Enantiomeeride ja diastereomeeride erinevus

Paljude stereokeemiat õppivate keemiaüliõpilaste väljakutse seisneb enantiomeeride ja diastereomeeride eristamises. Need on tavalised molekulaarsed ühendid, millel on erinevad omadused, hoolimata sellest, et tegemist on stereoisomeeridega - ühendid, millel on sama molekulaarne ja struktuurne valem, kuid erineva aatomite orientatsiooniga. Selles artiklis kirjeldatakse üksikasjalikumalt nende kahe tavalise ühendi erinevust.

Esiteks, mis on stereokeemia? See on aatomite ruumilise paigutuse uurimine ühendis. Enantiomeerid ja diastereomeerid on osa stereoisomeeridest - ühesugused struktuuri- ja molekulvalemid, erinedes aatomite erinevast paigutusest. Pange tähele, et stereoisomeerid võivad lisaks enantiomeeridele ja diastereomeeridele sisaldada paljusid ühendeid. Need võivad hõlmata konformeere ja atropisomeere. Muu hulgas keskendume diastereomeeridele ja enantiomeeridele.

Mis on enantiomeerid??

Need on kiraalsed molekulid, mis on üksteise peegelpildid ja ei ole üksteise peal. Kiraalsel molekulil on pilt, mis ei ole sama, mis selle peegelpilt, ja seda iseloomustab tavaliselt süsiniku kese, milles on seotud 4 erinevat aatomit. Need aatomid peavad olema keemiliselt eristatavad, et molekul kvalifitseeruks kiraalseks ja seega enantiomeeriks. Tetraeedrilist süsinikku, mille külge erinevad aatomid kinnituvad, nimetatakse stereotsentriks. Vaadake allpool erinevust kiraalseks peetava ja mittekvalifitseeruva süsiniku vahel.

Joonis 1. Kiraalse ja mittekiraalse molekuli illustratsioon [1]

Kuna enantiomeeride molekulide aatomite ruumilises paigutuses on väike erinevus, siis Cahn-Ingold-Prelog loodi nimetamissüsteem. Kahel molekulil on sama valem ja aatomite struktureerimine, nii et nende identifitseerimiseks peame märgistama ühe S ja teise R, sõltuvalt aatomite päripäeva konfiguratsioonist madalaimast aatomimassist kuni kõrgeima aatommassini. Näiteks stereostsentriline süsinik, milles vastavalt broom, kloor, fluori ja vesinik on kinnitatud vastavalt päripäeva, molekulile omistatakse R ja kui vastupäeva, siis molekulile omistatakse S, kuna broomil on suurim aatommass ja vesinik madalaim.

Nende aatomite paigutus aitab tegelikult määrata molekuli omadusi. Vaatleme järgmisi bromokloroflurometaani struktuure:

On ilmne, et vesiniku ja fluori orientatsioon on erinev, kuid samast molekulaarsest ühendist. Olenemata sellest, mitu korda saate paremat molekuli pöörata, pole sellel kunagi sama orientatsiooni kui vasakul molekulil. Kui proovite näiteks fluori ja vesinikku ümber vahetada, muudavad ka broom ja kloor oma positsioone. See selgitab selgelt enantiomeeride mõisteid, mis ei ole üksteise peal ja peegelpildid.

Molekulide nimetamiseks omistatakse kiraalsele (stereotsenter) täht S või R. Komponendid, seega fluori, kloori, broomi, märgistatakse suurest kuni madalast aatommassist, määrates 1, 2, 3. Broom on suurim, nii et see on millele on määratud 1, kloor 2 ja fluori 3. Kui pööre on päripäeva 1 kuni 3, tähistatakse kiraalset keset R-ga, kui vastupäeva, siis S. Nii töötab Cahn-Ingold-Prelog-süsteem enantiomeeride eristamisel igast. muud. See muutub lihtsaks, kui töötame ühe kiraalse keskmega, mille külge on kinnitatud 4 ainulaadset asendajat. Enantiomeeril võib olla rohkem kui 2 kiraalset tsentrit.

Enantiomeeride molekulid erinevad aatomite ruumilise paigutuse poolest, kuid neil on ühesugused samad keemilised ja füüsikalised omadused. Sellegipoolest on neil samad sulamispunktid, keemistemperatuurid ja palju muid omadusi. Nende molekulidevahelised jõud on identsed - see seletab samu omadusi. Kuid nende optilised omadused on erinevad, kuna nad pöörlevad polariseeritud valgust vastupidises suunas, ehkki võrdsetes kogustes. See optiliste omaduste erinevus eristab enantiomeeri molekule.

Mis on diastereomeerid?

Need on stereoisomeersed ühendid, mille molekulid ei ole üksteise peegelpildid ja mis ei ole üksteisega ülekantavad. Diastereomeeride täiuslik näide on cis- ja trans-isomeeride struktuuride vaatamine. Vaadake allpool cis-2-buteeni ja trans-2-buteeni struktuure:

Ühendid on identsed, kuid paigutus on erinev ja need ei ole üksteise peegelpildid. Kui CH₃ on samal küljel, ühend on cis ja kui teine ​​on vesinikuaatomiga vahetatud, nimetame ühendit trans. Kuid cis ja trans struktuurid pole ainsad diastereomeeride näited. Neid molekule on palju, kui need näitavad aatomite ruumilist paigutust, mis ei ole üksteise peegelpildid ja mis ei ole üksteisega ühitatavad.

Erinevalt enantiomeeridest on diastereomeeridel erinevad füüsikalised ja keemilised omadused. Diastereomeeridel on kaks stereotsentrit, kusjuures teine ​​molekulaarstruktuur võib jäljendada enantiomeeri konfiguratsioone, samal ajal kui teisel on sama konfiguratsioon. See eristab neid enantiomeeridest, kuna kuidagi ei saa need struktuurid olla üksteise peegelpildid.

Allolevas tabelis tuuakse lühidalt esile peamised erinevused enantiomeeride ja diastereomeeride vahel:

Enantiomeerid	Diastereomeerid
Need on üksteise peegelpildid ja neid ei saa üksteisega asendada	Need ei ole üksteise peegelpildid ja ei ole üksteise suhtes kasutatavad
Nende molekulaarstruktuurid on sageli ette nähtud R ja S eristamiseks.	Üks molekul jäljendab enantiomeeri struktuure, teine ​​aga sama konfiguratsiooniga. Nii et nende eristamiseks pole vaja nime kasutada.
Neil peavad olema samad keemilised ja füüsikalised omadused, kuid erinevad optilised omadused	Omavad erinevaid keemilisi ja füüsikalisi omadusi
Kas teil on üks või mitu stereokeskust	Kas teil on kaks stereokeskust
Kõigil enantiomeeridel on optiline aktiivsus aktiivne, ehkki nad pöörlevad valgust vastupidises suunas. Neid, mis pöörlevad kergelt vastupäeva, nimetatakse pöördeteljeks ja neid, mis pöörlevad päripäeva, nii, et need on pööratavad. Kuid kui teisel on sama dekstrooritaarne ja vasakpoolne pöörlemissuurus, loetakse seda rassiseguks ja seega optiliselt passiivseks.	Kõigil diastereomeeridel pole optilist aktiivsust

Tõmba otsad kokku!

Enantiomeerid ja diastereomeerid on stereoisomeerid, millel on sama molekulaarne ja struktuurne valem, kuid nende struktuuri moodustavate aatomite erinev paigutus / konfiguratsioon. Oleme näinud, et enantiomeeride molekulid on üksteise peegelpildid ja diastereomeerid ei ole peegelpildid. Mõlemad molekulid ei ole ühesugused.

Enantiomeeridel on samad keemilised ja füüsikalised omadused, kuid erinevad optiliste omaduste poolest, kuna mõned pöörlevad polariseeritud valgust vastupidises suunas. Teisest küljest pole kõigil diastereomeeridel optiline aktiivsus.

Samuti oleme näinud, kuidas enantiomeeride struktuuride nimetamine kujuneb kiraalsele keskusele kinnitatud asendajate aatommassi põhjal määratud R- ja S-nimetussüsteemiga. Diastereomeerides on ainult ühel struktuuril R- ja S-konfiguratsioon, teisel aga sama konfiguratsioon. See eristab neid enantiomeeri peegelpiltidest.