Enantiomeerit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. lokakuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 14 muokkausta .

Enantiomeerit ( muinaiskreikaksi ἐνάντιος "vastakohta" + μέρος "mitta, osa") ovat stereoisomeerien pari, jotka ovat peilikuvia toisistaan, eivätkä ole yhteensopivia avaruudessa [1] . Oikea ja vasen kämmen voivat toimia klassisena esimerkkinä kahdesta enantiomeeristä: niillä on sama rakenne, mutta erilainen avaruudellinen suunta.

Enantiomeeristen muotojen olemassaolo liittyy kiraalisuuden esiintymiseen molekyylissä  - ominaisuuteen, joka ei ole sama avaruudessa sen peilikuvan kanssa.

Akiraalisessa (symmetrisessä) väliaineessa enantiomeereillä on samat kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, lukuun ottamatta kykyä kiertää tasopolarisoidun valon polarisaatiotasoa samalla kulmalla, mutta vastakkaisiin suuntiin. Tätä enantiomeerien ominaisuutta kutsutaan optiseksi aktiivisuudeksi (optinen isomerismi ja itse aineita kutsutaan optisiksi isomeereiksi).

Useimmat kiraaliset luonnolliset yhdisteet ( aminohapot , monosakkaridit ) esiintyvät yhtenä enantiomeerinä. Enantiomeerien käsitteellä on tärkeä rooli lääkkeissä , koska lääkeaineiden eri enantiomeereillä on pääsääntöisesti erilaisia ​​biologisia aktiivisuuksia .

Enantiomeerien olemassaolon kriteerit

Enantiomerian ominaisuus on kiraalisilla yhdisteillä, eli ne sisältävät kiraalisuuden elementin (kiraalinen atomi jne.). On kuitenkin olemassa molekyylejä (ns. mesoformeja), jotka sisältävät useita symmetrisesti sijaitsevia kiraalisuuden elementtejä, mutta eivät yleensä ole kiraalisia. Esimerkki on mesoviinihappo , jossa ei ole enantiomeerejä.

Nimikkeistö

Optisen aktiivisuuden mukaan (+/-)

Enantiomeeri on nimetty suunnan mukaan, johon sen liuos kiertää valon polarisaatiotasoa. Jos pyöriminen tapahtuu myötäpäivään, tällaista enantiomeeriä kutsutaan (+) tai oikealle kiertäväksi. Sen optista antipodia kutsutaan (-) tai vasenkätiseksi. Tämä nimikkeistö ilmestyi ennen kuin keksittiin menetelmät enantiomeerien absoluuttisen konfiguraation määrittämiseksi . Se on empiirinen eikä liity suoraan atomien järjestykseen avaruudessa.

Absoluuttisen konfiguraation mukaan ( R / S )

R / S -nimikkeistö on tällä hetkellä laajimmin käytetty, koska sen avulla enantiomeeri voidaan karakterisoida sen absoluuttisella konfiguraatiolla . Tämän teki mahdolliseksi röntgendiffraktioanalyysin löytäminen , joka mahdollistaa atomien tarkan avaruudellisen järjestelyn määrittämisen molekyylissä.

Tämän tyyppinen nimikkeistö perustuu nimityksen R tai S osoittamiseen kiraaliselle hiiliatomille neljän siihen liittyvän substituentin suhteellisen aseman perusteella. Samanaikaisesti kunkin substituentin vanhemmuus määritetään Kahn-Ingold-Prelog-sääntöjen mukaisesti , minkä jälkeen molekyyli suunnataan siten, että juniorisubstituentti on suunnattu poispäin havainnoijasta ja vanheuden alenemisen suunta. loput kolme substituenttia on perustettu. Jos vanhuus pienenee myötäpäivään, hiiliatomin konfiguraatiota merkitään R :llä ( englanniksi  oikea  - oikea). Päinvastaisessa tapauksessa konfiguraatio on merkitty S ( latinaksi  sinister  - vasen) [2] [3] .

Jos yhdiste sisältää vain yhden kiraalisen keskuksen, sen konfiguraatio ilmoitetaan nimessä etuliitteenä. Jos liitännässä on useita stereokeskuksia, jokaisen kokoonpano on ilmoitettava.

R / S - Nimikkeistöllä ei ole suoraa yhteyttä (+ / -) -merkintöihin. Esimerkiksi R -- isomeeri voi olla joko oikealle tai vasemmalle kiertävä, riippuen kiraalisen atomin spesifisistä substituenteista.

Suhteellisen konfiguraation mukaan (D/L)

D/L-nimikkeistön esitteli E. Fisher kuvaamaan monosakkaridien suhteellista konfiguraatiota. Se perustuu glyseraldehydin konfiguraatioon , joka esiintyy kahden enantiomeerin muodossa, joista monosakkaridijohdannaisia ​​( tetrooseja , pentooseja, heksoosia jne.) voidaan saada peräkkäisillä hiiliketjunpidennysreaktioilla. Koska glyseraldehydin stereokeskukseen ei vaikuteta hiiliketjun pidentymisen aikana, kaikki sokerijohdannaiset saavat Fischerin mukaan saman suhteellisen konfiguraatiomerkinnän kuin alkuperäinen glyseraldehydi. Fischer antoi mielivaltaisesti glyseraldehydin enantiomeerien nimitykset.

Tällä hetkellä nykyaikaiset menetelmät yhdisteiden rakenteen määrittämiseksi mahdollistavat monosakkaridien konfiguraation karakterisoinnin vertaamatta niitä glyseraldehydiin. Kuitenkin d/l - nimikkeistö on perinteisesti säilytetty sokereiden ja aminohappojen nimissä. Merkinnät d tai l liittyvät alemman stereokeskuksen funktionaalisen ryhmän (sokereille hydroksyyli ja aminohapoille amino) sijaintiin Fischer-projektiossa tietylle yhdisteelle. Jos funktionaalinen ryhmä sijaitsee hiilirungon vasemmalla puolella, niin tällaista enantiomeeriä merkitään symbolilla l ( lat.  lævus - "vasen", vasenkätinen isomeeri), jos se sijaitsee oikealla, niin tämä on d - enantiomeeri ( lat.  dexter - " oikea ", oikeakätinen isomeeri ) [4] [5] . Esimerkkejä L- ja D-isomeerien esittämisestä rakennekemiallisissa kaavoissa:

Biologiassa, biokemiassa ja lääketieteessä nimityksiä D- ja L- käytetään perinteisesti useammin, koska niiden terminologiassa on käytetty historiallista latinaa.

Enantiomeerien fysikaaliset ominaisuudet

Enantiomeerit ovat identtisiä fysikaalisilta ominaisuuksiltaan, esimerkiksi niillä on sama kiehumis- tai sulamispiste , taitekerroin , tiheys jne. [6] Ne voidaan erottaa vain, kun ne ovat vuorovaikutuksessa kiraalisen väliaineen kanssa, esimerkiksi valosäteilyn avulla. Valoaalto voidaan esittää vasemmalle ja oikealle ympyräpolarisoituneina komponentteina, jotka etenevät enantiomeeriväliaineessa eri faasinopeuksilla , minkä seurauksena polarisaatiotaso pyörii . Vastakkaisissa enantiomeereissä (optisissa antipodeissa) yhdellä tai toisella ympyräpolarisoidulla komponentilla on suurempi nopeus, joten enantiomeerien polarisaatiotason pyörimissuunta on päinvastainen [7] [8] .

Enantiomeereille on tunnusomaista ominaiskiertonopeus, joka lasketaan jaettuna kierron määrällä optisen reitin pituudella ja enantiomeeriliuoksen pitoisuudella.

Enantiomeerien kemialliset ominaisuudet

Enantiomeerit käyttäytyvät samalla tavalla kemiallisissa reaktioissa akiraalisten reagenssien kanssa akiraalisessa ympäristössä. Kuitenkin, jos reaktantti, katalyytti tai liuotin on kiraalista, enantiomeerien reaktiivisuus yleensä vaihtelee [9] . Tyypillinen esimerkki ovat lääkeyhdisteet, jotka ovat vuorovaikutuksessa kehon kiraalisten komponenttien ( proteiinit , entsyymit , reseptorit ) kanssa. Tyypillisesti vain yksi lääkkeen enantiomeeri on aktiivinen, kun taas toinen enantiomeeri on inaktiivinen.

Enantomeerien biokemialliset ominaisuudet

Racemates

Rasemaatti on enantiomeerien ekvimolaarinen seos. Koska optinen kierto on additiivinen määrä, yhden enantiomeerin pyöriminen kompensoituu toisen enantiomeerin pyörimisellä ja raseemisen seoksen kokonaiskierto on 0. IUPAC-nimikkeistön mukaan rasemaatit merkitään etuliitteillä (±) -, rac - (tai racem -) tai symbolit RS ja SR [10] .

Kemiallisen synteesin seurauksena muodostuu yleensä raseemisia seoksia. Yksittäisten enantiomeerien tai enantiomeerisesti rikastettujen tuotteiden saamiseksi on käytettävä stereoselektiivisen synteesin tai rasemaattien pilkkomisen menetelmiä .

Esimerkkejä

Tulehduskipulääkkeen ibuprofeenimolekyylissä on yksi stereokeskus a-asemassa karboksyyliryhmään nähden , joten se esiintyy kahtena enantiomeerinä. Kaupallisesti valmistettu ibuprofeeni on raseeminen seos . On osoitettu, että vain yhdellä enantiomeerillä, ( S )-(+)-ibuprofeenilla, on biologista aktiivisuutta. Sen optinen antipodi ( R )-(–)-ibuprofeeni on elimistössä inaktiivinen. Tässä suhteessa kaupallisesti on tullut saataville samanlainen lääke, joka on enantiomeerisesti puhdasta ( S )-(+)-ibuprofeenia, ns. deksibuprofeeni. Jatkotutkimuksen aikana havaittiin, että ihmiskehossa on isomeraasi , joka pystyy muuttamaan inaktiivisen ( R )-(–)-ibuprofeenin aktiiviseksi ( S )-(+)-ibuprofeeniksi [11] .

Toinen esimerkki ovat masennuslääkkeet sitalopraami ja escitalopraami . Sitalopraami on ( R )-sitalopraamin ja ( S )-sitalopraamin raseeminen seos. Essitalopraami on yksittäinen ( S )-enantiomeeri. Essitalopraamin on osoitettu olevan tehokkaampi masennuksen hoidossa kuin saman annoksen sitalopraamia [12] .

Katso myös

• Kiraalisuus
• Kokoonpano (kemia)
• diastereomeerit
• Kahnin säännöt - Ingold - Prelog
• Racemate
• optinen aktiivisuus

Muistiinpanot

1. ↑ IUPAC Gold Book - enantiomeeri . Haettu 4. helmikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 13. helmikuuta 2013. (määrätön)
2. ↑ Kahn, Dermer, 1983 , s. 156-159.
3. ↑ Potapov, 1988 , s. 21-23.
4. ↑ Potapov, 1988 , s. 28-30.
5. ↑ Rosanoff MA Fischerin stereoisomeerien luokittelusta  //  J. Am. Chem. soc. - 1906. - Voi. 28 , ei. 1 . — s. 114–121 . - doi : 10.1021/ja01967a014 .
6. ↑ Iliel et ai., 2007 , s. 46.
7. ↑ Trofimova T. I. Fysiikan kurssi . - M . : Higher School, 1990. - S.  315 . — 478 s. - ISBN 5-06-001540-8 .
8. ↑ Sivukhin D.V. Fysiikan yleinen kurssi. - 3. - M .: Fizmatlit, 2005. - T. IV. Optiikka. - S. 608-611. — 792 s. — ISBN 5-9221-0228-1 .
9. ↑ Potapov, 1988 , s. 35.
10. ↑ IUPAC Gold Book - racemaatti . Haettu 5. helmikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 11. lokakuuta 2012. (määrätön)
11. ↑ Tracy TS, Hall SD (R)-ibuprofeenin metabolinen inversio. Ibuprofenyyli-koentsyymi A:n epimerointi ja hydrolyysi  (englanniksi)  // Drug Metab. Dispos. - 1992. - Voi. 20 , ei. 2 . - s. 322-327 . — PMID 1352228 .
12. ↑ Azorin JM , Llorca PM , Despiegel N. , Verpillat P. Escitalopraami on tehokkaampi kuin sitalopraami vaikean vakavan masennuksen  (fr.) hoidossa  // L'Encephale. - 2004. - Voi. 30 , nro 2 . - s. 158-166. - doi : 10.1016/S0013-7006(04)95427-9 . — PMID 15107719 .

Kirjallisuus

• Eliel E., Vylen S., Doyle M. Orgaanisen stereokemian perusteet = Basic Organic Stereochemistry / Per. englannista. Z. A. Bredikhina, toim. A. A. Bredikhina. - M . : Binom. Knowledge Laboratory, 2007. - 703 s. — ISBN 978-5-94774-370-8 .
• Kahn R., Dermer O. Johdatus kemialliseen nimikkeistöön = Introduction to Chemical Nomenclature / Per. englannista. N. N. Shcherbinovskaya, toim. V. M. Potapova, R. A. Lidina. - M .: Chemistry, 1983. - 224 s.
• Potapov V. M. Stereokemia. - M .: Chemistry, 1988. - ISBN 5-7245-0376-X .

Stereokemia
Kiraaliset molekyylit	Kiraalisuus stereoisomeerit enantiomeerit diastereomeerit Mesoyhdisteet Racemate Geometriset isomeerit
Nimikkeistö	Kahnin säännöt - Ingold - Prelog
Näyttö	Fisherin projektio Haworthin projektio Newmanin projektio
Stereokemialliset mallit	Krumin sääntö Felkin-Anan sääntö
Analyysi	Kiropraktiset menetelmät Kiraalinen derivatisoiva aine
Rasemaattien pilkkoutuminen	Uudelleenkiteytyminen Kineettinen halkaisu Kiraalinen kromatografia Diastereomeerien uudelleenkiteytyminen
Reaktiot	Epäsymmetrinen induktio Kiraalinen apureagenssi Stereoselektiivinen synteesi