РАЦЕМИЧНА МЕШАВИНА: ХИРАЛНОСТ, ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Рацемска смеша или рацемат један састоји од два енантиомера у једнаким деловима и који је због тога оптички неактивна. Ова оптичка активност односи се на способност ваших решења да ротирају, у смеру супротном од казаљке на сату, или снопу поларизоване светлости који путује кроз њих у једном правцу.

Енантиомер има способност да ротира поларизовану светлост, рецимо, лево (лево), тако да ће његово чисто решење бити оптички активно. Међутим, ако јој се почне додавати енантиомер који ротира светлост удесно (декстроротаторно), његова оптичка активност ће се смањивати све док се не инактивира.

Гроздови грожђа, који имају сродство са рацемским мешавинама које су изван етимологије. Извор: Пекелс.

Када се то догоди, каже се да постоје једнаке количине леворотаторних и декстроротаторних енантиомера; Ако молекул ротира поларизовану светлост улево, његов ефекат ће се одмах поништити када се "наиђе на" други молекул који га ротира удесно. И тако даље. Стога ћемо имати рацемску мешавину.

Прво виђење енантиомеризма извршио је француски хемичар Лоуис Пастеур 1848. године, који је проучавао мешавину енантиомерних кристала винске киселине (у то време зване рацемична киселина). Како је ова киселина потекла из грожђа које се користи за прављење вина, ова мешавина се на крају примењивала на све начине на све молекуле.

Ципеле и хиралност

На првом месту, да би постојала рацемска смеша, морају постојати два енантиомера (обично), што имплицира да су оба молекула хирална и да се њихове огледало не могу надићи. Пар ципела то савршено илуструје: без обзира колико се трудили да налепите леву ципелу са десне, оне никада неће пристајати.

Десна ципела, другим речима, усмери поларизовану светлост у леву; док се лева ципела помера у десну. У хипотетичком решењу где су ципеле молекуле, ако постоје само равне, киралне ципеле, то ће бити оптички активно. Исто ће се догодити ако су у раствору само преостале ципеле.

Међутим, ако постоји хиљаду левих ципела помешаних са хиљаду десних ципела, тада постоји рацемска смеша, која је такође оптички неактивна, јер одступања кроз која светлост пролази у њеној унутрашњости једно друго откачу.

Да су уместо ципела то били куглице, предмети који су ахирални, било би немогуће да постоје њихове рацемске смеше, јер оне не би могле постојати ни као парови енантиомера.

Примери

Винска киселина

Енантиомери винске киселине. Извор: Дсцханз

Враћајући се винској киселини, прва је била позната њена рацемска смеша. Горња слика приказује своја два енантиомера, од којих сваки може да формира кристале са „левим“ или „десним“ морфолошким лицима. Пастеур је помоћу микроскопа и ригорозним напорима успео да раздвоји ове енантиомерне кристале један од другог.

Кристали Л (+) и Д (-) енантиомера, засебно, показују оптичку активност када одбију поларизовану светлост, односно удесно. Ако се оба кристала у једнаким моларним пропорцијама растварају у води, добиће се оптички неактивна рацемична смеша.

Имајте на уму да оба енантиомера имају два кирална угљеника (са четири различита супституента). У Л (+), ОХс се налази иза равнине коју формирају карбонски костур и ЦООХ групе; док су у Д (-) ови ОХ изнад горе наведене равни.

Они који синтетишу винску киселину добиће рацемску мешавину. За одвајање Л (+) енантиомера од Д (-), потребна је хирална резолуција, у којој ова смеша реагује киралном базом како би се произвеле дијастереоизомерне соли, способне да се одвоје фракционом кристализацијом.

Куинине

Структурни скелет молекула кинина. Извор: Бењах-бмм27.

У горњем примеру, за означавање рацемске смеше винске киселине обично се пише као (±) -таринска киселина. Тако ће у случају кинина (горња слика) бити (±) -кинин.

Изомеризам кинина је сложен: садржи четири кирална угљеника, што резултира шеснаест дијастереоизомера. Занимљиво је да су два њена енантиомера (један са ОХ изнад нивоа и други испод њега) заправо дијастереизомери, пошто се разликују у конфигурацији других њихових киралних угљеника (оних бицикла са Н атомом).

Сада је тешко одредити који ће од стереоизомера кинина усмерити поларизовану светлост у десно или улево.

Тхалидомиде

Талидомидни енантиомери. Извор: Вакцинациониста

Енантиомери талидомида су приказани горе. Има само један кирални угљеник: онај који је повезан са азотом који спаја оба прстена (један од фталимида, а други са глутерамидом).

У Р енантиомеру (са седативним својствима), фталимидни прстен (онај на левој страни) је оријентисан изнад равнине; док је у С енантиомеру (са мутагеним својствима), доле.

Очима није познато која од њих две одбија светлост лево или десно. Оно што је познато је да 1: 1 или 50% смеша оба енантиомера формира рацемичну смешу (±) -талидомид.

Ако желите да тргујете талидомидом само као хипнотички седатив, обавезно је његову рацемичну смешу подвргнути већ споменутој хиралној резолуцији, на начин да се добије чисти Р енантиомер.

1,2-епоксипропан

1,2-епоксипропан енантиомери. Извор: Габриел Боливар.

На горњој слици имате пар енантиомера 1,2-епоксипропана. Р енантиомер одбацује поларизовану светлост са десне стране, док С енантиомер усмерава лево; то јест, први је (Р) - (+) - 1,2-епоксипропан, а други је (С) - (-) - 1,2-епоксипропан.

Рацемична смеша ових двеју, опет, у односу 1: 1 или 50%, постаје (±) -1,2-епоксипропан.

1-фенилетиламин

Енантиомери 1-фенилетиламина. Извор: Габриел Боливар.

Горе приказано је још једна рацемична смеша коју формирају два енантиомера 1-фенилетиламина. Р енантиомер је (Р) - (+) - 1-фенилетиламин, а С енантиомер је (С) - (-) - 1-фенилетиламин; неко има метил групу, ЦХ ₃ , наглашавајући испод равни ароматичног прстена, а другим показивачким испод ње.

Имајте на уму да када је конфигурација Р, она се понекад поклапа са чињеницом да енантиомер ротира поларизовану светлост удесно; међутим, то се не примењује увек и не може се узети као опште правило.

Коначни коментар

Њихова хирална резолуција је важнија од постојања или не рацемичних смеша. Ово се посебно односи на једињења са фармаколошким ефектима која зависе од поменуте стереоизомерије; то јест, један енантиомер може бити користан пацијенту, док други може утицати на њега.

Зато се ове хиралне резолуције користе за одвајање рацемичних смеша на њихове компоненте и на тај начин их се може пласирати на тржиште као чисти лек без штетних нечистоћа.

Референце

1. Моррисон, РТ и Боид, Р, Н. (1987). Органска хемија. 5тх Едитион. Уредништво Аддисон-Веслеи Интерамерицана.
2. Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
3. Грахам Соломонс ТВ, Цраиг Б. Фрихле. (2011). Органска хемија. Амини. (10. издање.) Вилеи Плус.
4. Стевен А. Хардингер (2017). Илустровани речник органске хемије: рацемична смеша. Одељење за хемију и биохемију, УЦЛА. Опоравак од: цхем.уцла.еду
5. Нанци Девино. (2019). Расна мјешавина: дефиниција и примјер. Студи. Опоравак од: студи.цом
6. Јамес Асхенхурст. (2019). Стереохемија и хиралност: шта је рацемска смеша? Опоравак од: мастерорганиццхемистри.цом
7. Јохн Ц. Леффингвелл (2003). Киралност и биоактивност И .: Фармакологија. . Опоравило од: леффингвелл.цом