Chiralitāte tajā, ko tā veido, un piemēri



The chiralitāte ir ģeometriska īpašība, kurā objektam var būt divi attēli: viens pa labi un viens pa kreisi, kas nav savstarpēji aizvietojami; tas ir, tie ir telpiski atšķirīgi, pat ja pārējie to īpašumi ir identiski. Objekts, kas demonstrē chiralitāti, vienkārši tiek uzskatīts par “chiral”.

Labā un kreisā roka ir hirāla: viens ir otras puses atspoguļojums (spoguļattēls), bet tie nav vienādi, jo, kad tie tiek novietoti viens otram, to īkšķi nesakrīt. 

Vairāk nekā spogulis, lai uzzinātu, vai objekts ir ķirāls, jāuzdod šāds jautājums: vai jums ir "versijas" gan kreisajā, gan labajā pusē??

Piemēram, viens kreisais galds un viens labās puses galds ir ķirālie objekti; divi tā paša modeļa transportlīdzekļi, bet ar stūres ratu pa kreisi vai pa labi; apavu pāri, tāpat kā kājas; spirālveida kāpnes kreisajā virzienā un pareizajā virzienā utt..

Ķīmijas molekulas nav izņēmums: tās var būt arī ķirālas. Attēlā ir pāris molekulas ar tetraedrisko ģeometriju. Pat ja jūs pagriežat to pa kreisi un pieskaraties zilajām un violetajām sfērām, brūni un zaļie izskats no plaknes.

Indekss

  • 1 Kas ir ķiralitāte??
  • 2 Chiralitātes piemēri
    • 2.1. Axial
    • 2.2 Planar
    • 2.3 Citi
  • 3 Atsauces

Kāda ir ķiralitāte??

Ar molekulām nav tik viegli definēt, kas ir "versija" pa kreisi vai pa labi, tikai skatoties uz tiem. Šim nolūkam organiskie ķīmiķi izmanto Cahn-Ingold-Prelog konfigurācijas (R) vai (S) vai šo hirālo vielu optisko īpašību, lai pagrieztu polarizēto gaismu (kas ir arī ķirāls elements).

Tomēr nav grūti noteikt, vai molekula vai savienojums ir hirāls, vienkārši aplūkojot tās struktūru. Kāda pārsteidzoša īpatnība ir attēlā redzamajā molekulā?

Tajā ir četri dažādi aizstājēji, katrs ar savu raksturīgo krāsu, un ģeometrija ap centrālo atomu ir tetraedriska.

Ja struktūrā ir atoms ar četriem dažādiem aizvietotājiem, var apgalvot (vairumā gadījumu), ka molekula ir hirāla.

Tad tiek teikts, ka struktūrā ir ķiralitātes centrs Stereogēnais centrs. Ja tāds ir, būs pāris stereoizomēri, kas pazīstami kā enantiomēri.

Abas attēlā esošās molekulas ir enantiomēri. Jo lielāks ir ķiralitātes centru skaits, kas savienojumam ir, jo lielāka ir tās telpiskā daudzveidība.

Centrālais atoms parasti ir oglekļa atoms visos biomolekulās un savienojumos ar farmakoloģisko aktivitāti; tomēr tā var būt arī viena no fosfora, slāpekļa vai metāla.

Chiralitātes piemēri

Kiralitātes centrs, iespējams, ir viens no svarīgākajiem elementiem, lai noteiktu, vai savienojums ir hirāls vai nē.

Tomēr ir arī citi faktori, kas var palikt nepamanīti, bet 3D modeļos tie atstāj pierādījumus spoguļa attēlam, kas nevar pārklāties.

Šīm struktūrām tiek teikts, ka centru vietā viņiem ir citi ķiralitātes elementi. Paturot to prātā, asimetriskā centra klātbūtne ar četriem aizvietotājiem vairs nav pietiekama, bet pārējā struktūra ir rūpīgi jāanalizē; un tādējādi spētu atšķirt vienu stereoizomēru no citas.

Axial

Augšējā attēlā redzami savienojumi, kas no pirmā acu uzmetiena var izskatīties plakani, bet tiešām nav. No kreisās puses mums ir vispārīga aleno struktūra, kur R apzīmē četrus dažādus aizvietotājus; un labajā pusē - bifenila savienojuma vispārējā struktūra.

Galā, kur tie ir R3 un R4 var tikt attēlota kā "fin" perpendikulāra plaknei, kur viņi atrodas1 un R2.

Ja novērotājs analizē šādas molekulas, novietojot acu priekšā pirmajam ogleklim, kas saistīts ar R1 un R2 (aleno), jūs redzēsiet R1 un R2 uz kreiso un labo pusi un uz R4 un R3 uz augšu un uz leju.

Jā R3 un R4 tie paliek nemainīgi, bet mainās1 pa labi un R2 kreisajā pusē būs vēl viena "telpiskā versija".

Tieši šeit novērotājs var nonākt pie secinājuma, ka viņš atklāj aleno asiņošanas asi; tas pats attiecas uz bifenilu, bet aromātiskajiem gredzeniem starp redzējumu.

Gredzenu skrūves vai helicitāte

Ņemiet vērā, ka iepriekšējā piemērā kiralitātes ass bija skeleta C = C = C, alēnam un Ar-Ar saitē, bifenilam.

Attiecībā uz iepriekšminētajiem savienojumiem, ko sauc par heptahelicenos (jo viņiem ir septiņi gredzeni), kāda ir to kiralitātes ass? Atbilde ir dota tajā pašā attēlā: Z ass, spirāle.

Tāpēc, lai atšķirt vienu enantiomēru no cita, jāievēro šīs molekulas no augšas (vēlams)..

Šādā veidā var būt detalizēts, ka heptaheliceno pagriežas pulksteņa adatu izteiksmē (attēla kreisajā pusē), vai, protams, pretēji pulksteņa rādītāja virzienam (attēla labā puse).

Planar

Pieņemsim, ka mums vairs nav helikēna, bet molekula ar nesalīdzināmiem gredzeniem; tas ir, viens atrodas virs vai zem otra (vai tie nav vienā plaknē).

Šeit ķirāla raksturs nav tik daudz gredzenā, bet tā aizvietotājos; tie ir tie, kas nosaka katru no diviem enantiomēriem.

Piemēram, iepriekš attēlā redzamajā ferocēnā gredzeni, kas "attaisno" Fe atomu, nemainās; bet gredzena telpiskā orientācija ar slāpekļa atomu un -N (CH3)2.

Attēlā grupa -N (CH3)2 norāda uz kreiso pusi, bet tā enantiomērā tas norādīs uz labo pusi.

Citi

Makromolekulām vai tām, kurām ir vienskaitļa struktūras, panorāma sāk vienkāršoties. Kāpēc? Tā kā no 3D modeļiem to var uzskatīt par putnu lidojumu, ja tie ir hirāli vai ne, tāpat kā sākotnējos piemēros.

Piemēram, oglekļa nanocaurule var parādīt pagriezienus uz kreiso pusi, un tāpēc ir ķirāls, ja ir identisks, bet ar pagriezienu pa labi.

Tas pats notiek arī ar citām struktūrām, kurās, neskatoties uz to, ka nav nekādu kiralitātes centru, visu tās atomu telpiskais izkārtojums var pieņemt kirālas formas.

Tad runā par raksturīgu chiralitāti, kas nav atkarīga no atoma, bet no visa komplekta.

Ķīmiski spēcīgs veids, kā diferencēt "kreiso attēlu" no labās puses, ir stereoselektīva reakcija; tas ir, tas, kurā var nokļūt tikai viens enantiomērs, bet otrs nav.

Atsauces

  1. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija (Sestais izdevums). Mc Graw kalns.
  2. Vikipēdija. (2018). Chiralitāte (ķīmija). Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  3. Advameg, Inc. (2018). Chiralitāte. Saturs iegūts no: chemistryexplained.com
  4. Steven A. Hardinger un Harcourt Brace & Company. (2000). Stereochemistry: Molekulāro kiralitātes noteikšana. Saturs iegūts no: chem.ucla.edu
  5. Hārvarda universitāte. (2018). Molekulārā kiralitāte. Saturs iegūts no: rowland.harvard.edu
  6. Oregonas Valsts universitāte. (2009. gada 14. jūlijs). Chiralitāte: Chiral & Achiral Objects. Saturs iegūts no: science.oregonstate.edu