Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Enantiopure )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о концепции в химии. Для обсуждения энантиомеров в математике см. Хиральность (математика) .
( S ) - (+) - молочная кислота (слева) и ( R ) - (-) - молочная кислота (справа) являются несуществующими зеркальными отображениями друг друга.

В химии , энантиомер ( / ɪ п æ п т I ə м ər , ɛ -, - т я oʊ - / [1] ə- NAN -tee-ə-mər , от греческого ἐνάντιος (enántios)  'противоположность', и μέρος (méros)  'часть') (также называемый оптическим изомером, [2] антиподом, [3] или оптическим антиподом [4] ) является одним из двух стереоизомеров, которые являются зеркальными отображениямидруг друга, которые не могут быть совмещены (не идентичны), так же как левая и правая руки являются зеркальными отображениями друг друга, которые не могут казаться идентичными просто путем переориентации. [5] Один хиральный атом или подобная структурная особенность в соединении приводит к тому, что это соединение имеет две возможные структуры, которые не могут быть совмещены, каждая из которых является зеркальным отображением другой. Каждый член пары называется энантиоморфом ( энантио = противоположность; морф = форма); [6]структурное свойство называется энантиомерией. Наличие нескольких хиральных элементов в данном соединении увеличивает количество возможных геометрических форм, хотя все еще могут существовать пары идеального зеркального отображения.

Образец химического вещества считается энантиочистым (также называемым энантиомерно чистым), если он имеет в пределах обнаружения молекулы только одной хиральности . [7]

Когда они присутствуют в симметричной среде, энантиомеры имеют одинаковые химические и физические свойства за их способность вращать кроме плоскости - поляризованный света (+/-) на равных количествах , но в противоположных направлениях (хотя поляризованный свет можно считать асимметричную среду). Таким образом, такие соединения описываются как оптически активные со специальными терминами для каждого энантиомера в зависимости от направления: правовращающее соединение вращает свет по часовой стрелке (+), тогда как левовращающее соединение вращает свет против часовой стрелки (-). Смесь равного количества обоих энантиомеров называется рацемической смесью или рацематом . [8]В рацемической смеси количеству положительного вращения точно противодействует равное количество отрицательного вращения, поэтому чистое вращение равно нулю (смесь не является оптически активной). Во всех смыслах пары энантиомеров имеют одинаковую свободную энергию Гиббса. Однако, теоретическая физика предсказывает , что из - за нарушение четности в слабых ядерных силах (единственной силой в природе , которая может «Говорите слева справа»), есть на самом деле минуты разница в энергии между энантиомерами (порядка 10 -12 эВ или 10 -10 кДж / моль или меньше) из-за слабого тока нейтралимеханизм. Эта разница в энергии намного меньше, чем изменения энергии, вызванные даже тривиальным изменением молекулярной конформации, и слишком мала, чтобы ее можно было измерить с помощью современных технологий, и поэтому химически несущественна. [9] [10] [11]

Члены энантиомера часто вступают в различные химические реакции с другими энантиомерными веществами. Поскольку многие биологические молекулы являются энантиомерами, иногда наблюдается заметное различие в действии двух энантиомеров на биологические организмы. В лекарствах , например, часто только один из энантиомеров лекарства отвечает за желаемые физиологические эффекты, в то время как другой энантиомер менее активен, неактивен или иногда даже вызывает побочные эффекты . Благодаря этому открытию, лекарства, состоящие только из одного энантиомера («энантиопер»), могут быть разработаны, чтобы улучшить действие лекарства, а иногда и устранить некоторые побочные эффекты. Примером может служить эзопиклон (Lunesta), который представляет собой всего лишь один энантиомер более старого рацемического препарата под названиемзопиклон . Один энантиомер отвечает за все желаемые эффекты, в то время как другой энантиомер кажется неактивным, поэтому доза эзопиклона вдвое меньше, чем зопиклона.

При химическом синтезе энантиомерных веществ неэнантиомерные предшественники неизбежно образуют рацемические смеси. В отсутствие эффективного энантиомерного окружения ( предшественник , хиральный катализатор или кинетическое разделение) разделение рацемической смеси на ее энантиомерные компоненты невозможно, хотя некоторые рацемические смеси спонтанно кристаллизуются в виде рацемического конгломерата , в котором кристаллы энантиомеры разделены физически и могут быть разделены механически (например, энантиомеры винной кислоты, кристаллизованные энантиомеры которых были разделены пинцетом Пастером). Однако большинство рацематов кристаллизуются в кристаллы, содержащие оба энантиомера в соотношении 1: 1 и образующие правильную решетку.

Соглашения об именах [ править ]

Основная статья: Абсолютная конфигурация

Система R / S - важная система номенклатуры, используемая для обозначения различных энантиомеров. Другая система основана на префиксных обозначениях оптической активности: (+) - и (-) - или d- и l-. Латинские слова, обозначающие левый, - это laevus и зловещий , а слово, обозначающее право, - dexter (или rectus в смысле правильного или добродетельного). Английское слово right является родственным от rectus . Это происхождение L / D и S / R обозначений, а также применение префиксов левовращающие и право- в общих именах .

Префикс ent- к химическому названию может использоваться для обозначения химического вещества, которое является энантиомером того, что указано в названии. [12]

Критерий энантиомерии [ править ]

Основная статья: Мезо соединение
Проекция Фишера мезо-винной кислоты

Асимметричный атом углерода - это атом углерода, который имеет связи с четырьмя разными атомами или группами, так что эти связи могут быть расположены двумя разными способами, которые не могут быть совмещены. Большинство соединений, которые содержат один или несколько асимметричных атомов углерода (или другого элемента с тетраэдрической геометрией), демонстрируют энантиомерию, но это не всегда так. Соединения, которые содержат два или более асимметричных атома углерода, но имеют плоскость симметрии относительно всей молекулы, известны как мезосоединения . Мезо соединение не имеет стереоизомера зеркального отображения , потому что это его собственное зеркальное изображение (т.е. он и его зеркальное отражение тот же молекула). Например, мезо винная кислота(показан справа) имеет два асимметричных атома углерода, но он не проявляет энантиомерии, потому что каждая из двух половин молекулы равна и противоположна другой и, таким образом, накладывается на ее геометрическое зеркальное изображение. И наоборот, существуют формы хиральности, которые не требуют отдельных асимметричных атомов. Фактически, существует четыре различных типа хиральности: центральная, осевая, плоская и спиральная. Наличие энантиомера благодаря асимметричному атому углерода представляет собой наиболее распространенный тип центральной хиральности. Другие три типа хиральности не связаны с асимметричными атомами углерода, и даже центральная хиральность не требует, чтобы центр хиральности располагался у атома углерода или любого другого атома. Вследствие этого,в то время как наличие асимметричного атома углерода является удобной характеристикой, которую нужно искать при определении того, будет ли молекула иметь энантиомер, это не является ни достаточным, ни необходимым критерием.

В качестве строгого критерия, молекула является хиральной, и , следовательно , будет обладать энантиомером, тогда и только тогда , когда она принадлежит к одному из хиральных точечных групп: C п , D п , Т , О , и я . Однако в качестве предостережения следует отметить, что энантиомеры не обязательно выделяются, если существует доступный путь рацемизации при данной температуре и времени. Например, амины с тремя различными заместителями являются хиральными, но за исключением нескольких нетипичных случаев (например, замещенный N-хлоразиридины), они быстро планаризуются и инвертируются («перевертывание зонтика») при комнатной температуре, что приводит к рацемизации. Если рацемизация происходит достаточно быстро, молекулу часто можно рассматривать как ахиральную усредненную структуру.

Примеры [ править ]

Структуры двух энантиомерных форм ( S слева, R справа) мекопропа
Энантиомеры циталопрама . Верхняя часть - ( R ) -циталопрам, а нижняя - ( S ) -циталопрам .

Примером такого энантиомера является седативный талидомид , который продавался в ряде стран по всему миру с 1957 по 1961 год. Он был снят с продажи, когда было обнаружено, что он вызывает врожденные дефекты. Один энантиомер вызвал желаемый седативный эффект, в то время как другой, неизбежно [13] присутствующий в равных количествах, вызвал врожденные дефекты. [14]

Гербицид мекопроп представляет собой рацемическую смесь, с ( R ) - (+) - энантиомера ( «мекопроп-Р», «Duplosan К.В.») , обладающие гербицидной активностью. [15]

Другой пример - 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 1/2 дозировки циталопрама.

Энантиоселективные препараты [ править ]

См. Также: хиральное разрешение и асимметричный синтез

Есть две основные стратегии получения энантиочистых соединений. Первый известен как хиральное разрешение. Этот метод включает получение соединения в рацемической форме и разделение его на его изомеры. В своей новаторской работе Луи Пастер смог выделить изомеры винной кислоты, потому что они кристаллизуются из раствора в виде кристаллов, каждый с разной симметрией. Менее распространенный метод - самодиспропорционирование энантиомеров .

Вторая стратегия - асимметричный синтез: использование различных методик для получения желаемого соединения в высоком энантиомерном избытке . Охватываемые методы включают использование хиральных исходных материалов ( синтез хирального пула ), использование хиральных вспомогательных веществ и хиральных катализаторов и применение асимметричной индукции . Использование ферментов ( биокатализ ) также может дать желаемое соединение.

Энантиоконвергентный синтез - это синтез одного энантиомера из рацемической молекулы-предшественника с использованием обоих энантиомеров. Таким образом, два энантиомера реагента образуют единственный энантиомер продукта.

Лекарства Enantiopure [ править ]

Основная статья: препарат Enantiopure

Достижения в области промышленных химических процессов сделали для фармацевтических производителей экономически выгодным принимать лекарства, которые первоначально продавались как рацемические смеси, и продавать индивидуальные энантиомеры. В некоторых случаях энантиомеры действительно обладают разными эффектами. В других случаях клиническая польза для пациента может отсутствовать. В некоторых юрисдикциях одноэнантиомерные препараты могут быть запатентованы отдельно от рацемической смеси. [16] Возможно, активен только один из энантиомеров. Или может оказаться, что оба активны, и в этом случае разделение смеси не дает объективных преимуществ, но увеличивает патентоспособность лекарственного средства. [17]

Квази- энантиомеры [ править ]

Квази -энантиомеры являются молекулярными частицами, которые не являются строго энантиомерами, но ведут себя так , как будто они есть. Квази- энантиомеры находят применение в параллельном кинетическом разрешении . [18]

См. Также [ править ]

  • Атропоизомерия
  • Хиротехнология
  • Диастереомеры
  • Динамическая стереохимия
  • Стереохимия
  • Стереогенный

Ссылки [ править ]

  1. ^ "энантиомер - определение энантиомера на английском языке из Оксфордского словаря" . OxfordDictionaries.com . Проверено 20 января 2016 .
  2. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « оптические изомеры ». DOI : 10,1351 / goldbook.O04308
  3. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Антипод ». DOI : 10,1351 / goldbook.A00403
  4. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) " оптические антиподы ". DOI : 10,1351 / goldbook.O04304
  5. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « энантиомер ». DOI : 10,1351 / goldbook.E02069
  6. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « энантиоморф ». DOI : 10,1351 / goldbook.E02079
  7. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « энантиомерно чистый (энантиочистый) ». DOI : 10,1351 / goldbook.E02072
  8. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) " racemate ". DOI : 10,1351 / goldbook.R05025
  9. ^ 1921-2008., Элиэль, Эрнест Л. (Эрнест Людвиг) (1994). Стереохимия органических соединений . Вилен, Сэмюэл Х., Мандер, Льюис Н. Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0471016705. OCLC  27642721 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Альберт, Гихарро (2008). Происхождение хиральности в молекулах жизни: переход от осознания к текущим теориям и перспективам этой нерешенной проблемы . Юс, Мигель. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. ISBN 9781847558756. OCLC  319518566 .
  11. ^ В смысле, используемом физиками элементарных частиц (см. Ссылку 6), «истинный» энантиомер молекулы, который имеет точно такое же массово-энергетическое содержание, что и исходная молекула, является зеркальным отражением, но также построен из антивещества ( антипротоны, антинейтроны и позитроны). Тем не менее, в этой статье «энантиомер» будет использоваться в химическом смысле и по-прежнему будет относиться к неидентичному, зеркально отображаемому изомерному соединению, состоящему, в частности, из элементарных частиц обычного вещества.
  12. ^ «P-101.8.1 Инверсия конфигурации» (PDF) , Предварительные рекомендации IUPAC - предпочтительные имена IUPAC , стр. 48
  13. ^ Knoche, B; Блашке, Г. (1994). «Исследования рацемизации талидомида in vitro с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографии A . Эльзевир. 666 (1–2): 235–240. DOI : 10.1016 / 0021-9673 (94) 80385-4 .
  14. ^ Воет, Дональд; Voet, Judith G .; Пратт, Шарлотта В. (2006). Основы биохимии . п. 89 . ISBN 0-471-21495-7.
  15. ^ Г. Смит; КХЛ Кеннард; AH Белый; П.Г. Ходжсон (апрель 1980 г.). «(±) -2- (4-Хлор-2-метилфенокси) пропионовая кислота (мекопроп)». Acta Crystallogr. B . 36 (4): 992–994. DOI : 10.1107 / S0567740880005134 .
  16. ^ «Европейское агентство по лекарственным средствам - Sepracor Pharmaceuticals Ltd отзывает свою заявку на получение регистрационного удостоверения для Lunivia (эзопиклона)» . www.ema.europa.eu .
  17. ^ Меррилл Гузнер (2004). Таблетка за 800 миллионов долларов: правда о стоимости новых лекарств (отрывок) . Калифорнийский университет Press. ISBN  0-520-23945-8.
  18. ^ GS Coumbarides, M. Dingjan, J. Eames, A. Flinn, J. Northen и Y. Yohannes, Tetrahedron Lett. 46 (2005), стр. 2897er

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с энантиомерами, на Викискладе?
  • Chemwiki: стереоизомерия