ENANTIOMERS: الخصائص والخصائص والأمثلة - كيمياء - 2025

في المقابلات الضوئية هي تلك أزواج (غير العضوية) المركبات العضوية تتكون من اثنين من الصور مرآة ليست superimposable احد على الآخر. عندما يحدث العكس - على سبيل المثال ، في حالة الكرة أو مضرب الجولف أو الشوكة - يقال إنها أجسام آيرالية.

المصطلح chirality صاغه William Thomson (Lord Kelvin) ، الذي عرّف أن الكائن ما هو لولبي إذا كان لا يمكن تركيبه مع صورته المرآة. على سبيل المثال ، تعتبر اليدين من العناصر اللولبية ، لأن انعكاس اليد اليسرى ، حتى لو استدار ، لن يتطابق أبدًا مع الأصل.

إحدى الطرق لإثبات ذلك هي وضع اليد اليمنى على اليسار ، وإيجاد أن الأصابع الوحيدة التي تتداخل هي الوسط. في الواقع ، كلمة chiral مشتقة من الكلمة اليونانية cheir ، والتي تعني "اليد".

في حالة الشوكة في الصورة العلوية ، إذا تم قلب انعكاسها ، فستتناسب تمامًا مع الصورة الأصلية ، والتي تُترجم ككائن عكسي.

الكربون غير المتماثل

ما هو الشكل الهندسي الذي يجب أن تعتبره مجموعة من الذرات مراوان؟ الجواب رباعي السطوح. أي بالنسبة للمركب العضوي ، يجب أن يكون لذرة الكربون ترتيب رباعي السطوح حولها. ومع ذلك ، في حين أن هذا ينطبق على معظم المركبات ، فإن هذا ليس هو الحال دائمًا.

لكي يكون هذا المركب الافتراضي CW ₄ مراوانًا ، يجب أن تكون جميع البدائل مختلفة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، يمكن أن يتداخل انعكاس رباعي الوجوه بعد بعض الدورات.

وبالتالي ، فإن المركب C (ABCD) يكون مراوانًا. عندما يحدث هذا ، تُعرف ذرة الكربون المرتبطة بأربعة بدائل مختلفة باسم الكربون غير المتماثل (أو الكربون المجسم). عندما "ينظر" إلى هذا الكربون في المرآة ، فإن انعكاسه وهذا يشكل الزوج المتماثل.

يتضح في الصورة العلوية ثلاثة أزواج متناهية الصغر من المركب C (ABCD). بالنظر إلى الزوج الأول فقط ، فإن انعكاسه لا يمكن تراكبه ، لأنه عند التقليب فقط يتطابق الحرفان A و D ، ولكن ليس C و B.

كيف ترتبط أزواج المتغيرات الأخرى ببعضها البعض؟ المركب وصورة الزوج الأول المتماثل هما ثنائي ستيرومرات للأزواج الأخرى.

وبعبارة أخرى ، فإن الدياسترومرات هي عبارة عن إيزومرات مجسمة لنفس المركب ، ولكن دون أن تكون نتاج انعكاسها ؛ أي أنها ليست صورتك المرآة.

طريقة عملية لاستيعاب هذا المفهوم هي من خلال استخدام النماذج ، بعضها بسيط مثل تلك المجمعة مع كرة أنيمي وبعض أعواد الأسنان وبعض كتل البلاستيسين لتمثيل الذرات أو المجموعات.

التسمية

يؤدي تغيير مكان الحرفين إلى إنتاج متماثل آخر ، ولكن إذا تم نقل ثلاثة أحرف ، فإن العملية تعود إلى المركب الأصلي بتوجيه مكاني مختلف.

وبهذه الطريقة ، يؤدي تغيير حرفين إلى ظهور متصاهرين جديدين ، وفي نفس الوقت ، إلى اثنين من المتغيرات الثنائية الجديدة للزوج الأولي.

ومع ذلك ، كيف تفرق بين هذه المتغيرات المتشابهة عن بعضها البعض؟ هذا عندما ينشأ تكوين RS المطلق.

الباحثون الذين قاموا بتطبيقه هم كان ، السير كريستوفر إنجولد وفلاديمير بريلوج. لهذا السبب يُعرف باسم نظام التدوين Cahn-Ingold-Prelog (RS).

قواعد التسلسل أو الأولويات

كيف يتم تطبيق هذا الإعداد المطلق؟ أولاً ، يشير مصطلح "التكوين المطلق" إلى الترتيب المكاني الدقيق للبدائل على الكربون غير المتماثل. وبالتالي ، فإن كل ترتيب مكاني له تكوين R أو S.

توضح الصورة العلوية تكوينين مطلقين لزوج من المتشكلات. لتعيين أحدهما كـ R أو S ، يجب اتباع قواعد التسلسل أو الأولوية:

1- البديل ذو العدد الذري الأعلى هو الذي له الأولوية القصوى.

2- يتم توجيه الجزيء بحيث تكون ذرة الأولوية الأدنى أو نقاط المجموعة خلف المستوى.

3- يتم رسم أسهم الروابط ويتم رسم دائرة في اتجاه تنازلي حسب الأولوية. إذا كان هذا الاتجاه هو نفس اتجاه عقارب الساعة ، يكون الإعداد R ؛ إذا كان عكس اتجاه عقارب الساعة ، فسيكون الإعداد S.

في حالة الصورة ، الكرة الحمراء المميزة بالرقم 1 تتوافق مع البديل ذي الأولوية القصوى ، وهكذا.

الكرة البيضاء ، التي تحمل الرقم 4 ، تتوافق دائمًا تقريبًا مع ذرة الهيدروجين. بمعنى آخر ، الهيدروجين هو البديل الأقل أولوية ويتم احتسابه أخيرًا.

مثال على التكوين المطلق

في المركب الموجود في الصورة العلوية (الحمض الأميني l-serine) ، يحتوي الكربون غير المتماثل على البدائل التالية: CH ₂ OH ، H ، COOH و NH ₂.

بتطبيق القواعد السابقة لهذا المركب ، فإن البديل ذو الأولوية القصوى هو NH ₂ ، متبوعًا بـ COOH ، وأخيرًا CH ₂ OH. من المفهوم أن البديل الرابع هو H.

تتمتع مجموعة COOH بالأولوية على CH ₂ OH ، لأن الكربون يشكل ثلاث روابط مع ذرات الأكسجين (O ، O ، O) ، بينما تشكل المجموعة الأخرى واحدة فقط مع OH (H ، H ، O).

خصائص المتغيرات

تفتقر المتشكلات إلى عناصر التناظر. يمكن أن تكون هذه العناصر إما المستوى أو مركز التناظر.

عندما تكون هذه موجودة في التركيب الجزيئي ، فمن المحتمل جدًا أن يكون المركب achiral وبالتالي لا يمكن أن يشكل متشكلات.

الخصائص

يظهر زوج من المتشكلات نفس الخصائص الفيزيائية ، مثل نقطة الغليان أو نقطة الانصهار أو ضغط البخار.

ومع ذلك ، فإن الخاصية التي تميزها هي القدرة على تدوير الضوء المستقطب ، أو ما هو نفسه: كل متشاهد له أنشطته الضوئية.

تكتسب المتشددات التي تقوم بتدوير الضوء المستقطب في اتجاه عقارب الساعة التكوين (+) ، بينما تكتسب تلك التي تدور في عكس اتجاه عقارب الساعة التكوين (-).

هذه الدورات مستقلة عن الترتيب المكاني للبدائل على الكربون غير المتماثل. وبالتالي ، يمكن أن يكون مركب تكوين R أو S هو (+) و (-).

بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت تركيزات كل من المتماثلتين (+) و (-) متساوية ، فإن الضوء المستقطب لا ينحرف عن مساره ويكون الخليط غير نشط بصريًا. عندما يحدث هذا ، يسمى الخليط خليط راسيمي.

في المقابل ، تتحكم الترتيبات المكانية في تفاعل هذه المركبات ضد الركائز النوعية الفراغية. مثال على هذه الخصوصية الفراغية يحدث في حالة الإنزيمات ، التي يمكن أن تعمل فقط على متماثل معين ، ولكن ليس على صورتها المرآة.

أمثلة

من بين العديد من المتغيرات المحتملة ، يتم تمثيل المركبات الثلاثة التالية:

ثاليدومايد

أي من الجزيئين له التكوين S؟ واحد من اليسار. ترتيب الأولوية على النحو التالي: أولاً ذرة النيتروجين ، وثانياً مجموعة الكربونيل (C = O) ، والثالث مجموعة الميثيلين (–CH ₂ -).

عند المرور عبر المجموعات ، استخدم اتجاه عقارب الساعة (R) ؛ ومع ذلك ، نظرًا لأن الهيدروجين يشير إلى خارج المستوى ، فإن التكوين المرئي من الزاوية الخلفية يتوافق في الواقع مع S ، بينما في حالة الجزيء على اليمين ، يشير الهيدروجين (الذي له أقل أولوية) مرة واحدة من الطائرة.

السالبوتامول والليمونين

أي من الجزيئين هو R enantiomer: الجزء العلوي أم السفلي؟ في كلا الجزيئين ، يرتبط الكربون غير المتماثل بمجموعة OH.

إنشاء ترتيب الأولويات للجزيء أدناه والذي يعطي بالتالي: أولاً OH ، وثانيًا الحلقة العطرية وثالثًا المجموعة CH ₂ - NH - C (CH ₃) ₃.

بالمرور عبر المجموعات ، يتم رسم دائرة في اتجاه عقارب الساعة ؛ لذلك ، فهو متصاد R ، وبالتالي ، فإن الجزيء السفلي هو R enantiomer ، والأعلى هو S.

في حالة المركب (R) - (+) - الليمونين و (S) - (-) - الليمونين ، تكون الاختلافات في مصادرها ورائحتها. يتميز R enantiomer برائحة البرتقال ، بينما يتميز S enantiomer برائحة الليمون.

المراجع

1. TW جراهام سولومونز ، كريغ ب. فريهل. الكيمياء العضوية. (الطبعة العاشرة ، ص 188-301) وايلي بلس.
2. فرانسيس إيه كاري. الكيمياء العضوية. في الكيمياء المجسمة. (الطبعة السادسة ، ص 288-301). ماك جراو هيل.
3. زيففيز. (1 أغسطس 2010). انعكاس مرآة شوكة.: تم الاسترجاع في 17 أبريل 2018 من: flickr.com
4. جي بي موس. المصطلحات الأساسية للكيمياء الفراغية (توصيات IUPAC 1996) الكيمياء البحتة والتطبيقية ، المجلد 68 ، العدد 12 ، الصفحات 2193-2222 ، ISSN (عبر الإنترنت) 1365-3075 ، ISSN (طباعة) 0033-4545 ، DOI: doi.org
5. جزيء أرشيف الأسبوع. (1 سبتمبر 2014). ثاليدومايد. تم الاسترجاع في 17 أبريل 2018 ، من: acs.org
6. جوردي بيكارت. (29 يوليو 2011). التنازل عن تكوينات R و S لمركز حلزوني.. تم الاسترجاع في 17 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org