune sunt mai multe stereocentre, trebuie indicată configurația fiecăruia.

R / S - Nomenclatura nu are o legătură directă cu (+ / -) - desemnări. De exemplu, izomerul R poate fi fie dextrogitor, fie levogitor, în funcție de substituenții specifici de pe atomul chiral.

După configurația relativă (D/L)

Nomenclatura D/L a fost introdusă de E. Fisher pentru a descrie configurația relativă a monozaharidelor. Se bazează pe configurația gliceraldehidei, care există sub formă de doi enantiomeri, din care derivați de monozaharide ( tetroze , pentoze, hexoze etc.) pot fi obținuți prin reacții succesive de extindere a lanțului de carbon. Deoarece stereocentrul gliceraldehidei nu este afectat în timpul extinderii lanțului de carbon, toți derivații de zahăr, conform lui Fischer, primesc aceeași denumire de configurație relativă ca și gliceraldehida originală. Denumirile pentru enantiomerii gliceraldehidei au fost atribuite arbitrar de către Fischer.

În prezent, metodele moderne de stabilire a structurii compușilor fac posibilă caracterizarea configurației monozaharidelor fără a le compara cu gliceraldehida. Cu toate acestea, nomenclatura d/l este reținută în mod tradițional în denumirile de zaharuri și aminoacizi. Denumirile d sau l sunt asociate cu locația grupării funcționale (hidroxil pentru zaharuri și amino pentru aminoacizi) stereocentrului inferior în proiecția Fischer pentru un compus dat. Dacă grupul funcțional este situat în stânga scheletului de carbon, atunci un astfel de enantiomer este notat cu simbolul l ( lat.  lævus - "stânga", izomer stânga ), dacă este situat la dreapta, atunci acesta este enantiomerul d ( lat.  dexter - „dreapta”, izomer dreptaci) [4] [5] . Exemple de afișare a izomerilor L și D în formule chimice structurale:

În biologie, biochimie și medicină, denumirile D- și L- sunt în mod tradițional mai des folosite datorită utilizării limbii latine istorice în terminologia lor.

Proprietățile fizice ale enantiomerilor

Enantiomerii sunt identici în proprietăți fizice, de exemplu, au același punct de fierbere sau de topire , indice de refracție , densitate etc. [6] Ei pot fi distinși numai atunci când interacționează cu un mediu chiral, de exemplu, prin radiație luminoasă. O undă luminoasă poate fi reprezentată ca componente polarizate circular la stânga și la dreapta, care se propagă în mediul enantiomer cu viteze de fază diferite , datorită cărora planul de polarizare se rotește . La enantiomerii opuși (antipozii optici), una sau alta componentă polarizată circular are o viteză mai mare, deci direcția de rotație a planului de polarizare pentru enantiomeri este opus [7] [8] .

Enantiomerii sunt caracterizați prin cantitatea de rotație specifică, care este calculată ca cantitatea de rotație împărțită la lungimea căii optice și concentrația soluției de enantiomer.

Proprietățile chimice ale enantiomerilor

Enantiomerii se comportă similar în reacțiile chimice cu reactivii achirali într-un mediu achiral. Totuși, dacă reactantul, catalizatorul sau solventul sunt chirale, reactivitatea enantiomerilor, de regulă, diferă [9] . Un exemplu tipic sunt compușii de medicamente care interacționează cu componentele chirale ale corpului ( proteine , enzime , receptori ). De obicei, doar un enantiomer al unui medicament este activ în timp ce celălalt enantiomer este inactiv.

Proprietățile biochimice ale enantomerilor

Racemates

Un racemat este un amestec echimolar de enantiomeri. Deoarece rotația optică este o mărime aditivă , rotația unui enantiomer este compensată de rotația celui de-al doilea enantiomer, iar rotația totală a amestecului racemic este 0. Conform nomenclaturii IUPAC, racemații sunt notați cu prefixele (±) -, rac - (sau racem -) sau simbolurile RS și SR [10] .

Ca rezultat al sintezei chimice , de regulă, se formează amestecuri racemice. Pentru a obține enantiomeri individuali sau produse îmbogățite enantiomeric, este necesar să se utilizeze metode de sinteză stereoselectivă sau de scindare a racemaților .

Exemple

Molecula de ibuprofen de medicament antiinflamator are un stereocentru în poziția α față de grupa carboxil , deci există ca doi enantiomeri. Ibuprofenul produs comercial este un amestec racemic . S-a stabilit că un singur enantiomer, ( S )-(+)-ibuprofen, are activitate biologică. În timp ce antipodul său optic ( R )-(–)-ibuprofenul este inactiv în organism. În acest sens, un medicament similar a devenit disponibil comercial, care este pur enantiomeric ( S )-(+)-ibuprofen, așa-numitul. dexibuprofen. În cursul cercetărilor ulterioare, s-a descoperit că în corpul uman este prezentă o izomerază , capabilă să transforme ( R )-(–)-ibuprofenul inactiv în ( S )-(+)-ibuprofenul activ [11] .

Un alt exemplu este antidepresivele citalopram și escitalopram . Citalopram este un amestec racemic de ( R )-citalopram și ( S )-citalopram. Escitalopramul este enantiomerul ( S ) individual. S-a demonstrat că escitalopramul este mai eficient în tratamentul depresiei decât aceeași doză de citalopram [12] .

Vezi și

• Chiralitate
• Configurație (chimie)
• diastereomeri
• Regulile lui Kahn - Ingold - Prelog
• Racemate
• activitate optică

Note

1. ↑ Cartea de aur IUPAC - enantiomer . Consultat la 4 februarie 2013. Arhivat din original pe 13 februarie 2013. (nedefinit)
2. ↑ Kahn, Dermer, 1983 , p. 156-159.
3. ↑ Potapov, 1988 , p. 21-23.
4. ↑ Potapov, 1988 , p. 28-30.
5. ↑ Rosanoff MA Despre clasificarea stereo-izomerilor lui Fischer  //  J. Am. Chim. soc. - 1906. - Vol. 28 , nr. 1 . — P. 114–121 . - doi : 10.1021/ja01967a014 .
6. ↑ Iliel et al., 2007 , p. 46.
7. ↑ Trofimova T. I. Curs de fizică . - M . : Şcoala superioară, 1990. - S.  315 . — 478 p. - ISBN 5-06-001540-8 .
8. ↑ Sivukhin D.V. Curs general de fizică. - al 3-lea. - M. : Fizmatlit, 2005. - T. IV. Optica. — S. 608-611. — 792 p. — ISBN 5-9221-0228-1 .
9. ↑ Potapov, 1988 , p. 35.
10. ↑ Cartea de aur IUPAC - racemat . Consultat la 5 februarie 2013. Arhivat din original la 11 octombrie 2012. (nedefinit)
11. ↑ Tracy TS, Hall SD Inversarea metabolică a (R)-ibuprofenului. Epimerizarea și hidroliza ibuprofenil-coenzimei A  (engleză)  // Drug Metab. Dispos. - 1992. - Vol. 20 , nr. 2 . - P. 322-327 . — PMID 1352228 .
12. ↑ Azorin JM , Llorca PM , Despiegel N. , Verpillat P. Escitalopramul este mai eficient decât citalopramul pentru tratamentul tulburării depresive majore severe  (fr.)  // L'Encephale. - 2004. - Vol. 30, nr . 2 . - P. 158-166. - doi : 10.1016/S0013-7006(04)95427-9 . — PMID 15107719 .

Literatură

• Eliel E., Vylen S., Doyle M. Fundamentals of organic stereochemistry = Basic Organic Stereochemistry / Per. din engleza. Z. A. Bredikhina, ed. A. A. Bredikhina. - M .: Binom. Laboratorul de cunoștințe, 2007. - 703 p. — ISBN 978-5-94774-370-8 .
• Kahn R., Dermer O. Introduction to Chemical Nomenclature = Introduction to Chemical Nomenclature / Per. din engleza. N. N. Shcherbinovskaya, ed. V. M. Potapova, R. A. Lidina. - M . : Chimie, 1983. - 224 p.
• Potapov V. M. Stereochimie. - M .: Chimie, 1988. - ISBN 5-7245-0376-X .

Stereochimie
Molecule chirale	Chiralitate stereoizomerii Enantiomerii diastereomeri Compușii mezo Racemate Izomeri geometrici
Nomenclatură	Regulile lui Kahn - Ingold - Prelog
Afişa	proiecție Fisher proiecția Haworth proiecție Newman
Modele stereochimice	regula lui Krum Regula Felkin-Ana
Analiză	Metode chiropractice Agent de derivatizare chiral
Decolteu racemate	Recristalizare Divizare cinetică Cromatografia chirală Recristalizarea diastereomerilor
Reacții	Inductie asimetrica Reactiv auxiliar chiral Sinteză stereoselectivă