RACEMISK BLANDING: CHIRALITET, EKSEMPLER - KEMI - 2025

En racemisk blanding eller racemat er en sammensat af to enantiomerer i lige store dele, og som derfor er optisk inaktiv. Denne optiske aktivitet refererer til evnen for dine løsninger til at rotere, med uret eller mod uret, en stråle af polariseret lys, der bevæger sig gennem dem i en retning.

En enantiomer har evnen til at rotere polariseret lys, f.eks. Til venstre (venstrehåndet), så dens rene opløsning vil være optisk aktiv. Hvis enantiomeren, der drejer lys til højre (dextrorotatorisk), begynder at tilføjes til den, vil dens optiske aktivitet imidlertid falde, indtil den er inaktiveret.

Klynger af druer, der deler en slægtning med racemiske blandinger ud over etymologi. Kilde: Pexels.

Når dette sker, siges det, at der er lige store mængder af de levoratoriske og dextrorotatoriske enantiomerer; Hvis et molekyle roterer polariseret lys til venstre, annulleres dets virkning straks, når det "støder på" et andet molekyle, der roterer det til højre. Og så videre. Derfor vil vi have en racemisk blanding.

Den første observation af enantiomerisme blev foretaget af den franske kemiker Louis Pasteur i 1848, der studerede en blanding af enantiomeriske krystaller af vinsyre (på det tidspunkt kaldet racemic acid). Da denne syre kom fra de druer, der blev brugt til at fremstille vin, endte denne blanding med at blive anvendt på en generel måde for alle molekyler.

Sko og chiralitet

For det første, for at der skal være en racemisk blanding, skal der være to enantiomerer (normalt), hvilket indebærer, at begge molekyler er chirale, og at deres spejlbilleder ikke kan overlejres. Et par sko illustrerer dette perfekt: uanset hvor hårdt du prøver at lægge den venstre sko til højre, passer de aldrig.

Den højre sko afleder med andre ord polariseret lys til venstre; mens venstre sko bevæger sig mod højre. I en hypotetisk opløsning, hvor skoene er molekylerne, hvis der kun er lige, chirale sko, vil dette være optisk aktivt. Det samme vil ske, hvis der kun er venstre sko i løsningen.

Men hvis der er tusinde venstre sko blandet med tusind højre sko, er der en racemisk blanding, som også er optisk inaktiv, da de afvigelser, som lyset gennemgår i dets indre, annullerer hinanden.

Hvis det i stedet for sko var kugler, genstande, der er achirale, ville det være umuligt for racemiske blandinger af disse at eksistere, da de ikke engang ville være i stand til at eksistere som par af enantiomerer.

eksempler

Vinsyre

Enantiomerer af vinsyre. Kilde: Dschanz

At vende tilbage til vinsyre var dens racemiske blanding den første, der blev kendt. Det øverste billede viser dets to enantiomerer, der hver er i stand til at danne krystaller med "venstre" eller "højre" morfologiske ansigter. Pasteur lykkedes ved hjælp af et mikroskop og en streng indsats at adskille disse enantiomere krystaller fra hinanden.

Krystallerne af L (+) og D (-) enantiomererne viser hver for sig optisk aktivitet ved at aflede det polariserede lys til henholdsvis højre eller venstre. Hvis begge krystaller i lige molære forhold opløses i vand, opnås en optisk inaktiv racemisk blanding som et resultat.

Bemærk, at begge enantiomerer har to chirale kulhydrater (med fire forskellige substituenter). I L (+) ligger OH'erne bag planet dannet af kulstofskelettet og COOH-grupperne; mens de i D (-) er disse OH over planet.

De, der syntetiserer vinsyre, får en racemisk blanding. For at adskille L (+) enantiomeren fra D (-) er en chiral opløsning nødvendig, hvor denne blanding omsættes med en chiral base til frembringelse af diastereoisomere salte, der er i stand til at blive adskilt ved fraktioneret krystallisation.

Kinin

Strukturelt skelet af kininmolekylet. Kilde: Benjah-bmm27.

I eksemplet ovenfor for at henvise til en racemisk blanding af vinsyre er det normalt skrevet som (±) vinsyre. I tilfælde af kinin (øverste billede) vil det således være (±) -kinine.

Isomerismen af ​​kinin er kompleks: den har fire chirale kulhydrater, hvilket giver anledning til seksten diastereoisomerer. Interessant nok er to af dets enantiomerer (den ene med OH over planet og den anden under det) faktisk diastereoisomerer, da de adskiller sig i konfigurationerne af deres andre chirale kulhydrater (de i bicyclo med N-atomet).

Nu er det vanskeligt at bestemme, hvilken af ​​stereoisomererne af kinin vil aflede polariseret lys til højre eller til venstre.

Thalidomid

Thalidomid-enantiomerer. Kilde: Vaccinationist

Enantiomererne af thalidomid er vist ovenfor. Det har kun et chiralt kulstof: det, der er knyttet til nitrogenet, der forbinder begge ringe (den ene af phthalimid og den anden af ​​gluteramid).

I R-enantiomeren (med beroligende egenskaber) er phthalimidringen (den til venstre) orienteret over planet; mens du er i S-enantiomeren (med mutagene egenskaber) nedenfor.

Det er ikke kendt for øjeprocenten, hvilken af ​​de to, der afleder lyset til venstre eller højre. Hvad der er kendt, er, at en 1: 1 eller 50% blanding af begge enantiomerer danner den racemiske blanding (±) -talidomid.

Hvis du kun vil markedsføre thalidomid som et hypnotisk beroligende middel, er det obligatorisk at udsætte sin racemiske blanding for den allerede nævnte chirale opløsning på en sådan måde, at den rene R-enantiomer opnås.

1,2-epoxypropan

1,2-epoxypropan-enantiomerer. Kilde: Gabriel Bolívar.

I det øverste billede har du enantiomerparret med 1,2-epoxypropan. R-enantiomeren afbøjer polariseret lys til højre, mens S-enantiomeren afbøjer det til venstre; det første er (R) - (+) - 1,2-epoxypropan, og den anden er (S) - (-) - 1,2-epoxypropan.

Den racemiske blanding af de to bliver igen i et forhold på 1: 1 eller 50% (±) -1,2-epoxypropan.

1-phenylethylamin

Enantiomerer af 1-Phenylethylamin. Kilde: Gabriel Bolívar.

Ovenstående er vist en anden racemisk blanding dannet af de to enantiomerer af 1-Phenylethylamin. R-enantiomeren er (R) - (+) - 1-Phenylethylamin, og S-enantiomeren er (S) - (-) - 1-Phenylethylamin; man har methylgruppe, CH ₃, der peger ud af planet af den aromatiske ring, og den anden peger nedenunder.

Bemærk, at når konfigurationen er R, falder den undertiden sammen med det faktum, at enantiomeren roterer det polariserede lys til højre; den gælder dog ikke altid og kan ikke tages som en generel regel.

Endelig kommentar

Vigtigere end eksistensen eller ikke af de racemiske blandinger er deres chirale opløsning. Dette gælder især for forbindelser med farmakologiske virkninger, der afhænger af stereoisomerismen; det vil sige, en enantiomer kan være fordelagtig for patienten, mens den anden kan påvirke den.

Derfor bruges disse chirale opløsninger til at adskille de racemiske blandinger i deres bestanddele og således være i stand til at markedsføre dem som rene stoffer uden skadelige urenheder.

Referencer

1. Morrison, RT og Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5. udgave. Redaktionel Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10. udgave.). Wiley Plus.
4. Steven A. Hardinger. (2017). Illustreret ordliste for organisk kemi: racemisk blanding. Institut for Kemi & Biokemi, UCLA. Gendannes fra: chem.ucla.edu
5. Nancy Devino. (2019). Racemisk blanding: Definition & eksempel. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
6. James Ashenhurst. (2019). Stereokemi og chiralitet: Hvad er en racemisk blanding? Gendannes fra: masterorganicchemistry.com
7. John C. Leffingwell. (2003). Chiralitet og bioaktivitet I.: Farmakologi.. Gendannes fra: leffingwell.com