Stereocenter

Cząsteczka ze stereocentrum (centralny atom węgla C): dwa enancjomery w lustrzanym odbiciu nie mogą się pokrywać. Różnią się one określonymi właściwościami fizycznymi i mogą mieć różny wpływ na układy fizjologiczne
Stereocenters
Przykład ze stereocentrum
Dwuwymiarowa prezentacja 3-metyloheksanu mającego centrum chiralności na atomie węgla (z niebieską gwiazdką ( 1/2 cala )).
Przykład z dwoma stereocentrami
Dwuwymiarowa prezentacja 2-bromo-4-metyloheksanu z dwoma stereocentrami na atomach węgla (każde zaznaczone niebieskimi gwiazdkami ( ✱ )).

W stereochemii punkt w cząsteczce z zestawem podstawników w takim układzie przestrzennym, że nie można go doprowadzić do zgodności z układem lustrzanego odbicia nazywany jest stereocentrum (również centrum chiralności lub centrum stereogeniczne / atom ) .

Stereocentrum niekoniecznie musi pokrywać się z atomem , ale może również leżeć między kilkoma atomami (patrz poniżej: wiązanie podwójne).

formować

Powszechną formą stereocentrum jest asymetrycznie podstawiony atom węgla, który ma cztery różne podstawniki, np. B. atom wodoru (H), rodnik metylowy (CH 3 ), rodnik etylowy (CH 2 CH 3 ) i rodnik propylowy (CH 2 CH 2 CH 3 ). W tym kontekście często stosuje się formalnie nieprawidłowe oznaczenie asymetrycznego atomu węgla . Jednak określenie to ma kształt historyczny i sięga do Jacobus Henricus van 't Hoff .

Termin podstawnik należy interpretować szeroko i obejmuje również wolne pary elektronów . Dlatego nie tylko cztero-wiązaniowe, tetraedrycznie skoordynowane atomy węgla lub czwartorzędowe związki amoniowe typu aminowego mogą być centrami chiralności, ale także piramidalne skoordynowane atomy. B. atomy azotu w aminach z zawadą przestrzenną , atomy fosforu w fosfinach lub atomy siarki w sulfotlenkach .

Wiązanie podwójne może również stanowić chiralne, jest następnie dalej stereogenicznego wiązanie podwójne. Zgodnie z konwencją Cahna-Ingolda-Preloga otrzymane dwa stereoizomery są oznaczone jako ( E ) (z E ntgegen) lub ( Z (z) Z ogether).

Gwiazdka jest zwykle używana do oznaczenia stereocentrum we wzorach strukturalnych . Jednak IUPAC nie zaleca tego oznaczenia, chyba że znaczenie gwiazdy jasno wynika z podanego kontekstu. Nomenklatura w konfiguracji stereocentrum opiera się na konwencji Cahna-Ingolda-Preloga .

Podczas gdy pojedyncze stereocentrum zawsze skutkuje chiralną cząsteczką, obecność kilku stereocentrów niekoniecznie prowadzi do struktury chiralnej. Jeśli w cząsteczce znajduje się kilka stereocentrów w odbiciu lustrzanym, oznacza to, że istnieje achiralny związek mezo .
Odwrotnie, istnieją również związki chiralne bez centrum chiralności, które następnie mają chiralność osiową , helikalną lub płaską .

Istnieją stereoizomery związków ze stereocentrami . Jeśli stereoizomery są wzajemnymi odbiciami lustrzanymi, nazywa się je enancjomerami , w przeciwnym razie określa się je jako diastereomery .

Stereocentry mogą być tworzone specyficznie ( stereospecyficzność ) lub preferencyjnie ( stereoselektywność ) w reakcjach chemicznych . Reakcje, w których możliwe konfiguracje stereocentrum są tworzone z równą częstotliwością, nazywane są stereospecyficznymi.

numer

Dwie diastereomeryczne pary enancjomerów na przykładzie 2-bromo-4-metyloheksanu. Dodatkowe stereocentry utworzyłyby dodatkowe pary enancjomerów.

Liczbę maksymalnych możliwych stereoizomerów cząsteczki można obliczyć z liczby jej stereocentrów:

Cząsteczka z n stereocentrami ma 2 n stereoizomerów. 2 n stereoizomerów tworzy 2 n-1 par enancjomerów, które są wzajemnie diasteromeryczne.

Struktura 2-bromo-4-metyloheksanu (n = 2 stereocentry) pokazana po prawej ma zatem 2 2  = 4 różne stereoizomery. Tworzą one 2 2-1  = 2 pary enancjomerów, które są względem siebie diastereomeryczne.

Rzeczywista liczba stereocentrów może być niższa, na przykład przez związki mezo lub przez połączenia między stereocentrami, jak jest to możliwe w przypadku heterocykli .

Indywidualne dowody

  1. ↑ Wpis o centrum chiralności . W: IUPAC Compendium of Chemical Terminology („Złota Księga”) . doi : 10.1351 / goldbook.C01060 Wersja: 2.1.5.
  2. ^ Karl-Heinz Hellwich: Stereochemia: podstawowe pojęcia . Springer-Verlag, Heidelberg, Berlin 2002, ISBN 3-540-42347-8 , s. 21 .
  3. ^ Peter J. Ramberg: Struktura chemiczna, układ przestrzenny: wczesna historia stereochemii, 1874-1914 . Ashgate Publishing, Aldershot 2003, ISBN 0-7546-0397-0 , s. 57 ( ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book).
  4. ↑ Ursula Bünzli-Trepp: Systematyczne nazewnictwo chemii organicznej, metaloorganicznej i koordynacyjnej: Wytyczne dotyczące streszczeń chemicznych i zalecenia Iupac oraz wiele nazw zwyczajnych . EPFL Press, 2007, ISBN 978-1-4200-4615-1 ( strona 560 w wyszukiwarce książek Google).
  5. ↑ a b Paula Yurkanis Bruice: Organic Chemistry: Study compact . Pearson Deutschland GmbH, 2011, ISBN 978-3-86894-103-6 ( strona 131 w wyszukiwarce książek Google).
  6. ↑ Jonathan Brecher: Standardy graficznej reprezentacji diagramów struktury chemicznej (zalecenia IUPAC 2008) . W: Pure Appl. Chem. Band 80 , nie. 2 , 2008, s. 277-410 , doi : 10.1351 / pac200880020277 .
  7. ↑ Gerhard Hilt, Peter Rinze: Staż chemiczny dla lekarzy . Springer, 2012, ISBN 978-3-8348-0667-3 ( strona 153 w wyszukiwarce książek Google).