✖


Jump to content

Энантиомер

(Перенаправлено с Энантиоселективности )
Эта статья о концепции в химии. Для обсуждения энантиомеров в математике см. Хиральность (математика) .
( S )-(+)- молочная кислота (слева) и ( R )-(–)-молочная кислота (справа) являются неперекрывающимися зеркальными отражениями друг друга.

В химии ( — энантиомер /ɪˈnænti.əmər , ɛ-, -oʊ-/ [1] ih-NAN-tee-ə-mər ; от древнегреческого ἐναντιος (энантиос) «противоположность» и μερος (мерос) «часть») – также называемый оптическим изомером , [2] антипод , [3] или оптический антипод [4] – один из двух стереоизомеров , которые не накладываются на свое зеркальное отражение . Энантиомеры друг друга очень похожи на правую и левую руки; без зеркального отображения одной из них руки невозможно наложить друг на друга. [5] Это исключительно соотношение хиральности и постоянных трехмерных отношений между молекулами или другими химическими структурами: никакая переориентация молекулы в целом или конформационные изменения не превращают одно химическое вещество в его энантиомер. Химические структуры с хиральностью вращают плоскополяризованный свет. [6] Смесь равных количеств каждого энантиомера, рацемическая смесь или рацемат , не вращает свет. [7] [8] [9]

Стереоизомеры включают как энантиомеры, так и диастереомеры . Диастереомеры, как и энантиомеры, имеют одну и ту же молекулярную формулу и не могут накладываться друг на друга; однако они не являются зеркальным отражением друг друга. [10]

Соглашения об именах

[ редактировать ]
Основная статья: Абсолютная конфигурация

Существует три общих соглашения об именах для указания одного из двух энантиомеров ( абсолютная конфигурация ) данной хиральной молекулы: система R/S основана на геометрии молекулы; система (+)- и (-)- (также записанная с использованием устаревших эквивалентов d- и l- ) основана на ее свойствах оптического вращения ; а система D / L основана на взаимосвязи молекулы с энантиомерами глицеральдегида .

Система R/S основана на геометрии молекулы относительно хирального центра. [11] Система R/S назначается молекуле на основе правил приоритета, установленных правилами приоритета Кана-Ингольда-Прелога , в которых группе или атому с наибольшим атомным номером присваивается наивысший приоритет, а группе или атому с наименьшим атомным номером. номеру присваивается самый низкий приоритет.

молекулы Символы (+) или (-) используются для обозначения оптического вращения — направления, в котором вращается поляризация света при прохождении через раствор, содержащий молекулу. [12] Когда молекулу называют правовращающей, она вращает плоскость поляризованного света по часовой стрелке и также может быть обозначена как (+). [11] Когда он обозначается как левовращающий, он вращает плоскость поляризованного света против часовой стрелки и также может быть обозначен как (-). [11]

Латинские слова, обозначающие «левый», — это laevus и sinister , а слово, обозначающее «правый», — «dexter» (или «rectus» в смысле «правильный» или «добродетельный»). Английское слово right является родственником слова «прямая мышца» . Отсюда и произошли обозначения D/L и R/S, а также использование префиксов лево- и декстро- в общих названиях .

Приставка ar- от латинского Recto (справа) применяется к правосторонней версии; es- от латинского зловещего (слева) до левосторонней молекулы. Пример: кетамин , аркетамин , эскетамин . [13]

Центры хиральности

[ редактировать ]
Проекция Фишера мезовинной кислоты

Асимметричный атом называется центром киральности . [14] [15] разновидность стереоцентра . Центр хиральности также называют хиральным центром. [16] [17] [18] или асимметричный центр . [19] В некоторых источниках термины «стереоцентр» , «стереогенный центр» , «стереогенный атом» или «стереоген» используются исключительно для обозначения центра хиральности. [16] [18] [20] в то время как другие используют эти термины в более широком смысле для обозначения центров, которые приводят к образованию диастереомеров (стереоизомеров, которые не являются энантиомерами). [15] [21] [22]

Соединения, содержащие ровно один (или любое нечетное число) асимметричных атомов, всегда являются хиральными. Однако соединениям, которые содержат четное количество асимметричных атомов, иногда не хватает хиральности, поскольку они расположены зеркально-симметричными парами, и они известны мезосоединения как . Например, мезовинная кислота (показана справа) имеет два асимметрических атома углерода, но не проявляет энантиомерии, поскольку существует зеркальная плоскость симметрии. И наоборот, существуют формы киральности, которые не требуют асимметричных атомов, такие как аксиальная , плоская и спиральная хиральность. [16] : стр. 3

Несмотря на то, что хиральная молекула лишена отражательной (C s ) и роторно-отражательной симметрии (S 2 n ), она может иметь и другие молекулярные симметрии , и ее симметрия описывается одной из киральных точечных групп : C n , D n , T, O, или I. Например, перекись водорода является хиральной и имеет C 2 (двойную вращательную) симметрию. Обычным хиральным случаем является точечная группа C 1 , что означает отсутствие симметрии, как в случае молочной кислоты.

Примеры

[ редактировать ]
Структуры двух энантиомерных форм ( S слева, R справа) мекопропа .
Энантиомеры циталопрама . Вверху находится ( R )-циталопрам, внизу — ( S )-циталопрам .

Примером такого энантиомера является седативный препарат талидомид , который продавался в ряде стран мира с 1957 по 1961 год. Он был снят с продажи, когда было обнаружено, что он вызывает врожденные дефекты. Один энантиомер вызывал желаемый седативный эффект, тогда как другой неизбежно вызывал [23] присутствующие в равных количествах, вызывают врожденные дефекты. [24]

Гербицид ) мекопроп представляет собой рацемическую смесь, . гербицидной активностью которой обладает (R)-(+)-энантиомер («Мекопоп-П», «Дуплозан КВ» [25]

Другим примером являются антидепрессанты эсциталопрам и циталопрам . Циталопрам представляет собой рацемат [смесь ( S )-циталопрама и ( R )-циталопрама 1:1]; Эсциталопрам [( S )-циталопрам] представляет собой чистый энантиомер. Дозировки эсциталопрама обычно составляют половину доз циталопрама. Здесь (S)-циталопрам называется хиральным переключателем циталопрама.

Хиральные препараты

[ редактировать ]
Основные статьи: Хиральные препараты и препарат Enantiopure.

Энантиочистые соединения состоят только из одного из двух энантиомеров. Энантиочистота имеет практическое значение, поскольку такие композиции обладают улучшенной терапевтической эффективностью. [26] Переход от рацемического препарата к энантиочистому препарату называется хиральным переключением . Во многих случаях энантиомеры оказывают различное действие. Одним из случаев является случай пропоксифена. Энантиомерная пара пропоксифена продается отдельно компанией Eli Lilly and Company. Одним из партнеров является декстропропоксифен , анальгетик (Дарвон), а другой называется левопропоксифен , эффективное противокашлевое средство (Новрад). [27] [28] Интересно отметить, что торговые названия препаратов ДАРВОН и НОВРАД также отражают зеркальное химическое соотношение. В других случаях клиническая польза для пациента может отсутствовать. В некоторых юрисдикциях одноэнантиомерные препараты патентуются отдельно от рацемической смеси. [29] Возможно, активен только один из энантиомеров. Или, может быть, оба активны, и в этом случае разделение смеси не имеет объективных преимуществ, но продлевает патентоспособность препарата. [30]

Энантиоселективные препараты

[ редактировать ]
Смотрите также: киральное разрешение и асимметричный синтез

При отсутствии эффективной энантиомерной среды ( прекурсора , хирального катализатора или кинетического разделения ) разделение рацемической смеси на энантиомерные компоненты невозможно, хотя некоторые рацемические смеси самопроизвольно кристаллизуются в виде рацемического конгломерата , в котором кристаллы энантиомеры физически разделены и могут быть разделены механически. Однако большинство рацематов образуют кристаллы, содержащие оба энантиомера в соотношении 1:1.

В своей новаторской работе Луи Пастер смог выделить изомеры тартрата натрия-аммония, поскольку отдельные энантиомеры кристаллизуются отдельно от раствора. Конечно, образуется равное количество энантиоморфных кристаллов, но два типа кристаллов можно разделить пинцетом. Такое поведение необычно. Менее распространенный метод — самодиспропорционирование энантиомеров .

Вторая стратегия — асимметричный синтез: использование различных методов для получения желаемого соединения с высоким энантиомерным избытком . Охваченные методы включают использование хиральных исходных материалов ( синтез хирального пула ), использование хиральных вспомогательных веществ и хиральных катализаторов , а также применение асимметричной индукции . Использование ферментов ( биокатализа ) также может привести к получению желаемого соединения.

Третья стратегия — энантиоконвергентный синтез , синтез одного энантиомера из рацемического предшественника с использованием обоих энантиомеров. При использовании хирального катализатора оба энантиомера реагента приводят к образованию одного энантиомера продукта. [31]

Энантиомеры не могут быть выделены, если существует доступный путь рацемизации (взаимное превращение энантиоморфов с образованием рацемической смеси) при данной температуре и временном масштабе. Например, амины с тремя различными заместителями являются хиральными, но, за некоторыми исключениями (например, замещенными N -хлоразиридинами), они быстро подвергаются « зонтичной инверсии » при комнатной температуре, что приводит к рацемизации. Если рацемизация происходит достаточно быстро, молекулу часто можно рассматривать как ахиральную усредненную структуру.

Нарушение четности

[ редактировать ]

Фактически каждый энантиомер в паре имеет одинаковую энергию. Однако теоретическая физика предсказывает, что из-за нарушения четности слабого ядерного взаимодействия (единственной силы в природе, которая может «отличать лево от права») на самом деле существует небольшая разница в энергии между энантиомерами (порядка 10 −12 эВ или 10 −10 кДж/моль или менее) из-за механизма слабого нейтрального тока . Эта разница в энергии намного меньше, чем изменения энергии, вызванные даже небольшими изменениями в молекулярной конформации, и слишком мала, чтобы ее можно было измерить с помощью современной технологии, и поэтому химически несущественна. [17] [32] [33] В том смысле, который используют физики элементарных частиц, «истинный» энантиомер молекулы, который имеет точно такое же содержание массы-энергии, что и исходная молекула, представляет собой зеркальное отражение, которое также построено из антивещества (антипротонов, антинейтронов и позитронов). . [17] В этой статье «энантиомер» используется только в химическом смысле соединений обычного вещества, которые не накладываются на свое зеркальное отражение.

Квази -энантиомеры

[ редактировать ]

Квазиэнантиомеры — это молекулярные виды, которые не являются строго энантиомерами, но ведут себя так, как если бы они были таковыми. В квази -энантиомерах отражается большая часть молекулы; однако атом или группа внутри молекулы заменяются аналогичным атомом или группой. [34] Квази -энантиомеры также можно определить как молекулы, которые могут стать энантиомерами, если в молекуле заменяется атом или группа. [35] Примером квази -энантиомеров могут быть ( S )-бромбутан и ( R )-йодбутан. В нормальных условиях энантиомеры ( S )-бромбутана и ( R )-йодбутана будут ( R) -бромбутаном и ( S )-йодбутаном соответственно. Квази -энантиомеры также могут образовывать квази-рацематы, которые подобны нормальным рацематам (см. Рацемическая смесь ) тем, что они образуют равную смесь квази -энантиомеров. [34]

Хотя квазиэнантиомеры не считаются реальными энантиомерами, соглашение об именах квазиэнантиомеров также следует той же тенденции, что и энантиомеры, если рассматривать конфигурации ( R ) и ( S ), которые рассматриваются на геометрической основе (см. Правила приоритета Кана-Ингольда-Прелога ).

Квазиэнантиомеры находят применение в параллельном кинетическом разрешении . [36]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Энантиомер: определение и значение» . Словарь.com . Проверено 26 апреля 2024 г.
  2. ^ Химия (ИЮПАК), Международный союз теоретической и прикладной химии. «ИЮПАК – оптические изомеры (О04308)» . goldbook.iupac.org . дои : 10.1351/goldbook.O04308 . Проверено 17 ноября 2022 г.
  3. ^ Химия (ИЮПАК), Международный союз теоретической и прикладной химии. «ИЮПАК – антиподы (А00403)» . goldbook.iupac.org . дои : 10.1351/goldbook.A00403 . Проверено 17 ноября 2022 г.
  4. ^ Химия (ИЮПАК), Международный союз теоретической и прикладной химии. «ИЮПАК – оптические антиподы (О04304)» . goldbook.iupac.org . дои : 10.1351/goldbook.O04304 . Проверено 17 ноября 2022 г.
  5. ^ МакКонати, Джонатан; Оуэнс, Майкл Дж. (2003). «Стереохимия в действии наркотиков» . Сопутствующий журнал первичной медико-санитарной помощи журнала клинической психиатрии . 5 (2): 70–73. дои : 10.4088/pcc.v05n0202 . ISSN   1523-5998 . ПМК   353039 . ПМИД   15156233 .
  6. ^ «Хиральность и оптическая активность» . chemed.chem.purdue.edu . Проверено 17 ноября 2022 г.
  7. ^ Химия (ИЮПАК), Международный союз теоретической и прикладной химии. «ИЮПАК - рацемический (R05026)» . goldbook.iupac.org . дои : 10.1351/goldbook.R05026 . Проверено 17 ноября 2022 г.
  8. ^ Химия (ИЮПАК), Международный союз теоретической и прикладной химии. «ИЮПАК - рацемат (R05025)» . goldbook.iupac.org . дои : 10.1351/goldbook.R05025 . Проверено 17 ноября 2022 г.
  9. ^ Вебер, Эрин. «Библиотечные справочники: CHEM 221: Стереохимия / Изомерия» . Libraryguides.salisbury.edu . Проверено 17 ноября 2022 г.
  10. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN  978-0-471-72091-1
  11. ^ Jump up to: а б с Брюстер, Джеймс Х. (декабрь 1986 г.). «Различие диастереомеров в обозначениях Кана-Ингольда-Прелога (RS)» . Журнал органической химии . 51 (25): 4751–4753. дои : 10.1021/jo00375a001 . ISSN   0022-3263 .
  12. ^ Колдуэлл, Джон; Вайнер, Ирвинг В. (декабрь 2001 г.). «Стереохимия: определения и примечания к номенклатуре» . Психофармакология человека: клиническая и экспериментальная . 16 (С2): С105–С107. дои : 10.1002/hup.334 . ISSN   0885-6222 . ПМИД   12404716 . S2CID   12367578 .
  13. ^ Лонг, Аарон С.; Чжан, Одри Д.; Мейер, Кейтлин Э.; Эгильман, Александр К.; Росс, Джозеф С.; Уоллах, Джошуа Д. (6 мая 2021 г.). «Оценка испытаний по сравнению одноэнантиомерных препаратов с их рацемическими предшественниками: систематический обзор» . Открытая сеть JAMA . 4 (5): e215731. doi : 10.1001/jamanetworkopen.2021.5731 . PMC   8103227 – через Silverchair.
  14. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Центр хиральности ». doi : 10.1351/goldbook.C01060
  15. ^ Jump up to: а б Уэйд, Лерой Г. (2006). «Точность в стереохимической терминологии». Дж. Хим. Образование . 83 (12): 1793. Бибкод : 2006JChEd..83.1793W . дои : 10.1021/ed083p1793 . ISSN   0021-9584 .
  16. ^ Jump up to: а б с Каррас, Манфред (2018). «Синтез энантиомерно чистых спиральных ароматических соединений, таких как лиганды NHC, и их использование в асимметричном катализе (доктор философии). Карлов университет . Получено 6 августа 2021 г.
  17. ^ Jump up to: а б с Элиэль, Эрнест Л.; Вилен, Сэмюэл Х.; Мандер, Льюис Н. (1994). Стереохимия органических соединений . Нью-Йорк: Уайли. ISBN  0471016705 . ОСЛК   27642721 .
  18. ^ Jump up to: а б Клейден, Джонатан; Гривз, Ник; Уоррен, Стюарт Г. (2012). Органическая химия . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-927029-3 . OCLC   761379371 .
  19. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Асимметричный центр ». doi : 10.1351/goldbook.A00480
  20. ^ Кларк, Эндрю; Китсон, Рассел Р.А.; Мистри, Нимеш; Тейлор, Пол; Тейлор, Мэтью; Ллойд, Майкл; Акамунэ, Кэролайн (2021). Введение в стереохимию . Кембридж, Великобритания. ISBN  978-1-78801-315-4 . OCLC   1180250839 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  21. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Стереогенная единица (стереоген/стереоэлемент) ». doi : 10.1351/goldbook.S05980
  22. ^ Мислоу, Курт; Сигел, Джей (1984). «Стереоизомерия и локальная хиральность». Дж. Ам. хим. Соц . 106 (11): 3319–3328. дои : 10.1021/ja00323a043 . ISSN   0002-7863 .
  23. ^ Кноче, Б; Блашке, Г. (1994). «Исследования по рацемизации талидомида in vitro методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографии А. 666 (1–2): 235–240. дои : 10.1016/0021-9673(94)80385-4 .
  24. ^ Воэт, Дональд; Воэт, Джудит Г.; Пратт, Шарлотта В. (2006). Основы биохимии п. 89 . ISBN  0-471-21495-7 .
  25. ^ Г. Смит; КХЛ Кеннард; А.Х. Белый; П.Г. Ходжсон (апрель 1980 г.). «(±)-2-(4-Хлор-2-метилфенокси)пропионовая кислота (мекопроп)». Акта Кристаллогр. Б. ​ 36 (4): 992–994. дои : 10.1107/S0567740880005134 .
  26. ^ Ариенс, Эверардус Дж. (1986). «Стереохимия: источник проблем медицинской химии» . Обзоры медицинских исследований . 6 (4): 451–466. дои : 10.1002/med.2610060404 . ISSN   0198-6325 . ПМИД   3534485 . S2CID   36115871 .
  27. ^ Дрейер, Деннис Э (1986). «Фармакодинамические и фармакокинетические различия между энантиомерами лекарств у человека: обзор» . Клиническая фармакология и терапия . 40 (2): 125–133. дои : 10.1038/clpt.1986.150 . ISSN   0009-9236 . ПМИД   3731675 . S2CID   33537650 .
  28. ^ Ариенс, Э.Дж. (1989). Хиральное разделение методом ВЭЖХ . Чичестер: Эллис Хорввод. стр. 31–68.
  29. ^ «Европейское агентство по лекарственным средствам – Sepracor Pharmaceuticals Ltd отзывает заявку на получение регистрационного удостоверения на Лунивию (эсзопиклон)» . www.ema.europa.eu . 17 сентября 2018 г. Архивировано из оригинала 1 декабря 2017 г. Проверено 14 февраля 2011 г.
  30. ^ Меррилл Гузнер (2004). Таблетка стоимостью 800 миллионов долларов: правда о стоимости новых лекарств (отрывок) . Издательство Калифорнийского университета. ISBN  0-520-23945-8 .
  31. ^ Мор, Дж. Т.; Мур, Дж. Т.; Штольц, Б.М. (2016). «Энантиоконвергентный катализ» . Байльштейн Дж. Орг. Хим . 12 : 2038–2045. дои : 10.3762/bjoc.12.192 . ПМК   5082454 . ПМИД   27829909 . Проверено 4 августа 2021 г.
  32. ^ Альберт, Гихарро (2008). Происхождение хиральности в молекулах жизни: пересмотр от осознания текущих теорий и перспектив этой нерешенной проблемы . Да, Мигель. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. ISBN  9781847558756 . OCLC   319518566 .
  33. ^ Стиклер, Бенджамин А.; Дикманн, Мира; Бергер, Роберт; Ван, Дацин (14 сентября 2021 г.). «Энантиомерные суперпозиции в результате интерференции материи и волн хиральных молекул» . Физический обзор X . 11 (3): 031056. arXiv : 2102.06124 . Бибкод : 2021PhRvX..11c1056S . дои : 10.1103/PhysRevX.11.031056 . ISSN   2160-3308 . S2CID   231879820 .
  34. ^ Jump up to: а б Чжан, Цишэн; Ривкин, Алексей; Карран, Деннис П. (1 мая 2002 г.). «Квазирацемический синтез: концепции и реализация с использованием стратегии фтористой метки для получения энантиомеров пиридоверицина и маппицина» . Журнал Американского химического общества . 124 (20): 5774–5781. дои : 10.1021/ja025606x . ISSN   0002-7863 . ПМИД   12010052 .
  35. ^ Чжан, Цишэн; Карран, Деннис П. (19 августа 2005 г.). «Квазиэнантиомеры и квазирацематы: новые инструменты для идентификации, анализа, разделения и синтеза энантиомеров» . Химия - Европейский журнал . 11 (17): 4866–4880. дои : 10.1002/chem.200500076 . ISSN   0947-6539 . ПМИД   15915521 .
  36. ^ GS Coumbarides, M. Dingjan, J. Eames, A. Flinn, J. Northen и Y. Yohannes, Tetrahedron Lett. 46 (2005), с. 2897 год
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Enantiomer&oldid=1235963187"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0f863522fe09f63c811d4fa8147770ea__1721611200
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0f/ea/0f863522fe09f63c811d4fa8147770ea.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Enantiomer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)