Dowiedzieliśmy się już, że obecność centrum stereogenicznego daje nam kolejne możliwości izomerii, a konkretnie izomerii w przestrzeni − stereoizomerii. Musimy je zatem jakoś pogrupować, ale nie ma się co martwić, ten podział będzie całkiem przyjemny.
1. Enancjomery to lustrzane odbicia
Enancjomery są jak Twoje dłonie, prawa i lewa. Są one względem siebie lustrzanymi odbiciami i co istotne, nie da się nałożyć na siebie lewej i prawej dłoni, co najłatwiej zrozumieć poprzez fakt, że nie założysz lewej (narciarskiej) rękawiczki na prawą dłoń i odwrotnie, bo to nie są te same ręce.
Taką próbę nałożenia lewej rękawiczki na prawą rękę[1] widzieliśmy już wcześniej na cząsteczce CHFClBr.
Zauważ ważną rzecz − nie można mówić o jednym enancjomerze nie podając kontekstu. Wynika to z samej definicji, przecież enancjomer to lustrzane odbicie, więc musimy wiedzieć do czego to lustro przyłożyć, prawda ?
Na maturze enancjomery obowiązują jedynie w formie projekcji Fischera, a o tym przeczytasz za chwilę w punkcie 3.
2. Diastereoizomer to najlepsza definicja na świecie
Ahh… Gdyby tylko wszystkie definicje były takie jak ta…
Diastereoizomery to takie izomery przestrzenne (stereoizomery), które nie są enancjomerami. Serio, taka jest oficjalna definicja.
Prawda, że przyjemnie ?
Co jest istotne, to fakt, że o diastereoizomerach będziemy mówić wtedy, gdy w cząsteczce znajdą się co najmniej dwa centra chiralności (stereogeniczne), co daje łącznie cztery możliwe stereoizomery do narysowania. Jeśli jest tylko jedno centrum, to są dwa możliwe stereoizomery i są to względem siebie lustrzane odbicia, czyli są to enancjomery.
Analogia z dłońmi jest akurat bardzo fajna, bo tak jak enancjomery można by porównać do dwóch Twoich dłoni (lewa i prawa), to diastereoizomery można określić jako dwie prawe lub lewe dłonie, ale różnych osób.
3. Enancjomery i diastereoizomery w projekcji Fischera
Rozpoznawanie enancjomerów na projekcji Fischera jest bardzo proste, o ile ogarniasz czym jest odbicie lustrzane. A jeżeli coś nie jest lustrzanym odbiciem, to po prostu jest to para diastereoizomerów!
A teraz zobaczmy na diastereoizomery. W czerwone kółka (dla przejrzystości rysunku) zaznaczono atomy, które można śledzić, aby zauważyć jak stworzyć diastereoizomery na projekcji Fischera.
4. Enancjomery vs diastereoizomery − porównanie właściwości
Enancjomery | Diastereoizomery |
Są swoimi lustrzanymi odbiciami. | To te, które nie są swoimi lustrzanymi odbiciami. |
Mają takie same właściwości fizyczne (temperatury topnienia i wrzenia). | Mają inne właściwości fizyczne (temperatury topnienia i wrzenia). |
Różnią się kierunkiem skręcaniapłaszczyzny światła spolaryzowanego[2]. | Tak samo skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego. |
Ciężko je rozdzielić na pojedynczeenancjomery z mieszaniny. | Łatwo je rozdzielić na pojedynczediastereoizomery z mieszaniny. |
Mogą mieć różne działanie biologiczne[3] | Mają inne działanie biologiczne. |
5. Honorable mention − racemat
Racemat czy też mieszanina racemiczna to równomolowa (czyli po 50%) mieszanina enancjomerów. Może ona powstać na przykład podczas addycji HCl czy HBr do alkenów[4].
[1] Spora część z Was pewnie gdzieś tam myśli o medycynie, więc już teraz Wam zrobię podstawy anatomii. Nie mówi się ręka, tylko kończyna górna! Tak samo na anatomii nie istnieje noga, tylko kończyna dolna.
[2] Kierunek skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego to fundamentalna różnica obu enancjomerów. Jeden z nich będzie skręcał w prawo (prawoskrętny), a drugi w lewo (lewoskrętny). Samo w sobie to doświadczenie mówi nam o tym, że cząsteczka jest aktywna optycznie, czyli że posiada centrum stereogeniczne (w uproszczeniu, bo są od tego wyjątki).
[3] To jest akurat mega, mega ciekawe moim zdaniem. Być może na biologii słyszałeś o modelu klucza i zamka w kontekście enzymów. W skrócie chodzi o to, że cząsteczka białka musi idealnie pasować do danego miejsca, aby coś się zadziało. Podobnie jest z cząsteczkami leków, które też muszą być w dokładnie takim samym ułożeniu przestrzennym, aby wywołać efekt.
Tak było ze słynną aferą z talidomidem, gdzie jeden ze stereoizomerów był lekiem, a drugi powodował poważne wady płodów. Czasem różnica może być w zapachu, na przykład jedna z przestrzennych wersji pachnie pomarańczą, a jego lustrzane odbicie to zapach cytryny. No przyznaj, że to jest ciekawe!
[4] Co ciekawe, da się to nawet wyjaśnić, dlaczego akurat w tej reakcji tworzy się racemat, ale po pierwsze jeszcze do tego nie doszliśmy (na razie nie omawiamy reakcji chemicznych, zajmujemy się samym językiem chemii organicznej), a po drugie to i tak wykracza poza maturę.
2 komentarzy
„Tak było ze słynną aferą z talidomidem, gdzie jeden ze stereoizomerów był lekiem, a drugi powodował poważne wady płodów.”
Wow! Czytałam już kiedyś o tej sprawie, ale nie z chemicznego punktu widzenia i nigdy bym nie wpadła na to że kryje się za tym wszystkim izomeria!
ps. Uwielbiam wszystko to co Pan tu tworzy! Zawsze miło się czyta i czegoś nowego dowiaduje 🙂
Bardzo dziękuję za miłe słowa!
Trzeba przyznać, że stereochemia jest naprawdę ciekawa, aczkolwiek nie jest to najprzyjemniejszy dział do nauki, bo trochę wyobraźni przestrzennej tutaj nie zaszkodzi 🙂