Enantiomerek

Az enantiomerek ( ógörögül ἐνάντιος "ellentétes" + μέρος "mérés, rész") sztereoizomerpár , amelyek egymás tükörképei, térben nem kompatibilisek [1] . A jobb és a bal tenyér két enantiomer klasszikus illusztrációjaként szolgálhat: szerkezetük azonos, de térbeli tájolásuk eltérő.

Az enantiomer formák létezése a molekulában lévő kiralitás jelenlétével függ össze  - azzal a tulajdonsággal, hogy a térben nem esik egybe a tükörképével.

Akirális (szimmetrikus) közegben az enantiomerek azonos kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, kivéve azt a képességet, hogy a sík polarizált fény polarizációs síkját azonos szöggel, de ellentétes irányban elforgatják. Az enantiomerek ezt a tulajdonságát optikai aktivitásnak nevezzük (optikai izoméria, magukat az anyagokat pedig optikai izomereknek).

A legtöbb királis természetes vegyület ( aminosavak , monoszacharidok ) egyetlen enantiomerként létezik. Az enantiomerek fogalma fontos szerepet játszik a gyógyszeriparban , mivel a gyógyászati ​​anyagok különböző enantiomerjei általában eltérő biológiai aktivitással rendelkeznek .

Az enantiomerek létezésének kritériumai

Az enantiomerizmus tulajdonságát a királis vegyületek birtokolják, vagyis tartalmaznak egy királis elemet (királis atom stb.). Vannak azonban olyan molekulák (úgynevezett mezoformák), amelyek több szimmetrikusan elhelyezkedő kiralitáselemet tartalmaznak, de általában nem királisak. Ilyen például a mezoborkősav , amely nem tartalmaz enantiomereket.

Nómenklatúra

Optikai aktivitás szerint (+/-)

Az enantiomer nevét arról az irányról kapta, amelyben oldata a fény polarizációs síkját forgatja. Ha a forgás az óramutató járásával megegyező irányban történik, akkor egy ilyen enantiomert (+) vagy jobbra forgatónak nevezünk. Optikai antipódját (-) vagy balkezesnek nevezzük. Ez a nómenklatúra az enantiomerek abszolút konfigurációjának meghatározására szolgáló módszerek felfedezése előtt jelent meg. Ez empirikus, és nem kapcsolódik közvetlenül az atomok térbeli elrendezéséhez.

Abszolút konfiguráció szerint ( R / S )

Az R / S nómenklatúra jelenleg a legszélesebb körben használt, mert lehetővé teszi az enantiomer abszolút konfigurációjával jellemezhető . Ezt a röntgendiffrakciós elemzés felfedezése tette lehetővé , amely lehetővé teszi az atomok pontos térbeli elrendezésének meghatározását egy molekulában.

Ez a fajta nómenklatúra azon alapul, hogy az R vagy S jelölést egy királis szénatomhoz rendelik a hozzá kapcsolódó négy szubsztituens relatív helyzete alapján. Ugyanakkor minden egyes szubsztituensnél a rangot a Kahn-Ingold-Prelog szabályok szerint határozzuk meg , majd a molekulát úgy orientáljuk, hogy a junior szubsztituens a megfigyelőtől távolabb legyen, és a szenioritás csökkenésének iránya. a maradék három szubsztituens létrejön. Ha a szenioritás az óramutató járásával megegyező irányban csökken, akkor a szénatom konfigurációját R jelöli ( angolul  jobb  - jobb). Ellenkező esetben a konfigurációt S -vel jelöljük ( latin  sinister  - bal) [2] [3] .

Ha a vegyület csak egy királis centrumot tartalmaz, akkor a konfigurációját a név előtagként jelzi. Ha több sztereóközpont van a csatlakozásban, akkor mindegyik konfigurációját fel kell tüntetni.

R / S - A nómenklatúrának nincs közvetlen kapcsolata a (+ / -) - megjelölésekkel. Például az R - izomer lehet jobbra vagy balra forgató, a királis atomon lévő specifikus szubsztituensektől függően.

Relatív konfiguráció szerint (D/L)

A D/L-nómenklatúrát E. Fisher vezette be a monoszacharidok relatív konfigurációjának leírására. A két enantiomer formájában létező gliceraldehid konfigurációján alapul , amelyekből egymást követő szénlánc-hosszabbítási reakciókkal monoszacharid-származékok ( tetrózok , pentózok, hexózok stb.) nyerhetők. Mivel a glicerinaldehid sztereocentrumát nem befolyásolja a szénlánc meghosszabbítása, Fischer szerint minden cukorszármazék ugyanazt a relatív konfigurációs elnevezést kapja, mint az eredeti gliceraldehid. A gliceraldehid enantiomerjeit Fischer önkényesen jelölte ki.

Jelenleg a vegyületek szerkezetének meghatározására szolgáló modern módszerek lehetővé teszik a monoszacharidok konfigurációjának jellemzését anélkül, hogy összehasonlítanánk őket a glicerinaldehiddel. A d/l nómenklatúrát azonban hagyományosan megtartják a cukrok és aminosavak elnevezésében. A d vagy l jelölések egy adott vegyület Fischer-projekciójában az alsó sztereocentrum funkciós csoportjának (cukrok esetében hidroxil, aminosavak esetében aminocsoport) elhelyezkedéséhez kapcsolódnak . Ha a funkciós csoport a szénváztól balra található, akkor az ilyen enantiomert az l jellel jelöljük ( lat.  lævus - "baloldali", balkezes izomer), ha jobbra helyezkedik el, akkor ez a d - enantiomer ( lat.  dexter - "jobb", jobbkezes izomer ) [4] [5] . Példák az L- és D-izomerek szerkezeti kémiai képletekben való megjelenítésére:

A biológiában, a biokémiában és az orvostudományban hagyományosan gyakrabban használják a D- és L- elnevezést, mivel terminológiájukban a történelmi latin nyelvet használják.

Az enantiomerek fizikai tulajdonságai

Az enantiomerek fizikai tulajdonságaikban azonosak, például azonos forrás- vagy olvadáspontjuk , törésmutatójuk , sűrűségük stb. [6] Csak királis közeggel való kölcsönhatás során lehet őket megkülönböztetni, például fénysugárzással. A fényhullámot balra és jobbra körkörösen polarizált komponensként ábrázolhatjuk, amelyek az enantiomer közegben különböző fázissebességgel terjednek , aminek következtében a polarizációs sík elfordul . Ellentétes enantiomerekben (optikai antipódokban) egyik vagy másik cirkulárisan polarizált komponens nagyobb sebességgel rendelkezik, így az enantiomerek polarizációs síkjának forgási iránya ellentétes [7] [8] .

Az enantiomereket a fajlagos forgás mértékével jellemezzük, amelyet úgy számítunk ki, hogy a forgás mértékét osztjuk az optikai út hosszával és az enantiomer oldatának koncentrációjával.

Az enantiomerek kémiai tulajdonságai

Az enantiomerek hasonlóan viselkednek az akirális reagensekkel végzett kémiai reakciókban akirális környezetben. Ha azonban a reaktáns, katalizátor vagy oldószer királis, az enantiomerek reakcióképessége általában eltérő [9] . Tipikus példa a gyógyszervegyületek , amelyek kölcsönhatásba lépnek a szervezet királis összetevőivel ( fehérjékkel , enzimekkel , receptorokkal ). Jellemzően a gyógyszernek csak az egyik enantiomerje aktív, míg a másik enantiomer inaktív.

Az enantomerek biokémiai tulajdonságai

Racemates

A racemát enantiomerek ekvimoláris keveréke. Mivel az optikai forgatóképesség additív mennyiség, az egyik enantiomer forgását kompenzálja a második enantiomer forgása, a racém keverék teljes forgása pedig 0. Az IUPAC nómenklatúra szerint a racemátokat az előtagokkal (±) jelöljük. -, rac - (vagy racem -) vagy az RS és SR szimbólumok [10] .

A kémiai szintézis eredményeként általában racém keverékek képződnek. Egyedi enantiomerek vagy enantiomerben dúsított termékek előállításához sztereoszelektív szintézis vagy racemátok hasítási eljárásokat kell alkalmazni .

Példák

A gyulladáscsökkentő gyógyszer ibuprofén molekulájának egy sztereocentruma van a karboxilcsoport α-helyzetében , tehát két enantiomerként létezik. A kereskedelemben előállított ibuprofén racém keverék . Megállapították, hogy csak egy enantiomer, az ( S )-(+)-ibuprofen rendelkezik biológiai aktivitással. Míg optikai antipódja ( R )-(–)-ibuprofén inaktív a szervezetben. Ennek kapcsán kereskedelmi forgalomba került egy hasonló gyógyszer, amely enantiomertiszta ( S )-(+)-ibuprofen, ún. dexibuprofen. A további kutatások során kiderült, hogy az emberi szervezetben olyan izomeráz található , amely képes az inaktív ( R )-(–)-ibuprofent aktív ( S )-(+)- ibuprofénné alakítani [11] .

Egy másik példa a citalopram és az escitalopram antidepresszánsok . A citalopram ( R )-citalopram és ( S )-citalopram racém keveréke . Az escitalopram az egyedi ( S )-enantiomer. Az escitalopram hatásosabbnak bizonyult a depresszió kezelésében, mint az azonos dózisú citalopram [12] .

Lásd még

• Kiralitás
• Konfiguráció (kémia)
• diasztereomerek
• Kahn szabályai - Ingold - Prelog
• Racemate
• optikai tevékenység

Jegyzetek

1. ↑ IUPAC Gold Book - enantiomer . Letöltve: 2013. február 4. Az eredetiből archiválva : 2013. február 13.. (határozatlan)
2. ↑ Kahn, Dermer, 1983 , p. 156-159.
3. ↑ Potapov, 1988 , p. 21-23.
4. ↑ Potapov, 1988 , p. 28-30.
5. ↑ Rosanoff MA A sztereoizomerek Fischer-féle osztályozásáról  //  J. Am. Chem. szoc. - 1906. - Kt. 28 , sz. 1 . — P. 114–121 . - doi : 10.1021/ja01967a014 .
6. ↑ Iliel et al., 2007 , p. 46.
7. ↑ Trofimova T. I. Fizika tanfolyam . - M . : Felsőiskola, 1990. - S.  315 . — 478 p. - ISBN 5-06-001540-8 .
8. ↑ Sivukhin D.V. A fizika általános kurzusa. - 3. - M. : Fizmatlit, 2005. - T. IV. Optika. — S. 608-611. — 792 p. — ISBN 5-9221-0228-1 .
9. ↑ Potapov, 1988 , p. 35.
10. ↑ IUPAC Gold Book - racemate . Letöltve: 2013. február 5. Az eredetiből archiválva : 2012. október 11.. (határozatlan)
11. ↑ Tracy TS, Hall SD (R)-ibuprofen metabolikus inverziója. Az ibuprofenil-koenzim A epimerizációja és hidrolízise  (angol)  // Drug Metab. Dispos. - 1992. - 1. évf. 20 , sz. 2 . - P. 322-327 . — PMID 1352228 .
12. ↑ Azorin JM , Llorca PM , Despiegel N. , Verpillat P. Az escitalopram hatékonyabb, mint a citalopram a súlyos major depressziós rendellenesség  (fr.) kezelésében  // L'Encephale. - 2004. - 20. évf. 30, n o 2 . - P. 158-166. - doi : 10.1016/S0013-7006(04)95427-9 . — PMID 15107719 .

Irodalom

• Eliel E., Vylen S., Doyle M. A szerves sztereokémia alapjai = Basic Organic Stereochemistry / Per. angolról. Z. A. Bredikhina, szerk. A. A. Bredikhina. - M . : Binom. Tudáslaboratórium, 2007. - 703 p. — ISBN 978-5-94774-370-8 .
• Kahn R., Dermer O. Bevezetés a kémiai nómenklatúrába = Introduction to Chemical Nomenclature / Per. angolról. N. N. Shcherbinovskaya, szerk. V. M. Potapova, R. A. Lidina. - M . : Kémia, 1983. - 224 p.
• Potapov V. M. Sztereokémia. - M .: Kémia, 1988. - ISBN 5-7245-0376-X .