Киралности је геометријска особина да се објекат може имати две слике: једну право и један лево, који нису заменљиви; то јест, они су просторно различити, мада су и остала својства идентична. Предмет који показује хиралност једноставно се каже да је „хирални“.
Десна и лева рука су хирална: једна је одраз (зрцална слика) друге, али нису исте, јер када се ставе једна на другу, палци им се не поклапају.
Извор: Габриел Боливар
Више од огледала, да бисте знали да ли је објекат хирални, мора се поставити следеће питање: да ли постоје „верзије“ и за леву и за десну страну?
На пример, леви сто и десничар један су кирални предмети; два возила истог модела, али са воланом са леве или десне стране; пар ципела, као и стопала; спиралне степенице у левом смеру, а у правом итд.
И у хемији молекули нису изузетак: могу бити и кирални. Слика приказује пар молекула са тетраедарском геометријом. Чак и ако се лево окрене и плава и љубичаста сфера додирну, смеђе и зелене сфере ће „изгледати“ изван равни.
Шта је хиралност?
Помоћу молекула није тако лако само дефинисати која је лева или десна "верзија". За овај органски хемичари прибегавају конфигурацијама Цахн-Инголд-Прелог® или (С) или оптичком својству ових киралних супстанци да ротирају поларизовану светлост (која је такође кирални елемент).
Међутим, није тешко утврдити је ли молекул или једињење хирално само гледањем његове структуре. Шта је упечатљива карактеристика пара молекула на слици горе?
Има четири различита супституента, сваки са својом карактеристичном бојом, а такође је геометрија око централног атома тетраедрична.
Ако у структури постоји атом са четири различита супституента, може се рећи (у већини случајева) да је молекул кирални.
Тада се каже да у структури постоји центар хиралности или стереогени центар. Тамо где постоји, постојаће пар стереоизомера познатих као енантиомери.
Два молекула на слици су енантиомери. Што је већи број киралних центара које неко једињење има, већа је и његова просторна разноликост.
Централни атом је генерално атом угљеника у свим биомолекулама и једињењима са фармаколошким деловањем; међутим може бити и фосфор, азот или метал.
Примери хиралности
Центар киралности је можда један од најважнијих елемената у одређивању да ли је једињење хирално или не.
Међутим, постоје и други фактори који могу проћи неопажено, али у 3Д моделима они откривају зрцалну слику која се не може наносити.
За ове структуре се онда каже да уместо центра имају друге елементе хиралности. Имајући то у виду, присуство асиметричног центра са четири супституента више није довољно, али остатак структуре мора се пажљиво анализирати; и на тај начин моћи разликовати један стереоизомер од другог.
Аксијални
Извор: Ју, са Викимедиа Цоммонс
Једињења приказана на горњој слици могу се чинити равним голим оком, али заиста нису. Лево је општа структура алена где Р означава четири различита супституента; и десно, општа структура бифенил једињења.
Крај где Р 3 и Р 4 сусрећу могу да се види као "фин" управно на раван где Р 1 и Р 2 лие .
Ако посматрач анализира такве молекула позиционирањем око испред првог угљеника везан на Р 1 и Р 2 (за Аллене), видеће Р 1 и Р 2 на левој и десној страни, и Р 4 и Р 3 на врху и дну.
Ако је Р 3 и Р 4 остане фиксиран, али: Р 1 се помера у десно, и Р 2 у лево, онда ћемо имати још једну "просторно верзију".
Овде посматрач може закључити да је пронашао осовину хиралности за алене; исто је и са бифенилом, али са ароматичним прстенима који су укључени у вид.
Вијци за прстенове или спиралност
Извор: Спонк, са Викимедиа Цоммонс
Имајте на уму да је у претходном примеру ос хиралности лежала у костуру Ц = Ц = Ц, за алене и у Ар-Ар вези за бифенил.
За једињења која се горе називају хептахелцени (јер имају седам прстенова), која је њихова хирална осовина? Одговор је дат на истој слици горе: оси З, ос пропелера.
Стога, да бисте разабрали један енантиомер од другог, морате да гледате ове молекуле одозго (по могућности).
На овај начин може се детаљно приказати да се хептахелицен ротира у смеру казаљке на сату (лева страна слике), или у супротном смеру (десна страна слике).
Планар
Претпоставимо да више немате хелицен, већ молекул са некопланарним прстенима; то јест, један се налази изнад или испод другог (или нису у истој равнини).
Овде кирални лик не почива толико на прстену, већ на његовим супституентима; управо ти дефинишу сваки од два енантиомера.
Извор: Аниподетос, аутор оригиналне ПНГ датотеке: ЕдЦхем, из Викимедиа Цоммонс
На пример, у фероцену на горњој слици, прстенови који „сендвичу“ Фе атомом се не мењају; али просторна оријентација прстена са атомом азота и групу -Н (ЦХ 3 ) 2 доес .
На слици је група -Н (Ч 3 ) 2 указује на левој страни, али је у свом енантиомеру ће указати на десној страни.
Други
За макромолекуле или оне са сингуларним структурама, слика се почиње поједностављивати. Зашто? Јер из њихових 3Д модела види се из птичје перспективе да ли су кирални или не, као што се догађа са објектима у почетним примерима.
На пример, угљенична наноцевица може да показује обрасце скретања улево, и самим тим је хирална ако постоји идентична, али са окретајима удесно.
Исто се дешава и са другим структурама где, упркос томе што немају центре хиралности, просторни распоред свих њихових атома може попримити киралне форме.
Тада говоримо о својственој хиралности, која не зависи од атома, већ од целине.
Хемијски снажан начин разликовања „леве слике“ од десне јесте путем стереоселективне реакције; то јест онај тамо где се може појавити само са једним енантиомером, а не са другим.
Референце
- Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
- Википедиа. (2018). Хиралност (хемија). Опоравак од: ен.википедиа.орг
- Адвамег, Инц. (2018). Цхиралити. Опоравак од: цхемистриекплаинед.цом
- Стевен А. Хардингер и Харцоурт Браце & Цомпани. (2000). Стереохемија: Одређивање молекуларне хиралности. Опоравак од: цхем.уцла.еду
- Универзитет Харвард. (2018). Молекуларна хиралност. Опоравак од: ровланд.харвард.еду
- Орегон Стате Университи. (14. јул 2009.). Цхиралити: Цхирал & Ацхирал Објецтс. Опоравак од: сциенце.орегонстате.еду