Διαφορά μεταξύ εναντιομερών και διαστερεομερών Διαφορά μεταξύ
Η πρόκληση πολλών φοιτητών χημείας που μελετούν τη στερεοχημεία προκύπτει από τη διάκριση μεταξύ εναντιομερών και διαστερεομερών. Αυτές είναι κοινές μοριακές ενώσεις με διαφορετικά χαρακτηριστικά, παρά το γεγονός ότι είναι τα στερεοϊσομερή - ενώσεις με τον ίδιο μοριακό και συντακτικό τύπο αλλά με διαφορετικό προσανατολισμό των ατόμων. Αυτό το άρθρο θα επεξεργαστεί τη διαφορά μεταξύ αυτών των δύο κοινών ενώσεων για να σας διαφωτίσει.
Πρώτον, τι είναι η στερεοχημεία; Είναι η μελέτη της χωρικής διαρρύθμισης των ατόμων σε μια ένωση. Τα εναντιομερή και τα διαστερεομερή είναι μέρος στερεοϊσομερών - ίδιος δομικός και μοριακός τύπος με διαφορετική διάταξη των ατόμων σε κάθε μία. Σημειώστε ότι τα στερεοϊσομερή μπορούν να περιλαμβάνουν πολλές ενώσεις εκτός από τα εναντιομερή και διαστερεομερή. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν τους διαμορφωτές και τα ατροπισομερή. Μεταξύ άλλων, εστιάζουμε στα διαστερεομερή και τα εναντιομερή.
Ποια είναι τα εναντιομερή;
Αυτά είναι τα χειρόμορφα μόρια που είναι αντικατοπτρισμένα μεταξύ τους και δεν είναι υπερτιθέμενα. Ένα χειρόμορφο μόριο έχει μια εικόνα που δεν είναι η ίδια με την εικόνα του καθρέφτη και χαρακτηριστικά χαρακτηρίζεται από ένα κέντρο άνθρακα με 4 διαφορετικά άτομα συνδεδεμένα σε αυτό. Αυτά τα άτομα πρέπει να είναι χημικά διακριτά για ένα μόριο που χαρακτηρίζεται ως χειρόμορφο και επομένως εναντιομερές. Ο τετραεδρικός άνθρακας στον οποίο συνδέονται τα διαφορετικά άτομα ονομάζεται στερεοκέντερ. Δείτε τη διαφορά παρακάτω μεταξύ ενός άνθρακα που θεωρείται χειρόμορφος και αυτός που δεν είναι κατάλληλος.
Εικόνα 1: Μια απεικόνιση χειρόμορφου και μη χειρόμορφου μορίου [1]
Επειδή υπάρχει μια μικρή διαφορά στην χωρική διάταξη των ατόμων των μορίων εναντιομερών, το
Cahn- Ingold-Prelog . Τα δύο μόρια έχουν τον ίδιο τύπο και τη δομή των ατόμων έτσι ώστε να τα ταυτοποιήσουμε, πρέπει να επισημάνουμε το S και το άλλο R, ανάλογα με τη διαμόρφωση κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού των ατόμων από τη χαμηλότερη ατομική μάζα στην υψηλότερη ατομική μάζα. Για παράδειγμα, ένας μοχλός στερεοκέντρου με βρώμιο, χλώριο, φθόριο και υδρογόνο που συνδέονται αντίστοιχα δεξιόστροφα, το μόριο θα λάβει ένα R και εάν αντίθετα προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού, το μόριο θα λάβει ένα S επειδή το βρώμιο έχει την υψηλότερη ατομική μάζα και υδρογόνο το χαμηλότερο. Η διάταξη αυτών των ατόμων βοηθά πραγματικά να προσδιοριστούν οι ιδιότητες του μορίου. Εξετάστε τις παρακάτω δομές βρωμοχλωροφθορομεθανίου:
Είναι προφανές ότι ο προσανατολισμός του υδρογόνου και του φθορίου είναι διαφορετικός αλλά της ίδιας μοριακής ένωσης. Ανεξάρτητα από το πόσες φορές μπορείτε να περιστρέψετε το δεξί μόριο, δεν θα έχει ποτέ τον ίδιο προσανατολισμό με το αριστερό μόριο.Εάν, για παράδειγμα, προσπαθήσετε να εναλλάξετε το Φθόριο και το Υδρογόνο γύρω, το Βρώμιο και το Χλώριο θα αλλάξουν επίσης τις θέσεις τους. Αυτό εξηγεί σαφώς τις έννοιες των μη εναποθέσεων και των κατοπτρικών εικόνων των εναντιομερών.
Για να ονομάσουμε τα μόρια, το χειρόμορφο (στερεοκέντρος) δέχεται ένα γράμμα S ή R. Τα συστατικά, έτσι το φθόριο, το χλώριο, το βρώμιο, σημαίνονται από υψηλή έως χαμηλή ατομική μάζα αποδίδοντας 1, 2, 3. Το βρώμιο είναι το υψηλότερο είναι το 1, το Χλώριο 2 και το Φθόριο 3. Εάν η περιστροφή είναι 1 προς 3 κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού, τότε το χειροειδές κέντρο ονομάζεται R, αν αντιστρόφως, τότε S. Έτσι λειτουργεί το σύστημα Cahn-Ingold-Prelog εναντιομερή μεταξύ τους. Γίνεται απλό όταν εργαζόμαστε με ένα χειραλικό κέντρο με 4 μοναδικούς υποκαταστάτες συνδεδεμένους σε αυτό. Ένα εναντιομερές μπορεί να έχει περισσότερα από 2 χειρομορφικά κέντρα.
Τα μόρια των εναντιομερών είναι διακριτά από την άποψη της χωρικής διαμόρφωσης των ατόμων, αλλά μοναδικά έχουν τις ίδιες χημικές και φυσικές ιδιότητες. Τούτου λεχθέντος, έχουν τα ίδια σημεία τήξης, σημεία βρασμού και πολλά άλλα ακίνητα. Οι διαμοριακές δυνάμεις τους είναι ίδιες - αυτό εξηγεί τις ίδιες ιδιότητες. Αλλά οι οπτικές τους ιδιότητες είναι διαφορετικές επειδή περιστρέφουν το πολωμένο φως σε αντίθετες κατευθύνσεις, αν και σε ίσες ποσότητες. Αυτή η διαφορά στις οπτικές ιδιότητες διακρίνει τα μόρια εναντιομερούς.
Τι είναι τα διαστερεομερή;
Αυτές είναι οι στερεοϊσομερείς ενώσεις με μόρια που δεν είναι αντικατοπτριστικές εικόνες ενός άλλου και δεν είναι υπερτιθέμενα. Το τέλειο παράδειγμα διαστερεομερών είναι όταν εξετάζετε τις δομές cis και trans ισομερούς. Δείτε τις δομές cis-2-βουτενίου και trans-2-βουτενίου παρακάτω:
Οι ενώσεις είναι ίδιες, αλλά η διάταξη είναι διαφορετική και δεν είναι οι εικόνες καθρέφτη η μία από την άλλη. Όταν το CH
3 είναι στην ίδια πλευρά, η ένωση είναι cis και όταν η άλλη ανταλλάσσεται με το άτομο υδρογόνου, ονομάζουμε την ένωση trans. Αλλά οι δομές cis και trans δεν είναι τα μόνα παραδείγματα διαστερεομερών. Υπάρχουν πολλά από αυτά τα μόρια, εφ 'όσον επιδεικνύουν τις χωρικές διευθετήσεις ατόμων που δεν είναι καθρέφτες εικόνες ο ένας τον άλλον και που δεν είναι superperimposable. Σε αντίθεση με τα εναντιομερή, τα διαστερεομερή έχουν διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες. Τα διαστερεομερή έχουν δύο στερεοκέντρους όπου η άλλη μοριακή δομή μπορεί να μιμείται τις διαμορφώσεις εναντιομερών ενώ η άλλη έχει την ίδια διαμόρφωση. Αυτό είναι που τις διακρίνει από τα εναντιομερή, διότι δεν υπάρχει τρόπος με τον οποίο αυτές οι δομές μπορούν να είναι αντικατοπτριστικές εικόνες ενός άλλου.
Ο κατωτέρω πίνακας θα επισημάνει τις βασικές διαφορές μεταξύ των εναντιομερών και των διαστερεομερών με τη μορφή καρυδίων:
Εναντιομερή
| Διαστερεομερή | Είναι εικόνες καθρέφτη η μία από την άλλη και δεν είναι επάλληλες |
| Δεν είναι εικόνες καθρέπτη η μία από την άλλη και δεν είναι επάλληλες | Οι μοριακές τους δομές συχνά σχεδιάστηκαν με R και S για να τις διακρίνουν. |
| Ένα μόριο μιμείται τις δομές του εναντιομερούς ενώ το άλλο έχει την ίδια διαμόρφωση.Επομένως, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε την ονομασία για να τις διαφοροποιήσετε. | Έχουν τις ίδιες χημικές και φυσικές ιδιότητες αλλά διαφορετικές οπτικές ιδιότητες |
| Έχουν διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες | Έχουν έναν ή περισσότερους στερεοκέντρους |
| Έχουν δύο στερεοκεντρητές | Όλα τα εναντιομερή έχουν ενεργή οπτική ενεργότητα αν και περιστρέφουν το φως σε αντίθετες κατευθύνσεις. Εκείνοι που περιστρέφοντας το φως αριστερόστροφα είναι γνωστοί ως αριστερόστροφα, και εκείνοι που περιστρέφονται δεξιόστροφα είναι γνωστοί ως δεξιόστροφοι. Αλλά όταν το άλλο έχει τα ίδια περιστροφικά και δεξιόστροφα ποσά περιστροφής, θεωρείται ένα μείγμα αγώνων και επομένως οπτικά ανενεργό. |
| Όχι όλα τα διαστερεομερή έχουν οπτική δραστηριότητα | Τυλίξτε! |
Τα εναντιομερή και τα διαστερεομερή είναι στερεοϊσομερή με τον ίδιο μοριακό και δομικό τύπο αλλά διαφορετική διάταξη / διαμόρφωση των ατόμων που δημιουργούν τις δομές τους. Έχουμε δει ότι τα μόρια εναντιομερούς είναι οι καθρέφτες εικόνες μεταξύ τους και τα διαστερεομερή δεν είναι καθρέφτες. Και τα δύο μόρια δεν είναι υπερτιθέμενα.
Τα εναντιομερή έχουν τις ίδιες χημικές και φυσικές ιδιότητες αλλά διαφέρουν στις οπτικές ιδιότητες επειδή μερικές περιστρέφουν το πολωμένο φως σε αντίθετες κατευθύνσεις. Από την άλλη πλευρά, δεν έχουν όλα τα διαστερεομερή την οπτική δραστηριότητα.
Έχουμε επίσης δει πώς η ονομασία των δομών των εναντιομερών ξεδιπλώνεται με το σύστημα ονομασίας R και S που αποδίδεται με βάση την ατομική μάζα των υποκαταστατών που συνδέονται με το χειρόμορφο κέντρο. Στα διαστερεομερή, μόνο μία δομή έχει τη διαμόρφωση R και S ενώ η άλλη έχει τις ίδιες διαμορφώσεις. Αυτό τους διακρίνει από τις εικόνες καθρεφτών εναντιομερών.
