Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В химии , в рацемической смеси , или рацемата ( / г eɪ с я м eɪ т , г ə -, г æ с ɪ м eɪ т / ), [1] является тот , который имеет равные количества по левой и правой вручил энантиомеры из в хиральной молекулы. Первой известной рацемической смесью была рацемическая кислота , которую Луи Пастер обнаружил как смесь двух энантиомерных изомеров.из винной кислоты . Образец только с одним энантиомером представляет собой энантиомерно чистое или энантиочистое соединение. [2]

Этимология [ править ]

Из рацемической кислоты, содержащейся в винограде; от латинского racemus , что означает гроздь винограда. Эта кислота, при естественном производстве из винограда, является только правой версией молекулы, более известной как винная кислота . Более того, во многих германских языках рацемическая кислота называется «виноградной кислотой», например, traubensäure (GER) или druvsyra (SWE). Карл фон Линне дал красной бузине научное название Sambucus racemosa, поскольку шведское название druvfläder переводится как виноградная бузина. Это название, в свою очередь, связано с тем, что ягоды растут гроздью, похожей на виноградную ...

Номенклатура [ править ]

Рацемическая смесь обозначается префиксом (±) - или dl- (для сахаров может использоваться префикс dl - ), что указывает на равную (1: 1) смесь правосторонних и лево-изомеров. Также используется префикс rac- (или racem- ) или символы RS и SR (все курсивом ).

Если соотношение не 1: 1 (или неизвестно), вместо него используется префикс (+) / (-) , d / l - или d / l- (с косой чертой).

ИЮПАК категорически не рекомендует использовать d и l . [3] [4]

Свойства [ править ]

Рацемат оптически неактивен , что означает отсутствие чистого вращения плоскополяризованного света. Хотя два энантиомера вращают плоскополяризованный свет в противоположных направлениях, вращения отменяются, поскольку они присутствуют в равных количествах.

В отличие от двух чистых энантиомеров, которые имеют идентичные физические свойства, за исключением направления вращения плоско-поляризованного света, рацемат иногда имеет свойства, отличные от любого из чистых энантиомеров. Чаще всего встречаются разные точки плавления, но возможны и разные растворимости и температуры кипения .

Фармацевтические препараты могут быть доступны в виде рацемата или чистого энантиомера, которые могут иметь различную эффективность. Поскольку биологические системы обладают множеством хиральных асимметрий, чистые энантиомеры часто имеют очень разные биологические эффекты; примеры включают глюкозу и метамфетамин .

Кристаллизация [ править ]

Существует четыре способа кристаллизации рацемата в зависимости от вещества; три из которых HWB Roozeboom отличил к 1899 году:

Конгломерат (иногда рацемический конгломерат )
Если молекулы вещества имеют гораздо большее сродство к одному и тому же энантиомеру, чем к противоположному, в результате получится механическая смесь энантиомерно чистых кристаллов. Смесь энантиомерно чистых кристаллов R и S образует эвтектическую смесь. Следовательно, температура плавления конгломерата всегда ниже, чем у чистого энантиомера. Добавление небольшого количества одного энантиомера к конгломерату увеличивает температуру плавления. Примерно 10% рацемических хиральных соединений кристаллизуются в виде конгломератов. [5]
Рацемическое соединение (иногда истинный рацемат )
Если молекулы имеют большее сродство к противоположному энантиомеру, чем к тому же энантиомеру, вещество образует единую кристаллическую фазу, в которой два энантиомера присутствуют в упорядоченном соотношении 1: 1 в элементарной ячейке. Добавление небольшого количества одного энантиомера к рацемическому соединению снижает температуру плавления. Но чистый энантиомер может иметь более высокую или более низкую температуру плавления, чем соединение. Особым случаем рацемических соединений являются крипторацемические соединения (или крипторацематы ), в которых сам кристалл имеет хиральность (энантиоморфен), несмотря на то, что оба энантиоморфа содержатся в соотношении 1: 1. [6]
Псевдорацемат (иногда рацемический твердый раствор )
Когда нет большой разницы в сродстве между одними и теми же и противоположными энантиомерами, тогда, в отличие от рацемического соединения и конгломерата, два энантиомера будут сосуществовать неупорядоченным образом в кристаллической решетке. Добавление небольшого количества одного энантиомера немного или совсем не изменяет температуру плавления.
Квазирацемат
Квазирацемат - это сокристалл двух похожих, но различных соединений, одно из которых является левым, а другое - правым. Хотя химически они различны, они стерически похожи (изостерические) и все же способны образовывать рацемическую кристаллическую фазу. Один из первых таких рацематов, изученных Пастером в 1853 году, образуется из смеси 1: 2 бисаммониевой соли (+) - винной кислоты и бисаммониевой соли (-) - яблочной кислоты в воде. Было повторно исследовано в 2008 г. [7] образующиеся кристаллы имеют форму гантели с центральной частью, состоящей из (+) - битартрата аммония, тогда как внешние части представляют собой квазирацемическую смесь аммония (+) - битартрата и аммония (-) - бималат.

Разрешение [ править ]

Разделение рацемата на его компоненты, чистые энантиомеры, называется хиральным разделением . Существуют различные методы, включая кристаллизацию, хроматографию и использование ферментов . Первое успешное разделение рацемата было выполнено Луи Пастером , который вручную разделил кристаллы конгломерата.

Синтез [ править ]

Без хирального влияния (например, хирального катализатора , растворителя или исходного материала) химическая реакция, в результате которой образуется хиральный продукт, всегда будет давать рацемат. Это может сделать синтез рацемата дешевле и проще, чем получение чистого энантиомера, поскольку для этого не требуются специальные условия. Этот факт также приводит к вопросу о том, как биологическая гомохиральность эволюционировала на том, что считается рацемической первозданной землей.

Реагенты, и реакция , которые производят, рацемические смеси называются «не стереоспецифичны » или «не стереоселективными », за их нерешительность в конкретном стереоизомеризме . Частым сценарием является то, что плоские частицы (такие как атом углерода sp 2 или промежуточный карбокатион ) действуют как электрофил. Нуклеофил с 50% вероятностью «поразит» любую из двух сторон плоской группировки, таким образом образуя рацемическую смесь:

Рацемические фармацевтические препараты [ править ]

Смотрите также: препарат Enantiopure

Некоторые молекулы лекарств хиральны, а энантиомеры по-разному действуют на биологические объекты. Они могут продаваться как один энантиомер или как рацемическая смесь. Примеры включают талидомид , ибупрофен , цетиризин и сальбутамол . Аддералл представляет собой смесь обоих энантиомеров амфетамина в неравных количествах . Однократная доза амфетамина объединяет нейтральные сульфатные соли декстроамфетамина и амфетамина с декстро-изомером сахарата амфетамина и моногидрата D / L-амфетамина аспартата. Обезболивающий трамадол, отпускаемый по рецепту , также является рацематом.

В некоторых случаях (например, ибупрофен и талидомид ) энантиомеры взаимопревращаются или рацемизируются in vivo . Это означает, что приготовление чистого энантиомера для лечения в значительной степени бессмысленно. Однако иногда образцы, содержащие чистые энантиомеры, могут быть изготовлены и проданы по более высокой цене в случаях, когда для использования требуется конкретно один изомер (например, для стереоспецифического реагента); сравните омепразол и эзомепразол .

Хотя часто только один энантиомер лекарственного средства может быть активным, бывают случаи, когда другой энантиомер является вредным, например сальбутамол [8] и талидомид . (R) энантиомер талидомида эффективен против утреннего недомогания, в то время как (S) энантиомер является тератогенным, вызывая врожденные дефекты. Поскольку препарат рацемизируется, препарат нельзя считать безопасным для использования женщинами детородного возраста [9], и его использование строго контролируется при использовании для лечения других заболеваний. [10]

Метамфетамин доступен по рецепту под торговой маркой Desoxyn . Активным компонентом Desoxyn является гидрохлорид декстрометамфетамина . Это правый изомер метамфетамина. Левый изомер метамфетамина, левометамфетамин , является безрецептурным препаратом, который действует менее центрально и более периферически.

Правило Валлаха [ править ]

Правило Валлаха (впервые предложенное Отто Валлахом ) гласит, что рацемические кристаллы имеют тенденцию быть более плотными, чем их хиральные аналоги. [11] Это правило было подтверждено кристаллографическим анализом базы данных. [12]

См. Также [ править ]

  • Хиральность ( такая же, как оптическая изомерия )
  • Рацемизация
  • Рацемическая (белковая) кристаллография

Ссылки [ править ]

  1. ^ «рацемат» . Словарь Мерриама-Вебстера . Проверено 8 июля 2018 .
  2. ^ Мосс, Джерри П. (1996). Базовая терминология стереохимии (Рекомендации IUPAC 1996 г.) . Департамент химии Лондонского университета королевы Марии: Научные публикации Блэквелла. С. 8, 11.
  3. ^ GP Moss:  Основная терминология стереохимии (Рекомендации 1996); Pure Appl. Chem., 1996, Vol. 68, № 12, с. 2205-2216; DOI : 10,1351 / pac199668122193
  4. ^ Номенклатура углеводов (Рекомендации 1996), 2-Carb-4. - Конфигурационные символы и префиксы
  5. ^ Жак, Жан; Колле, Андре; Вилен, Сэмюэл Х. (1981). Энантиомеры, рацематы и разрешения . Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-08058-6. OCLC  7174200 .
  6. ^ L. Fábián & CP Брок (2010). «Список органических крипторацематов» . Acta Crystallogr. B66 (1): 94–103. DOI : 10.1107 / S0108768109053610 . PMID 20101089 .  
  7. ^ Вновь Пастера Quasiracemates Kraig A. Wheeler, Ребекка С. Гроув, Raymond E. Davis и W. Scott Кассель Angew. Chem. Int. Эд. 2008 , 47, 78–81 DOI : 10.1002 / anie.200704007
  8. ^ (R) -Альбутерол при астме: Pro , Билл Т. Амередес и Уильям Дж. Калхун
  9. ^ «Использование талидомида при проказе» . ВОЗ: устранение проказы . ВОЗ . Проверено 22 апреля 2010 года .
  10. ↑ Шерил Гей Столберг (17 июля 1998 г.). «Талидомид, одобренный для лечения проказы, с другими замеченными применениями» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 января 2012 года .
  11. ^ (Wallach, O. (1895). Liebigs Ann. Chem. 286 , 90–143.)
  12. ^ Кэролайн Пратт Брок, У. Бернд Швейцер и Джек Д. Дуниц (1991). «О справедливости правила Валлаха: о плотности и стабильности рацемических кристаллов по сравнению с их хиральными аналогами». Варенье. Chem. Soc. 113 (26): 9811–9820. DOI : 10.1021 / ja00026a015 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )