ENANTIOMER: CIRI, SIFAT DAN CONTOH - KIMIA - 2025

The enantiomer adalah mereka berpasangan (bukan organik) sebatian organik yang terdiri daripada kedua-dua imej cermin tidak salah superimposable kepada yang lain. Apabila berlawanan berlaku - misalnya, dalam hal bola, kelab golf, atau garpu - mereka dikatakan sebagai objek achiral.

Istilah chirality diciptakan oleh William Thomson (Lord Kelvin), yang mendefinisikan bahawa objek adalah kiral jika tidak dapat ditumpangkan dengan gambar cerminnya. Contohnya, tangan adalah unsur kiral, kerana pantulan tangan kiri, walaupun berpusing, tidak akan bertepatan dengan yang asli.

Salah satu cara untuk menunjukkannya adalah dengan meletakkan tangan kanan di atas kiri, mendapati satu-satunya jari yang bertindih adalah bahagian tengah. Sebenarnya, kata kiral berasal dari kata Yunani sorak, yang bermaksud "tangan."

Sekiranya garpu di gambar atas, jika pantulannya terbalik, ia akan sesuai dengan sempurna di bawah yang asal, yang diterjemahkan sebagai objek achiral.

Karbon tidak simetri

Bentuk geometri apa yang mesti dianggap set kiral? Jawapannya adalah tetrahedral; iaitu, untuk sebatian organik, atom karbon mesti mempunyai susunan tetrahedral di sekelilingnya. Namun, walaupun ini berlaku untuk sebilangan besar sebatian, ini tidak selalu berlaku.

Agar sebatian hipotesis CW ₄ menjadi kiral, semua pengganti mestilah berbeza. Sekiranya tidak seperti ini, pantulan tetrahedron boleh bertindih setelah beberapa putaran.

Oleh itu, sebatian C (ABCD) adalah kiral. Apabila ini berlaku, atom karbon yang melekat pada empat substituen berbeza dikenali sebagai karbon tidak simetri (atau karbon stereogenik). Apabila karbon ini "dilihat" di cermin, pantulannya dan ini membentuk pasangan enantiomer.

Yang digambarkan dalam gambar atas adalah tiga pasangan enantiomerik sebatian C (ABCD). Mengingat hanya pasangan pertama, pantulannya tidak terlalu mudah, kerana ketika membalik hanya huruf A dan D bertepatan, tetapi tidak C dan B.

Bagaimanakah pasangan enantiom yang lain saling berkaitan? Sebatian dan imej pasangan enantiomerik pertama adalah diasteromer pasangan lain.

Dengan kata lain, diasteromers adalah stereoisomer dari sebatian yang sama, tetapi tanpa menjadi hasil refleksi mereka sendiri; iaitu, itu bukan gambar cermin anda.

Cara praktikal untuk mengasimilasi konsep ini adalah melalui penggunaan model, beberapa di antaranya semudah yang dipasang dengan bola anime, beberapa tusuk gigi dan sebilangan besar plastik untuk mewakili atom atau kumpulan.

Tatanama

Menukar tempat dua huruf menghasilkan enantiomer yang lain, tetapi jika tiga huruf dipindahkan, operasi kembali ke kompaun asal dengan orientasi spasial yang berbeza.

Dengan cara ini, menukar dua huruf menimbulkan dua enantiomer baru dan, pada masa yang sama, kepada dua diastereomer baru dari pasangan awal.

Namun, bagaimana anda membezakan enantiomer ini antara satu sama lain? Ini adalah ketika konfigurasi RS mutlak muncul.

Penyelidik yang melaksanakannya adalah Cahn, Sir Christopher Ingold dan Vladimir Prelog. Atas sebab ini ia dikenali sebagai Sistem Notasi Cahn-Ingold-Prelog (RS).

Peraturan urutan atau keutamaan

Bagaimana untuk menggunakan tetapan mutlak ini? Pertama, istilah "konfigurasi mutlak" merujuk kepada susunan ruang substituen tepat pada karbon asimetri. Oleh itu, setiap susunan ruang mempunyai konfigurasi R atau S tersendiri.

Gambar atas menggambarkan dua konfigurasi mutlak untuk sepasang enantiomer. Untuk menetapkan salah satu dari keduanya sebagai R atau S, aturan urutan atau keutamaan mesti diikuti:

1- Pengganti dengan nombor atom tertinggi adalah yang mempunyai keutamaan tertinggi.

2- Molekul berorientasikan supaya atom atau kumpulan keutamaan paling rendah menunjuk ke belakang satah.

3- Anak panah pautan dilukis dan bulatan dilukis ke arah keutamaan menurun. Sekiranya arah ini sama mengikut arah jam, tetapannya adalah R; jika berlawanan arah jam, maka tetapannya adalah S.

Untuk gambar, sfera merah yang ditandai dengan angka 1 sesuai dengan pengganti dengan keutamaan tertinggi, dan seterusnya.

Sfera putih, satu dengan nombor 4, hampir selalu sesuai dengan atom hidrogen. Dengan kata lain, hidrogen adalah pengganti keutamaan terendah dan dikira terakhir.

Contoh konfigurasi mutlak

Di dalam kawasan yang di dalam imej di atas (amino asid l-serine), karbon simetri mempunyai gantian berikut: CH ₂ OH, H, COOH dan NH ₂ .

Dengan menggunakan peraturan sebelumnya untuk sebatian ini, pengganti dengan keutamaan tertinggi adalah NH ₂ , diikuti oleh COOH dan, terakhir, CH ₂ OH. Pengganti keempat difahami sebagai H.

Kumpulan COOH mempunyai keutamaan berbanding CH ₂ OH, kerana karbon membentuk tiga ikatan dengan atom oksigen (O, O, O), sementara yang lain hanya membentuk satu dengan OH (H, H, O).

Ciri-ciri enantiom

Enantiomers kekurangan unsur simetri. Unsur-unsur ini boleh menjadi satah atau pusat simetri.

Apabila ini terdapat dalam struktur molekul, kemungkinan sebatian tersebut adalah airal dan oleh itu tidak dapat membentuk enantiom.

Hartanah

Sepasang enantiom menunjukkan sifat fizikal yang sama, seperti takat didih, takat lebur, atau tekanan wap.

Walau bagaimanapun, sifat yang membezakannya adalah keupayaan untuk memutar cahaya terpolarisasi, atau apa yang sama: setiap enantiomer mempunyai aktiviti optiknya sendiri.

Enantiomer yang memutar cahaya terpolarisasi mengikut arah jam memperoleh konfigurasi (+), sementara enantiomer yang memutarnya berlawanan arah jam memperoleh konfigurasi (-).

Putaran ini tidak bergantung pada susunan spatial substituen pada karbon asimetri. Akibatnya, sebatian konfigurasi R atau S boleh menjadi (+) dan (-).

Selain itu, jika kepekatan kedua-dua enantiomer (+) dan (-) sama, cahaya terpolarisasi tidak menyimpang dari jalurnya dan campurannya tidak aktif secara optik. Apabila ini berlaku, campuran tersebut disebut campuran racemik.

Sebaliknya, susunan ruang mengatur kereaktifan sebatian ini terhadap substrat stereospesifik. Contoh kekhususan ini berlaku dalam kes enzim, yang hanya dapat bertindak pada enantiomer tertentu, tetapi tidak pada gambar cerminnya.

Contoh

Dari banyak kemungkinan enantiom, tiga sebatian berikut dicontohkan:

Thalidomide

Manakah antara dua molekul yang mempunyai konfigurasi S? Yang sebelah kiri. Urutan keutamaan adalah seperti berikut: pertama atom nitrogen, kedua kumpulan karbonil (C = O), dan ketiga kumpulan metilena (–CH ₂ -).

Semasa melalui kumpulan, gunakan arah pusingan jam (R); namun, kerana hidrogen menunjuk ke luar pesawat, konfigurasi yang dilihat dari sudut belakang benar-benar sesuai dengan S, sementara dalam molekul di sebelah kanan, hidrogen (yang mempunyai keutamaan terendah) menunjuk ke belakang sekali kapal terbang.

Salbutamol dan limonena

Manakah antara dua molekul yang merupakan enantiomer R: bahagian atas atau bawah? Dalam kedua molekul karbon asimetri dihubungkan dengan kumpulan OH.

Menetapkan urutan keutamaan bagi molekul di bawah yang memberikan seperti berikut: pertama OH, kedua cincin aromatik dan ketiga kumpulan CH ₂ -NH-C (CH ₃ ) ₃ .

Melalui kumpulan, bulatan dilukis mengikut arah jam; oleh itu, ia adalah enantiomer R. Oleh itu, molekul bawah adalah enantiomer R, dan yang paling atas adalah S.

Dalam kes sebatian (R) - (+) - limonena dan (S) - (-) - limonena, perbezaannya adalah dari sumber dan bau mereka. Enantiomer R dicirikan dengan bau oren, sementara enantiomer S mempunyai bau lemon.

Rujukan

1. TW Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Kimia organik. (Edisi Kesepuluh, hlm 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Kimia organik. Dalam Stereokimia. (Edisi Keenam, hlm. 288-301). Bukit Mc Graw.
3. Zeevveez. (1 Ogos 2010). Refleksi Cermin Garpu. : Diakses pada 17 April 2018, dari: flickr.com
4. GP Lumut. Terminologi asas stereokimia (Cadangan IUPAC 1996) Kimia Tulen dan Gunaan, Jilid 68, Isu 12, Halaman 2193–2222, ISSN (Dalam Talian) 1365-3075, ISSN (Cetakan) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molekul Arkib Minggu. (1 September 2014). Thalidomide. Diakses pada 17 April 2018, dari: acs.org
6. Gambar pic Jordi. (29 Julai 2011). Penugasan konfigurasi R dan S ke pusat kiral. . Diakses pada 17 April 2018, dari: commons.wikimedia.org