Kiralnost v tem, kar sestavljajo in primeri



The kiralnosti je geometrijsko lastnost, pri kateri ima objekt lahko dve sliki: eno desno in eno levo, ki nista zamenljivi; to pomeni, da so prostorsko različni, tudi če so ostale njihove lastnosti enake. Za predmet, ki kaže kiralnost, se preprosto pravi, da je "kiralen"..

Desna in leva roka sta kiralna: ena je refleksija (zrcalna slika) drugega, vendar niso enaka, ker se, ko so postavljena ena na drugo, palca ne ujemata.. 

Več kot ogledalo, če vemo, ali je objekt kiralen, bi morali vprašati naslednje vprašanje: ali imate "različice" za levo in desno stran??

Na primer, ena leva miza in ena desna deska sta kiralna objekta; dve vozili istega modela, vendar z volanom na levi ali desni; par čevljev, tako kot noge; spiralne stopnice v levo, v pravo smer itd..

In v kemiji molekule niso izjema: lahko so tudi kiralne. Slika prikazuje par molekul s tetraedrsko geometrijo. Tudi če zavrtite levo in se dotaknete modre in vijolične krogle, bodo rjave in zelene "pogledale" iz letala..

Indeks

  • 1 Kakšna je kiralnost??
  • 2 Primeri kiralnosti
    • 2.1 Axial
    • 2.2 Planar
    • 2.3 Drugo
  • 3 Reference

Kakšna je kiralnost??

Z molekulami ni tako enostavno definirati, katera je "različica" levo ali desno, samo če jih pogledamo. Za to organski kemiki se zatekajo k konfiguracijam (R) ali (S) Cahn-Ingold-Preloga ali v optičnih lastnostih teh kiralnih snovi, da zavrtijo polarizirano svetlobo (ki je tudi kiralni element)..

Vendar pa ni težko ugotoviti, ali je molekula ali spojina kiralna, samo če pogledamo njeno strukturo. Kakšna presenetljiva posebnost ima par molekul na zgornji sliki?

Ima štiri različne substituente, od katerih ima vsaka svojo značilno barvo, in tudi geometrija okoli centralnega atoma je tetraedrska.

Če v strukturi obstaja atom s štirimi različnimi substituenti, lahko navedemo (v večini primerov), da je molekula kiralna..

Potem je rečeno, da v strukturi obstaja središče kiralnosti ali Stereogeni center. Kjer obstaja ena, bo par stereoizomerov znan kot enantiomeri.

Dve molekuli na sliki sta enantiomera. Večje je število kiralnostnih središč, ki jih ima spojina, večja je njegova prostorska raznolikost.

Osrednji atom je običajno ogljikov atom v vseh biomolekulah in spojinah s farmakološko aktivnostjo; lahko pa je tudi fosfor, dušik ali kovina.

Primeri kiralnosti

Središče kiralnosti je morda eden najpomembnejših elementov pri ugotavljanju, ali je spojina kiralna ali ne.

Vendar pa obstajajo še drugi dejavniki, ki lahko ostanejo neopaženi, toda v 3D modelih so dokazani ogledalo, ki se ne more prekrivati.

Za te strukture je rečeno, da imajo namesto središča druge elemente kiralnosti. S tem v mislih prisotnost asimetričnega središča s štirimi substituenti ni več dovolj, vendar je treba skrbno analizirati tudi preostalo strukturo; in tako lahko ločimo en stereoizomer od drugega.

Axial

Zgornja slika prikazuje spojine, ki lahko na prvi pogled izgledajo plosko, vendar v resnici niso. Na levi strani imamo splošno strukturo aleno, kjer R pomeni štiri različne substituente; in na desni, splošna struktura bifenilne spojine.

Kjer so R3 in R4 lahko vidimo kot "fin" pravokotno na ravnino, kjer ležijo1 in R2.

Če opazovalec analizira take molekule tako, da postavi oko pred prvi ogljik, vezan na R1 in R2 (za aleno), boste videli R1 in R2 na levo in desno stran in na R4 in R3 gor in dol.

Da R3 in R4 ostanejo fiksne, vendar se spremenijo1 v desno in R2 na levi bo še ena "prostorska različica".

Tukaj lahko opazovalec ugotovi, da je za aleno našel os kiralnosti; enako velja za bifenil, toda z aromatičnimi obroči med vidom.

Pritrdilni vijaki ali vijačnice

Upoštevajte, da je v prejšnjem primeru os hiralnosti ležala v okostju C = C = C, za alene in v vezi Ar-Ar za bifenil..

Kakšna je njihova os kiralnosti za spojine, ki se imenujejo heptahelicenos (ker imajo sedem obročev)? Odgovor je podan na isti sliki zgoraj: os Z, vijačnica.

Zato je za opazovanje enega enantiomera od drugega potrebno opazovati zgoraj omenjene molekule (po možnosti)..

Na ta način je mogoče podrobno opisati, da se heptaheliceno obrne v smislu igel ure (leva stran slike), ali v smislu v nasprotni smeri urinega kazalca (desna stran slike).

Planar

Recimo, da nimamo več helicena, ampak molekule z ne-koplanarnimi obročki; to pomeni, da je eden nad ali pod drugim (ali pa niso v isti ravnini).

Tu kiralni lik ne leži toliko v obroču, ampak v njegovih substituentih; prav ta določajo vsakega od obeh enantiomerov.

Na primer, v ferocenu na zgornji sliki se obroči, ki "sendvič" Fe-atomu ne spremenijo; vendar je prostorska orientacija obroča z atomom dušika in -N (CH3)2.

Na sliki je skupina -N (CH3)2 kaže na levo, vendar bo v svojem enantiomeru pokazal na desno.

Drugi

Za makromolekule ali tiste s posameznimi strukturami se panorama začne poenostavljati. Zakaj? Ker je iz njegovih 3D modelov mogoče gledati kot na ptičje letenje, če so kiralne ali ne, tako kot predmeti v začetnih primerih.

Na primer, ogljikova nanocevka lahko prikaže vzorce zavojev na levo, zato je kiralna, če obstaja enaka, vendar z zavoji v desno..

Enako se dogaja z drugimi strukturami, kjer prostorske razporeditve vseh njegovih atomov kljub temu, da nimajo centrov kiralnosti, lahko sprejmejo kiralne oblike..

Potem govorimo o inherentni kiralnosti, ki ni odvisna od atoma, temveč od celotnega niza.

Kemijsko močan način razlikovanja "leve slike" od tistega desnega je skozi stereoselektivno reakcijo; to je tista, kjer lahko preide le en enantiomer, drugi pa ne.

Reference

  1. Carey F. (2008). Organska kemija (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedija. (2018). Kiralnost (kemija). Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  3. Advameg, Inc. (2018). Kiralnost. Vzpostavljeno iz: chemistryexplained.com
  4. Steven A. Hardinger in Harcourt Brace & Company. (2000). Stereokemija: Določanje molekularne kiralnosti. Vzpostavljeno iz: chem.ucla.edu
  5. Univerza Harvard. (2018). Molekularna kiralnost. Vzpostavljeno iz: rowland.harvard.edu
  6. Oregonska državna univerza. (14. julij 2009). Kiralnost: kiralni in Achiral predmeti. Vzpostavljeno iz: science.oregonstate.edu