Chiralitate în ce constă și exemple

1438
Sherman Hoover

chiralitate Este o proprietate geometrică în care un obiect poate avea două imagini: una dreaptă și una stângă, care nu sunt interschimbabile; adică sunt spațial diferite, chiar dacă restul proprietăților lor sunt identice. Un obiect care prezintă chiralitate se spune pur și simplu că este „chiral”.

Mâinile dreapta și stânga sunt chirale: una este reflexia (imaginea în oglindă) a celeilalte, dar nu sunt aceleași, deoarece atunci când se așează una peste cealaltă degetele mari nu coincid. 

Sursa: Gabriel Bolívar

Mai mult decât o oglindă, pentru a ști dacă un obiect este chiral, trebuie pusă următoarea întrebare: are „versiuni” atât pentru partea stângă, cât și pentru partea dreaptă??

De exemplu, un birou stângaci și unul dreptaci sunt obiecte chirale; două vehicule de același model, dar cu volanul în stânga sau în dreapta; o pereche de pantofi, precum și picioare; scări în spirală în direcția stângă și în direcția corectă etc..

Și în chimie, moleculele nu fac excepție: pot fi și chirale. Imaginea prezintă o pereche de molecule cu geometrie tetraedrică. Chiar dacă cea din stânga este răsturnată și sferele albastru și violet sunt puse la atingere, sferele maro și verde vor „arăta” din avion..

Indice articol

  • 1 Ce este chiralitatea?
  • 2 Exemple de chiralitate
    • 2.1 Axial
    • 2.2 Planar
    • 2.3 Altele
  • 3 Referințe

Ce este chiralitatea?

Cu moleculele nu este atât de ușor să se definească care este „versiunea” din stânga sau din dreapta doar privindu-le. Pentru aceasta, chimiștii organici recurg la configurațiile Cahn-Ingold-Prelog (R) sau (S) sau în proprietatea optică a acestor substanțe chirale de a roti lumina polarizată (care este și un element chiral)..

Cu toate acestea, nu este dificil să se determine dacă o moleculă sau un compus este chiral doar privind structura sa. Care este caracteristica izbitoare a perechii de molecule din imaginea superioară??

Are patru substituenți diferiți, fiecare cu culoarea sa caracteristică, iar geometria din jurul atomului central este tetraedrică..

Dacă într-o structură există un atom cu patru substituenți diferiți, se poate afirma (în majoritatea cazurilor) că molecula este chirală.

Apoi se spune că în structură există un centru de chiralitate sau centru stereogen. Acolo unde există unul, vor exista o pereche de stereoizomeri cunoscuți sub numele de enantiomeri.

Cele două molecule din imagine sunt enantiomeri. Cu cât numărul de centre chirale pe care le are un compus este mai mare, cu atât diversitatea spațială a acestuia este mai mare..

Atomul central este în general un atom de carbon în toate biomoleculele și compușii cu activitate farmacologică; cu toate acestea, poate fi, de asemenea, unul dintre fosfor, azot sau metal.

Exemple de chiralitate

Centrul chiralității este probabil unul dintre cele mai importante elemente pentru a determina dacă un compus este chiral sau nu..

Cu toate acestea, există și alți factori care pot trece neobservați, dar în modelele 3D, acestea dezvăluie o imagine în oglindă care nu poate fi suprapusă..

Pentru aceste structuri se spune apoi că în loc de centru au alte elemente de chiralitate. Având în vedere acest lucru, prezența unui centru asimetric cu patru substituenți nu mai este suficientă, dar restul structurii trebuie, de asemenea, analizat cu atenție; și astfel să poată diferenția un stereoizomer de altul.

Axial

Sursa: Jü [CC0], din Wikimedia Commons

Compușii arătați mai sus pot apărea cu ochiul liber, dar chiar nu sunt. În stânga este structura generală a unei alene, unde R reprezintă cei patru substituenți diferiți; iar pe partea dreaptă, structura generală a unui compus bifenilic.

Extrema unde R se întâlnesc3 și R4 ar putea fi vizualizat ca o „aripă” perpendiculară pe planul în care se află R1 și RDouă.

Dacă un observator analizează astfel de molecule poziționând ochiul în fața primului carbon legat de R1 și RDouă (pentru alene), veți vedea R1 și RDouă spre stânga și dreapta și spre R4 și R3 sus si jos.

Dacă R3 și R4 rămân fixe, dar sunt schimbate R1 în dreapta și RDouă în stânga, va exista apoi o altă „versiune spațială”.

Aici observatorul poate concluziona că a găsit o axă de chiralitate pentru allene; la fel se întâmplă și cu bifenilul, dar cu inelele aromatice implicate în viziune.

Șuruburi inelare sau Helicity

Sursa: Sponk [Domeniu public sau domeniu public], din Wikimedia Commons

Rețineți că, în exemplul anterior, axa chiralității se află în scheletul C = C = C, pentru alenă și în legătura Ar-Ar, pentru bifenil.

Pentru compușii de mai sus numiți heptahelceni (deoarece au șapte inele), care este axa lor de chiralitate? Răspunsul este dat în aceeași imagine de mai sus: axa Z, cea a elicei.

Prin urmare, pentru a discerne un enantiomer de altul, trebuie să vă uitați la aceste molecule de sus (de preferință).

În acest fel, se poate detalia că o heptahelicenă se rotește în sensul acelor de ceasornic (partea stângă a imaginii) sau în sens invers acelor de ceasornic (partea dreaptă a imaginii)..

Planar

Să presupunem că nu mai aveți o helicenă, ci o moleculă cu inele non-coplanare; adică unul este situat deasupra sau sub celălalt (sau nu sunt pe același plan).

Aici caracterul chiral nu se bazează atât de mult pe inel, ci de substituenții săi; acestea sunt cele care definesc fiecare dintre cei doi enantiomeri.

Sursa: Anypodetos, autor al fișierului PNG original: EdChem [CC0], din Wikimedia Commons

De exemplu, în ferocenul din imaginea superioară, inelele care „sandwich” atomul de Fe nu se schimbă; dar orientarea spațială a inelului cu atomul de azot și grupul -N (CH3)Două.

În imagine grupul -N (CH3)Două arată spre stânga, dar în enantiomerul său va indica spre dreapta.

Alții

Pentru macromolecule sau cele cu structuri singulare, imaginea începe să se simplifice. De ce? Deoarece din modelele lor 3D este posibil să se vadă din ochiul unei păsări dacă sunt chirale sau nu, așa cum se întâmplă cu obiectele din exemplele inițiale..

De exemplu, un nanotub de carbon poate arăta modele de viraje spre stânga și, prin urmare, este chiral dacă există unul identic, dar cu viraje spre dreapta..

La fel se întâmplă și cu alte structuri în care, în ciuda faptului că nu au centre de chiralitate, dispunerea spațială a tuturor atomilor lor poate lua forme chirale..

Vorbim atunci de o chiralitate inerentă, care nu depinde de un atom, ci de întregul set..

Un mod puternic chimic de a diferenția „imaginea stângă” de cea dreaptă este printr-o reacție stereoselectivă; adică unul în care poate apărea numai cu un enantiomer, în timp ce cu celălalt nr.

Referințe

  1. Carey F. (2008). Chimie organica. (Ediția a șasea). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Chiralitate (chimie). Recuperat de pe: en.wikipedia.org
  3. Advameg, Inc. (2018). Chiralitate. Recuperat de pe: chemistryexplained.com
  4. Steven A. Hardinger și Harcourt Brace & Company. (2000). Stereochimie: determinarea chiralității moleculare. Recuperat de la: chem.ucla.edu
  5. Universitatea Harvard. (2018). Chiralitatea moleculară. Recuperat de pe: rowland.harvard.edu
  6. Universitatea de Stat din Oregon. (14 iulie 2009). Chiralitate: obiecte chirale și achirale. Recuperat din: science.oregonstate.edu

Nimeni nu a comentat acest articol încă.