The epimers adalah diastereoisomers di mana hanya salah satu pusat berbeda achiral daripada konfigurasi ruang; tidak seperti enantiomer, di mana semua pusat achiral mempunyai konfigurasi yang berbeza, dan mewakili sepasang gambar cermin yang tidak dapat ditumpangkan satu sama lain.
Selebihnya diastereoisomer (isomer geometri, misalnya), boleh mempunyai lebih daripada dua pusat dengan konfigurasi yang berbeza. Oleh itu, sebilangan besar stereoisomer adalah diastereoisomer; sementara epimer lebih kurang, tetapi bukan kerana itu, kurang penting.
Sumber: Gabriel Bolívar
Anggaplah struktur dengan kerangka atom hitam dihubungkan dengan huruf A, B, C dan D (gambar atas). Garis putus-putus mewakili cermin, menunjukkan bahawa pasangan molekul di atas bukan enantiom, kerana semua pusat kiral mereka mempunyai konfigurasi yang sama; kecuali, pusat pertama, dihubungkan dengan huruf B dan D.
Molekul di sebelah kiri memiliki huruf D menghadap ke sisi kanan, sementara huruf molekul D di sebelah kanan, menghadap ke sisi kiri. Untuk mengetahui konfigurasi masing-masing, gunakan sistem Cahn-Ingold-Prelog (RS).
Ciri-ciri epimer
Ciri utama epimer terletak hanya di pusat achiral (atau stereogenik). Mengubah orientasi spasial D dan B boleh menyebabkan konformer lebih stabil atau tidak stabil; iaitu, putaran ikatan tunggal menyebabkan dua atom atau kumpulan atom besar bertemu atau menjauh.
Dari perspektif ini, satu epimer jauh lebih stabil daripada yang lain. Yang, dengan memutar pautannya, menghasilkan struktur yang lebih stabil, akan menjadi epimer dengan kecenderungan terbentuk yang paling besar dalam keseimbangan.
Kembali ke huruf, D dan B dapat sangat besar, sementara C adalah atom kecil. Oleh itu, epimer di sebelah kanan lebih stabil, kerana D dan C yang terdapat di sebelah kiri dua pusat pertama mengalami halangan kurang sterik.
Secara mikroskopik, ini menjadi ciri bagi sepasang epimer yang dipertimbangkan; tetapi secara makroskopik, perbezaannya ditonjolkan, dan berakhir, misalnya, mempunyai titik lebur yang berbeza, indeks biasan, spektrum NMR (selain banyak sifat lain).
Tetapi dalam bidang biologi dan reaksi pemangkin enzim, di sinilah epimer berbeza; satu dapat dimetabolisme oleh tubuh, sementara yang lain tidak dapat.
Latihan
Bagaimana epimer terbentuk? Melalui tindak balas kimia yang disebut epimerisasi. Sekiranya kedua-dua epimer tidak jauh berbeza dalam kestabilan, keseimbangan epimerisasi akan terjalin, yang tidak lebih daripada interkonversi:
EpA <=> EpB
Di mana EpA adalah epimer A, dan EpB adalah epimer B. Sekiranya salah satu daripadanya jauh lebih stabil daripada yang lain, ia akan mempunyai kepekatan yang lebih tinggi dan akan menyebabkan apa yang dikenali sebagai mutarotasi; iaitu, ia dapat mengubah arah pancaran cahaya terpolarisasi.
Epimerisasi mungkin bukan keseimbangan dan oleh itu tidak dapat dipulihkan. Dalam kes ini, campuran racemik diastereoisomer EpA / EpB diperolehi.
Laluan sintetik epimer berbeza-beza bergantung pada reagen yang terlibat, medium tindak balas, dan pemboleh ubah proses (penggunaan pemangkin, tekanan, suhu, dll.).
Atas sebab ini, pembentukan setiap pasangan epimer mesti dikaji secara individu dari yang lain; masing-masing mempunyai mekanisme dan sistem kimianya sendiri.
Tautomerisasi
Dari semua proses pembentukan epimer, tautomerisasi dua diastereoisomer dapat dianggap sebagai contoh umum.
Ini terdiri daripada keseimbangan di mana molekul menggunakan bentuk keton (C = O) atau enol (C-OH). Setelah bentuk ketonik ditukar semula, konfigurasi karbon yang bersebelahan dengan kumpulan karbonil (jika kiral) berubah, menghasilkan sepasang epimer.
Contoh yang disebutkan di atas adalah pasangan cis-decalone dan trans-decalone.
Sumber: Jü, dari Wikimedia Commons
Struktur cis-decalone ditunjukkan di atas. Atom H berada di bahagian atas dua gelang; semasa di trans-decalone, satu di atas gelang, dan yang lain di bawah. Karbon di sebelah kiri kumpulan C = O adalah pusat kiral, dan oleh itu, satu yang membezakan epimer.
Contoh
Anomer glukosa
Sumber: miguelferig, dari Wikimedia Commons
Pada gambar atas kita mempunyai cincin furanus dari dua anomer D-glukosa: α dan β. Dari cincin dapat dilihat bahawa kumpulan OH pada karbon 1 dijumpai sama arah dengan OH yang berdekatan, di anomer α, atau pada arah yang berlawanan, seperti pada anomer β.
Unjuran Fisher kedua-dua anomer (di sebelah kanan gambar) menjadikan perbezaan antara dua epimer, yang merupakan anomer sendiri, bahkan lebih jelas. Walau bagaimanapun, dua anomer α boleh mempunyai konfigurasi spasial yang berbeza pada salah satu karbon lain, dan oleh itu menjadi epimer.
Dalam unjuran C-1 Fisher untuk anomer α, kumpulan OH "kelihatan" ke kanan, sementara di anomer β "kelihatan" ke kiri.
Isomer mentol
Sumber: Roland Mattern, melalui Wikimedia Commons
Gambar menunjukkan semua stereoisomer molekul mentol. Setiap lajur mewakili sepasang enantiomer (perhatikan dengan teliti), sementara baris sesuai dengan diastereoisomer.
Jadi apa itu epimer? Mereka mestilah seperti yang hampir tidak berbeza dalam kedudukan spatial satu karbon.
(+) - mentol dan (-) - neoisomenthol adalah epimer, dan lebih jauh lagi, diastereoisomer (mereka tidak berada di lajur yang sama). Sekiranya anda melihat dengan teliti, kedua-dua kumpulan -OH dan -CH 3 keluar dari satah (di atas gelang), tetapi di (-) - neoisomenthol kumpulan isopropil juga menunjukkan titik di luar.
Bukan sahaja (+) - menthol adalah epimer dari (-) - neoisomenthol, tetapi juga (+) - neomenthol. Yang terakhir hanya berbeza kerana kumpulan -CH 3 menunjuk ke bawah pesawat. Epimer lain adalah:
- (-) - isomenthol dan (-) - neomenthol
- (+) - isomenthol dan (+) - neomenthol
- (+) - neoisomenthol dan (-) - neomenthol
- (+) - neomenthol dan (-) - neoisomenthol
Stereoisomer ini mewakili contoh praktikal untuk menjelaskan konsep epimer, dan anda dapat melihat bahawa, dari pelbagai diastereoisomer, banyak yang hanya dapat membezakan menjadi satu karbon asimetris atau kiral.
Rujukan
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. ( Edisi ke- 10 .) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
- Bilik darjah Uruguay Educa. (sf). Epimers. Dipulihkan dari: aulas.uruguayeduca.edu.uy
- Wikipedia. (2018). Epimer. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
- Fray JM (2014). Penyiasatan Pembentukan Epimer dalam Reaksi Amide-Coupling: Satu Eksperimen untuk Pelajar Prasiswazah Lanjutan. Pusat Pengajian Kimia, Universiti Nottingham, Taman Universiti, Nottingham NG7 2RD, United Kingdom. J. Chem. Educ. 2014, 91, 1, 136-140
- Reist & kol. (Sembilan-belas sembilan puluh lima). Racemization, Enantiomerization, Diastereomerization and Epimerization: Meaning and Pharmacological Significance. Kekirisan 7: 396-400.