Энантиомеры

Содержание
  1. Хиральность в химических соединениях: почему «зеркальные» молекулы действуют так по-разному и как это используют в фармакологии
  2. Что такое «зеркальные» вещества
  3. Может показаться, что это очередная муть из области физхимии и ее трехэтажных уравнений, но отнюдь: каким-то чудом (на самом деле термодинамикой) получилось так, что мы все состоим из аминокислот, имеющих L-конформацию и углеводов, имеющих D-конформацию!
  4. Братья-амфетамины: с приходом и без
  5. Почему же так происходит? Одно из основных правил биохимии — субстрат должен подходить к ферменту как ключ к замку. Это же правило справедливо и для фармакологии: лекарственное вещество должно иметь структурное сродство к своей мишени.
  6. Fun fact:декседринприменялся в космической медицине и при полетах американских астронавтов. Видите ли в чем дело — играть с давлением и гемодинамикой в условиях невесомости, при активном перераспределении жидкостей в организме, довольно опасно. Но нужно же чем-то держать астронавтов в тонусе?
  7. Безопасный транквилизатор с нюансом
  8. Буквально через 2–3 года после введения его в практику врачи были удивлены рождением огромного количества детей с самыми различными уродствами: у кого-то не было ног, у кого-то рук, а кто-то вообще без мозга родился (в буквальном смысле). Они начали поднимать истории назначения препаратов при беременности и нашли там талидомид.
  9. Череда трагических событий и инвалидностей, вызванных этим препаратом, названаталидомидной трагедией. Самое интересное, что компания-производитель совсем не разорилась на выплатах пострадавшим, более того — Grünenthal до сих пор прекрасно здравствует и процветает, занимаясь производством опиоидного анальгетикатрамадола.
  10. Кетамин: галлюциноген, антидепрессант или снотворное?
  11. Аркетамин более чем в 4 раза менее активен, чем эскетамин, относительно NMDA-рецепторов, чья блокада и является причиной феерических галлюцинаций.
  12. Однако если пациенту будет введено очень многоэскетамина, то он впадет в весьма мягкий (с точки зрения переносимости) наркоз, после выхода из которого у человека практически полностью будет отсутствовать постнаркозное возбуждение, которое довольно часто наблюдается при использовании «классического» рацемического кетамина.
  13. Методы разделения энантиомеров
  14. Реакции расщепления энантиомеров
  15. Оптическая активация
  16. Разница между энантиомерами и эпимерами – 2020 – Новости
  17. Ключевые области покрыты
  18. Что такое энантиомеры
  19. Что такое эпимеры
  20. Сходство энантиомеров и эпимеров
  21. Определение
  22. Чирал Карбонс
  23. Зеркальные изображения
  24. свойства
  25. Вывод
  26. Ссылки:
  27. Изображение предоставлено:
  28. Энантиомеры и диастереомеры 2020
  29. Что такое энантиомеры?
  30. Что такое диастереомеры?
  31. Заворачивать!

Хиральность в химических соединениях: почему «зеркальные» молекулы действуют так по-разному и как это используют в фармакологии

Энантиомеры

Вы когда-нибудь, смотря в зеркало, задумывались о том, что было бы, если бы вас реального и вас из зеркала совместить и сравнить? Вроде бы вы оба были бы одинаковы — две руки, две ноги… но отраженные по горизонтали. Например, родинка на левом бедре у вас реального — переместилась бы на правое у вас зеркального.

Ситуация чисто гипотетическая, да и смахивает на описание какого-то бэд-трипа. Но в мире химии вышеописанная фантасмагория встречается сплошь и рядом, при этом имея достаточно важное значение для свойств химических соединений.

Что такое «зеркальные» вещества

«Зеркальные» вещества называются оптическими изомерами. Термин, кстати, не самый удачный, так как он описывает лишь вращение поляризации света при его прохождении через растворы различных оптических изомеров одного и того же вещества. Более широко используемый термин — энантиомеры. Это понятие лучше всего проиллюстрировать картинкой из «Википедии»:

Источник

В химии соединение принимает лишь одну конфигурацию — энергетически выгодную, которая обусловлена взаимодействием электронных оболочек атомов.

В данном случае трехгранная пирамида (тетраэдр) является такой выгодной конфигурацией взаимного расположения атомов, связанных с центральным атомом углерода.

И расположение ее «углов» может быть либо как на левой руке, либо как на правой, причем эти «отражения» невозможно совместить, как бы вы их ни крутили. Кстати, химики особо не задумываются и так и называют оптические изомеры — левовращающие (L-изомеры) и правовращающие (D-изомеры).

Может показаться, что это очередная муть из области физхимии и ее трехэтажных уравнений, но отнюдь: каким-то чудом (на самом деле термодинамикой) получилось так, что мы все состоим из аминокислот, имеющих L-конформацию и углеводов, имеющих D-конформацию!

Из этого правила, конечно же, есть исключения: в природе встречаются D-аминокислоты, но их мало, у них весьма специфические свойства (например, регуляция метаболизма у некоторых бактерий), и они не включаются в состав белков.

В знаменитом эксперименте Миллера — Юри, воспроизводящем условия древней Земли и так называемого этапа абиогенеза — образования органических соединений из неорганики, на выходе получалась равная смесь L- и D-аминокислот.

Существует несколько гипотез, объясняющих преобладание L-форм (например, что излучение «молодого» Солнца было частично поляризовано и поглощалось D-аминокислотами с последующим их разрушением), но на данный момент они мало продвинулись в объяснении того, почему ранние протоорганизмы всё-таки «выбрали» L-аминокислоты для самовоспроизведения.

Однако все ученые сходятся на одном: явление «гомохиральности», то есть использования исключительно L- либо D-аминокислот, — одно из ключевых пунктов в стабильности белковых молекул.

Братья-амфетамины: с приходом и без

Давайте немножечко поднимемся над глубинами биохимии и рассмотрим, как хиральность влияет на нашу повседневную жизнь. Для примера возьмем такой известный лекарственный препарат, как амфетамин.

Гусары, молчать! В США он одобрен FDA (Food and Drugs Administration, ведомство в США занимающееся безопасностью лекарственных препаратов, на данный момент считается наиболее авторитетным в вопросах допуска лекарств на рынок и в доклинических испытаниях) для лечения нарколепсии под маркой Adderall.

Он имеет два энантиомера — L-амфетамин (левоамфетамин) и D-амфетамин (декстроамфетамин, или декседрин).

Как видите, они отличаются с химической точки зрения лишь расположением метильной группы (-CH3) относительно плоскости молекулы.

Источник

При классических методиках синтеза, которые я, пожалуй, здесь приводить не буду, на выходе мы получаем так называемый рацемат — смесь L- и D-энантиомеров в примерно равных пропорциях.

Также существуют методики «стереоселективного» синтеза, позволяющие получать избирательно один из энантиомеров.

Что же касается биологических свойств левоамфетамина и декседрина, то различия в них довольно значительны — левоамфетамин с трудом преодолевает ГЭБ (гемато-энцефалический барьер, систему специализированных клеток и белков, «фильтрующих» поступающие в ткани мозга химические вещества) и оказывает в основном периферические эффекты — повышение давления, учащение пульса.

В то время как D-энантиомер оказывает в основном эффекты именно на ЦНС: он более чем в четыре раза эффективнее участвует в высвобождении дофамина, чем L-изомер.

Почему же так происходит? Одно из основных правил биохимии — субстрат должен подходить к ферменту как ключ к замку. Это же правило справедливо и для фармакологии: лекарственное вещество должно иметь структурное сродство к своей мишени.

Если вы посмотрите внимательно на объемную структуру различных энантиомеров амфетамина, то увидите разницу в расположении атомов в пространстве (синий атом — атом азота). А это — ключевой момент при связывании с белками, например с тем же дофаминовым транспортером (DAT).

Источник

Поскольку «сайт связывания» белка-мишени распознает не структуру молекулы целиком, а лишь расположение отдельных атомов, и исходя из этого белковая молекула либо останавливает свою работу, либо активируется, то небольшая разница в пространственном положении одного-двух атомов может играть огромную роль.

Fun fact: декседрин применялся в космической медицине и при полетах американских астронавтов. Видите ли в чем дело — играть с давлением и гемодинамикой в условиях невесомости, при активном перераспределении жидкостей в организме, довольно опасно. Но нужно же чем-то держать астронавтов в тонусе?

Вот состав аптечки астронавта — как вы можете видеть в графах Stowed/Used («Вложено»/«Использовано»), покорители Луны любили смешивать декседрин со скополамином. Источник

Как сообщается, эта смесь крайне эффективно помогала при тошноте. Также существовал регламент, по которому астронавты были обязаны принимать 10 мг декседрина при спуске с орбиты.

Безопасный транквилизатор с нюансом

В истории и фармакологии применения различных энантиомеров, помимо веселого покорения Луны под амфетамином, были также и весьма темные страницы, например талидомид.

Известно, что во время беременности женщина становится «условно вменяемой» (как в шутку говорили советские гинекологи) из-за прямо-таки 10-балльного гормонального шторма, который проявлялся в виде бессонницы, тошноты, беспокойства и странных вкусовых предпочтений вроде требования сделать бутерброд с вареньем и ветчиной в час ночи. В конце 1950-х врачи обратили внимание на набирающий популярность талидомид — безопасный транквилизатор без серьезных побочных эффектов.

Да, он действительно снимал тревожность и странные поведенческие отклонения, но вот в чем цимус — до этого он никогда не использовался при беременности, даже у крыс.

Буквально через 2–3 года после введения его в практику врачи были удивлены рождением огромного количества детей с самыми различными уродствами: у кого-то не было ног, у кого-то рук, а кто-то вообще без мозга родился (в буквальном смысле). Они начали поднимать истории назначения препаратов при беременности и нашли там талидомид.

Естественно, его использование было сразу прекращено и началось многолетнее расследование того, как его вообще допустили на рынок. Я не буду утомлять читателя перипетиями судебных процессов, но перейду к сути.

При синтезе, который не был стереоселективным, получалось два энантиомера — D- и L-. Один из них был действительно хорошим и годным транквилизатором без побочных эффектов, другой — тератогеном, то есть вызывающим врожденные уродства.

В англоязычной литературе иногда используются обозначения R-энантиомер для D-формы и S-энантиомер для L-формы. Это лишь небольшие номенклатурные различия, обозначающие абсолютные и относительные конфигурации.

Источник

Суть токсического действия талидомида (злого брата-энантиомера) заключалась в том, что он подобно иприту встраивался в ДНК.

Хотя это лишь один из множества обнаруженных механизмов ядовитого действия, но в ситуации, когда у вас присутствует растущая не по дням, а по часам масса постоянно делящихся клеток, именно это оказывается критичным.

Череда трагических событий и инвалидностей, вызванных этим препаратом, названа талидомидной трагедией. Самое интересное, что компания-производитель совсем не разорилась на выплатах пострадавшим, более того — Grünenthal до сих пор прекрасно здравствует и процветает, занимаясь производством опиоидного анальгетика трамадола.

Ну и иногда еще отстегивает с барского плеча жалкие 50 млн евро различным организациям инвалидов.

Еще, конечно же, наша «любимая» FDA ввела несколько дополнительных обязательных тестов на тератогенность, чье проведение до талидомидной трагедии оставалось лишь на совести фармкомпаний.

Кетамин: галлюциноген, антидепрессант или снотворное?

Помимо этого, существует еще масса случаев, когда расположение одного-двух атомов в молекуле оказывалось критичным, например, при синтезе циталопрама и эсциталопрама (L-изомера).

Второй отличается от первого большей аффинностью (селективностью) к серотониновому транспортеру, закачивающему серотонин обратно в нейрон после выброса. При заблокированном транспортере время нахождения серотонина в межсинаптическом пространстве возрастает, соответственно, возрастают и антидепрессивные эффекты лекарственного препарата.

Из других перспективных антидепрессантов можно упомянуть кетамин, который до этого применялся исключительно для общего наркоза. Он также существует в виде двух оптических изомеров — аркетамин (R-кетамин) и эскетамин (S-кетамин).

Долгое время врачи и фармакологи не обращали внимания на различия между рацематом и моноприменением отдельных форм, но сейчас, когда это вещество активно исследуется в качестве антидепрессанта и для лечения различного рода тревожных расстройств, этим различиям стали уделять больше внимания.

Источник

Аркетамин более чем в 4 раза менее активен, чем эскетамин, относительно NMDA-рецепторов, чья блокада и является причиной феерических галлюцинаций.

В свою очередь R-изомер имеет два уникальных свойства: активация AMPA-рецепторов (рецепторы, активируемые в обычных условиях глутаматом и участвующие в формировании так называемой долговременной потенциации — одной из биологических основ процесса запоминания) и образование уникального метаболита, характерного только для аркетамина — (2R,6R)-HNK. Этот метаболит, называемый по-простому гидроксиноркетамин, а точнее, его R-стереоизомер, является умеренно сильным психостимулятором и хорошим антидепрессантом.

Стоит также упомянуть его брата-близнеца — эскетамин. Он является более потентным NMDA-антагонистом и ингибитором обратного захвата дофамина. Вы скажете, что это хорошо — насчет дофамина, — и будете не правы.

Когда этого нейромедиатора очень много, то человек начинает, мягко говоря, чувствовать себя не в этой реальности.

Как пример можно привести белую горячку — по своему механизму это патологическое состояние частично напоминает эффекты от введения чистого эскетамина.

Однако если пациенту будет введено очень много эскетамина, то он впадет в весьма мягкий (с точки зрения переносимости) наркоз, после выхода из которого у человека практически полностью будет отсутствовать постнаркозное возбуждение, которое довольно часто наблюдается при использовании «классического» рацемического кетамина.

И это — лишь крупица всех возможных примеров разницы между биологической активностью оптических изомеров лекарственных веществ. В настоящее время ведется множество клинических испытаний, которые должны выявить эти самые клинически значимые различия в активности у веществ, которые до этого использовались лишь в виде рацемических смесей.

Причем эти различия по своей силе могут быть как ничтожны (с пациентом ничего угрожающего не случится, если он употребит циталопрам вместо эсциталопрама), так и весьма важны, как в случае с талидомидом.

Источник: https://knife.media/twin-molecules/

Методы разделения энантиомеров

Энантиомеры

Определение 1

Рацемическая модификация – это совокупность энантиомеров, равных по количеству. Рацемическая модификация является оптически неактивной формой: вращение, вызываемое молекулой одного изомера в смеси энантиомеров, компенсируется равным по величине и противоположным по знаку вращением, которое вызывается молекулой другого энантиомера.

Для обозначения рацемата применяют символ (±), например (±)-2-метилбутанол-1, (±)-молочная кислота.

Часто сравнивают рацемическую модификацию с соединением, молекулы которого совмещаются с их зеркальным отражением, то есть с недиссимметричным соединением. Оба эти соединения неактивны по одной причине.

У каждой взаимодействующей со светом молекулы существует вторая молекула, расположенная так, что компенсирует эффект первой молекулы и является ее зеркальным отражением. В рацемической модификации вторая молекула изомерна первой; для недиссимметричного соединения это не изомер, а другая идентичная молекула, всего лишь расположена зеркально по отношению к первой.

Замечание 1

Если оптически активное вещество не загрязнённое энантиомером, то такая компенсация вращения невозможна. Независимо от того насколько распределение беспорядочно, ни одна из молекул не может служить зеркальным изображением другой.

Энантиомеры нельзя разделить обычными методами:

  • фракционной кристаллизацией, так как их растворимость в данном растворителе одинакова (при условии, что растворитель не является оптически активным);
  • фракционной перегонкой, так как имеют одинаковые температуры кипения;
  • хроматографией, так как удерживаются на данном адсорбенте с одинаковой силой (если адсорбент оптически неактивен).

Поэтому для разделения энантиомеров необходимы специальные методы и подходы.

Реакции расщепления энантиомеров

Процесс разделения рацемической смеси на составляющие ее оптически активные компоненты называется расщеплением.

https://www.youtube.com/watch?v=kzHhE3fPcAk\u0026list=PLxGo9dxQkqWCqgKme23lsrUJJhm8ZbM5z

Расщепление может быть:

  • полным, если удается выделить в чистом виде хотя бы один энантиомер;
  • частичным, когда оптически активное соединение содержит примесь другого энантиомера.

Оптическая чистота ($p$) – это отношение удельного вращения вещества, экспериментально наблюдаемого и полученного путем расщепления к абсолютному вращению чистого энантиомера.

Идентичными оптической чистоте являются понятия энантиомерного избытка (э.и.) или энантиомерной чистоты:

$p=\frac{[a] данного \ образца}{[a] чистого \ энантиомера} \cdot 100%$;

$э.и.=\frac{E-E *}{E+E *} \cdot 100%,$

где $E$ – мольная доля энантиомера, который взят в избытке; $E*$- мольная доля другого энантиомера.

Из природных оптически активных веществ можно получать другие оптически активные соединения. Большинство оптически активных соединений получают в результате расщепления рацемической модификации на энантиомары. Многие из этих разделений проводят при помощи оптически активных реагентов, которые, в свою очередь, выделяют из природного сырья.

Основная часть процессов расщепления основана на взаимодействии органических оснований с органическими кислотами с образованием солей. Допустим, существует рацемическая кислота (±)-$HA$.

Алкалоиды, вещества подобные по свойствам с основанием и выделенные из растений: морфин, кокаин, хинин и стрихнин.

Большинство из алкалоидов существуют в растениях в виде одного из двух возможных энантиомеров, то есть они оптически активны.

Смешаем с рацемической смесью (±)-$HA$ одно из оптически активных оснований (алкалоид), левовращающееся (-)-$B$. В этом случае основание присутствует в виде одного энантиомера, а кислота – в виде двух. Следовательно, будут образованы кристаллы двух различных солей:

$[(-)-ВН+ ]$ $[(+)-А- ]$ и $[(-)-ВН+ ]$ $[(-)-А- ].$

Молекулы этих солей несовместимы, так как не совместимы их кислотные части. Поскольку фрагменты основания не будут зеркальным изображением друг друга, они не являются зеркальными изображениями. Это стереоизомеры, а именно диастереомеры.

Диастереомерные соли обладают различными физическими свойствами, в частности, растворимостью в данном растворителе. Это делает возможным разделить их фракционной кристаллизацией.

Из разделенных солей можно выделить оптически активные кислоты путем добавления сильной минеральной кислоты, которая способна вытеснить слабую органическую кислоту.

Для расщепления кислот используют алакалоиды (+)-цинхонин, (-)-хинин, (-)-бруцин, (-)-стрихнин.

Расщепление органических оснований происходит наоборот, с использованием природных оптически активных кислот, например (-)-молочной кислоты.

Расщепление спиртов – особая проблема, так как они не являются ни основаниями, ни кислотами, их невозможно разделить непосредственно через соли. Спирты расщепляют путем присоединения кислотного звена, которое позволяет получить соль. После разделения солей, кислотное звено удаляют.

Рацемическая модификация под действие оптически активного реагента превращается в смесь диастереомеров, которую можно разделить.

Оптическая активация

Определение 2

Оптическая активация – это процесс получения оптически активного вещества из оптически неактивного предшественника, включающее также расщепление рацемических смесей. Общим принципом процесса оптической активации является получение в той или иной форме диастереомерных взаимодействий.

При оптической активации рацемической смеси необходимо разделить смесь на две части с помощью оптически активного вспомогательного вещества. В одной части должен находиться один энантиомер в избытке (или продукт реакции соответствующей конфигурации), а во второй – другой энантиомер. Такое разделение можно провести разными способами:

  1. Смесь стереоизомеров ($d-A$ и $l-A$)смешивают со вспомогательным веществом ($d-B$). Как правило, скорости, с которыми реагируют антиподы с вспомогательным веществом, различны. Если прервать реакцию вовремя, то в соединении будет содержаться один антипод в избытке, а другой – в оставшейся смеси. Реакции протекают по схеме:

    $d-A+d-B→d-A \cdot d-B,$

    $l-A+d-B→l-A \cdot d-B.$

  2. Готовое соединение смеси антиподов с вспомогательным веществом подвергают постепенному превращению. Скорости процессов различаются, так как соединения антиподов с вспомагательным веществом не будут зеркально изомерными.

    https://www.youtube.com/watch?v=yzDcZ-YsPgc\u0026list=PLxGo9dxQkqWCqgKme23lsrUJJhm8ZbM5z

    Это могут быть процессы разных типов:

    • соединение рацемата с вспомогательным соединением распадается на свои компоненты$d-A \cdot d-B→ d-A+d-B,$$l-A \cdot d-B→ l-A+d-B.$
    • имеет место реакция, в которой изменяется только активируемое вещество (переход в $d-C$ и $l-C$), вспомогательное вещество при этом остается связанным с продуктом реакции также, как было связано с исходным соединением:$d-A \cdot d-B→d-С \cdot d-B,$$l-A \cdot d-B→l-С \cdot d-B.$
    • одновременно с превращением $A$ и $C$ вспомогательное вещество высвобождается и продукт реакции больше не может связывать вспомогательное вещество, поэтому оно не появляется в конечном продукте реакции:$d-A \cdot d-B→d-С+d-B,$$l-A \cdot d-B→l-С+d-B. $

Замечание 2

Этот случай можно считать истинным катализом. Стереохимическая специфичность оптически активного катализатора проявляется в результате того, что соединение $d-A \cdot d-B$ реагирует с другой скоростью, нежели $l-A \cdot d-B$. Если такую реакцию прервать до полного ее окончания, то можно получить разные количества $d-C$ и $l-C$.

Источник: https://spravochnick.ru/himiya/stereohimiya_soedineniy_ugleroda/metody_razdeleniya_enantiomerov/

Разница между энантиомерами и эпимерами – 2020 – Новости

Энантиомеры

Стереоизомеры – это молекулы, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разные пространственные расположения. Энантиомеры и эпимеры являются оптическими изомерами. Оптические изомеры являются подклассом стереоизомеров.

Они способны вращать плоскость поляризованного света. Чтобы стать стереоизомерами, в молекулах должен быть хотя бы один хиральный углерод.

Другими словами, молекула с хиральным углеродом может иметь стереоизомеры из-за различного пространственного расположения других групп, связанных с хиральным углеродом. Одна молекула может иметь более одного хирального углерода.

Основное различие между энантиомерами и эпимерами заключается в том, что энантиомеры являются зеркальными изображениями друг друга, тогда как эпимеры не являются зеркальными изображениями друг друга.

Ключевые области покрыты

1. Что такое энантиомеры
– Определение, основная структура и примеры
2. Что такое эпимеры
– Определение, основная структура и примеры
3. Каковы сходства между энантиомерами и эпимерами
– Краткое описание общих черт
4. В чем разница между энантиомерами и эпимерами
– Сравнение основных различий

Ключевые слова: хиральный углерод, хиральность, диастереомеры, энантиомеры, эпимеры, эпимеризация, оптические изомеры, стереоизомеры

Что такое энантиомеры

Энантиомеры являются оптическими изомерами, которые не являются наложенными друг на друга зеркальными изображениями. Поэтому эти молекулы всегда находятся в парах. Поскольку они не наложены друг на друга, две молекулы не являются идентичными. Но молекулярная формула двух энантиомеров одинакова. Они отличаются друг от друга в зависимости от пространственного расположения молекул.

Энантиомеры имеют те же физические и химические свойства, за исключением направления вращения плоскости поляризованного света. Они вращают плоскополяризованный свет в противоположных направлениях.

Следовательно, смесь энантиомеров, имеющих равные количества двух энантиомеров, не будет показывать суммарное вращение в плоскости поляризованного света. Этот тип смеси называется рацемической смесью.

Фигура 01: энантиомеры 2-бутанола.Здесь знаки + и – используются для указания противоположных направлений, в которых плоскополяризованный свет вращается каждой молекулой.

Энантиомеры имеют хиральные атомы углерода. Хиральный углерод представляет собой углеродный центр, который связан с четырьмя различными атомами или группами. Наличие хирального углерода (в молекуле) называется хиральностью.

Чтобы стать энантиомером, две молекулы должны иметь разные конфигурации на каждом хиральном углероде.

Например, если молекула имеет два киральных атома углерода, а другая молекула имеет одинаковую молекулярную формулу с двумя киральными атомами углерода, эти две молекулы должны отличаться для обоих киральных атомов углерода, а не только для одного хирального атома углерода.

Что такое эпимеры

Эпимеры представляют собой стереоизомеры, которые содержат более одного хирального углерода, но отличаются друг от друга по конфигурации только с одним хиральным углеродом.

Поэтому они не являются зеркальным отражением друг друга. Эпимеры являются подклассом диастереомеров. Следовательно, эпимеры также являются оптическими изомерами.

Это означает, что эпимеры могут вращать плоскополяризованный свет.

Образование эпимеров называется эпимеризацией . Этот процесс эпимеризации образует эпимеры путем замены хирального углерода в молекуле, которая имеет несколько хиральных атомов углерода. Поскольку разница в двух эпимерах заключается в одном хиральном углероде, этот углерод называется эпимерным углеродом.

Фигура 2: D-глюкоза является эпимером D-маннозы.

Как показано на изображении выше, D-глюкоза и D-манноза являются эпимерами друг друга. Это потому, что они отличаются друг от друга на один атом углерода (эпимерный углерод), в то время как остальные конфигурации молекул идентичны.

Сходство энантиомеров и эпимеров

  • Энантиомеры и эпимеры являются стереоизомерами.
  • Оба типа оптических изомеров.
  • И энантиомеры, и эпимеры показывают хиральность.

Определение

Энантиомеры: энантиомеры – это оптические изомеры, которые не являются наложенными друг на друга зеркальными изображениями.

Эпимеры. Эпимеры представляют собой стереоизомеры, которые содержат более одного хирального углерода, но отличаются друг от друга по конфигурации только с одним хиральным углеродом.

Чирал Карбонс

Энантиомеры: энантиомеры отличаются друг от друга на каждом хиральном углероде.

Эпимеры: Эпимеры отличаются друг от друга только одним (или несколькими) хиральными атомами углерода, но не всеми.

Зеркальные изображения

Энантиомеры: энантиомеры – это не накладываемые друг на друга зеркальные изображения.

Эпимеры: Эпимеры не являются зеркальным отражением друг друга.

свойства

Энантиомеры: физические и химические свойства энантиомеров одинаковы, за исключением вращения плоско поляризованного света.

Эпимеры: физические и химические свойства эпимеров отличаются друг от друга.

Вывод

Энантиомеры и эпимеры являются стереоизомерами. Энантиомеры представляют собой пары молекул, которые отличаются друг от друга только в соответствии с пространственным расположением атомов или групп вокруг хирального углерода в этих молекулах.

Эпимеры отличаются друг от друга по своей конфигурации только на одном хиральном углероде.

Основное различие между энантиомерами и эпимерами заключается в том, что энантиомеры являются зеркальными изображениями друг друга, тогда как эпимеры не являются зеркальными изображениями друг друга.

Ссылки:

1. Хант, доктор Ян Р. «Энантиомеры». Глава 7: Энантиомеры, доступно здесь. Доступ 18 августа 2017 г.
2. «Эпимеры». OChemPal, доступно здесь. Доступ 18 августа 2017 г.

Изображение предоставлено:

1. «Энантиомеры 2-бутанола по + и – меткам» HGTCChem. (CC BY 2.0) через Flickr
2. «Эпимеры-глюкозная манноза» Микуана – собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia

Источник: https://ru.weblogographic.com/difference-between-enantiomers

Энантиомеры и диастереомеры 2020

Энантиомеры

Проблема многих студентов химии, изучающих стереохимию, возникает в различие между энантиомерами и диастереомерами.

Это обычные молекулярные соединения с различными характеристиками, несмотря на то, что они представляют собой стереоизомеры – соединения с той же молекулярной и структурной формулой, но с различной ориентацией атомов.

В этой статье мы расскажем о различии между этими двумя общими соединениями, чтобы просветить вас.

Во-первых, что такое стереохимия? Это исследование пространственного расположения атомов в соединении.

Энантиомеры и диастереомеры являются частью стереоизомеров – той же структурной и молекулярной формулы с различным расположением атомов в каждой.

Следует отметить, что стереоизомеры могут включать множество соединений, кроме энантиомеров и диастереомеров. Они могут включать конформеры и атропизомеры. В частности, мы фокусируемся на диастереомерах и энантиомерах.

Что такое энантиомеры?

Это хиральные молекулы, которые являются зеркальными изображениями друг друга и не являются наложенными друг на друга. Хиральная молекула имеет изображение, которое не совпадает с его зеркальным отображением, и оно обычно характеризуется углеродным центром с 4-мя различными атомами, связанными с ним.

Эти атомы должны быть химически различимы для того, чтобы молекула квалифицировалась как хиральный и, следовательно, энантиомер. Тетраэдрический углерод, к которому присоединены различные атомы, называется стереоцентром. См.

Разницу ниже между углеродом, который считается хиральным, а другой – не квалифицированным.

Рисунок 1: Иллюстрация хиральной и нехиральной молекулы [1]

Поскольку существует незначительная разница в пространственном расположении атомов молекул энантиомера, Кан-Ингольд-Прелог была создана система именования.

Две молекулы имеют одинаковую формулу и структурирование атомов, поэтому для их идентификации мы должны обозначить один S и другой R, в зависимости от конфигурации атомов по часовой стрелке от самой низкой атомной массы до самой высокой атомной массы.

Например, стереоцентр Углерод с бромом, хлором, фтором и водородом, прикрепленный соответственно по часовой стрелке, молекуле будет назначаться R, а если против часовой стрелки, молекуле будет присвоено значение S, поскольку бром имеет самую высокую атомную массу и водород – самый низкий.

Расположение этих атомов фактически помогает определить свойства молекулы. Рассмотрим структуры бромхлорфторметана ниже:

Очевидно, что ориентация водорода и фтора отличается от ориентации того же молекулярного соединения.

Независимо от того, сколько раз вы можете вращать правую молекулу, она никогда не будет иметь такую ​​же ориентацию, как левая молекула.

Если, например, вы попытаетесь обменять Фтор и Водород вокруг, Бром и Хлор также изменят свои позиции. Это ясно объясняет концепции неперемещаемых и зеркальных изображений энантиомеров.

Для обозначения молекул хиральному (стереоцентру) присваивается буква S или R. Составляющие, таким образом, фтор, хлор, бром, помечены от высокой до низкой атомной массы, назначая 1, 2, 3. Бром является самым высоким, поэтому 1, Хлор 2 и Фтор 3.

Если вращение составляет 1 – 3 по часовой стрелке, тогда хиральный центр обозначается R, если против часовой стрелки, то S. Таким образом, система Cahn-Ingold-Prelog работает с тем, чтобы отличить энантиомеры от каждого Другой.

Это становится простым, когда мы работаем с одним хиральным центром с 4 уникальными заместителями, прикрепленными к нему. Энантиомер может иметь более 2 хиральных центров.

Молекулы энантиомеров различаются по пространственному расположению атомов, но обладают одинаковыми химическими и физическими свойствами. Тем не менее, они имеют те же точки плавления, точки кипения и многие другие свойства.

Их межмолекулярные силы идентичны – это объясняет те же свойства. Но их оптические свойства различны, поскольку они вращают поляризованный свет в противоположных направлениях, хотя в равных количествах.

Это различие в оптических свойствах отличает молекулы энантиомера.

Что такое диастереомеры?

Это стереоизомерные соединения с молекулами, которые не являются зеркальными изображениями друг друга и которые не являются наложенными друг на друга. Прекрасным примером диастереомеров является то, когда вы смотрите на структуры цис и транс-изомер. См. Цис-2-бутен и транс-2-бутен структуры ниже:

Соединения идентичны, но расположение отличается, и они не являются зеркальными изображениями друг друга.

Когда CH3 находятся на одной стороне, соединение представляет собой цис и когда другой заменяется атомом водорода, назовем соединение сделка Но цис а также транс структуры не являются единственными примерами диастереомеров.

Есть много таких молекул, пока они демонстрируют пространственные расположения атомов, которые не являются зеркальными изображениями друг друга, и которые не являются суммируемыми.

В отличие от энантиомеров диастереомеры обладают различными физическими и химическими свойствами. Диастереомеры имеют два стереоцентра, в которых другая молекулярная структура может имитировать конфигурации энантиомера, в то время как другая имеет одинаковую конфигурацию. Это то, что отличает их от энантиомеров, потому что эти структуры не могут быть зеркальными образами друг друга.

В приведенной ниже таблице будут выделены основные различия между энантиомерами и диастереомерами в двух словах:

ЭнантиомерыДиастереомеры
Они являются зеркальными изображениями друг друга и не являются наложенными друг на другаОни не являются зеркальными изображениями друг друга и не являются наложенными друг на друга
Их молекулярные структуры часто проектируются с R и S, чтобы отличить их.Одна молекула имитирует энантиомерные структуры, тогда как другая имеет такую ​​же конфигурацию. Поэтому нет необходимости использовать именование для их дифференциации.
Обладать теми же химическими и физическими свойствами, но различными оптическими свойствамиОбладать различными химическими и физическими свойствами
Имейте один или несколько стереоцентровИмеют два стереоцентра
Все энантиомеры обладают оптической активностью, хотя они вращают свет в противоположных направлениях. Те, которые вращают свет против часовой стрелки, известны как левовращающие, а те, вращающиеся по часовой стрелке, называются правовращающими. Но когда у другого есть одинаковое правовращательное и левовращательное количество вращения, он считается раскатной смесью и, следовательно, оптически неактивным.Не все диастереомеры обладают оптической активностью

Заворачивать!

Энантиомеры и диастереомеры представляют собой стереоизомеры с той же молекулярной и структурной формулой, но отличаются расположением / конфигурацией атомов, которые образуют их структуры. Мы видели, что молекулы энантиомера являются зеркальными изображениями друг друга, а диастереомеры не являются зеркальными изображениями. Обе молекулы не являются суммируемыми.

Энантиомеры обладают теми же химическими и физическими свойствами, но отличаются оптическими свойствами, поскольку некоторые вращают поляризованный свет в противоположных направлениях. С другой стороны, не все диастереомеры обладают оптической активностью.

Мы также видели, как именование структур энантиомеров разворачивается с помощью системы именования R и S, назначаемой на основе атомной массы заместителей, прикрепленных к хиральному центру. В диастереомерах только одна структура имеет конфигурацию R и S, в то время как другая имеет одинаковые конфигурации. Именно это отличает их от энантиомерных зеркальных изображений.

Источник: https://ru.esdifferent.com/difference-between-enantiomers-and-diastereomers

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: