W przypadku związków posiadających w swoich cząsteczkach wiele atomów asymetrycznychatom asymetrycznyatomów asymetrycznych (dwa lub więcej), istnieje konieczność zanalizowania struktury tworzonych stereoizomerówstereoizomerystereoizomerów. Dlaczego? Okazuje się, że w wielu przypadkach stereoizomer, mimo iż posiada asymetryczny atom węgla, jest optycznie nieczynny. Wynika to z faktu posiadania płaszczyzny symetriipłaszczyzna symetriipłaszczyzny symetrii, co czyni ten stereoizomer cząsteczką achiralną. Taki izomer – po obrocie o 180° – nakłada się dokładnie na swoje odbicie lustrzane. Czyli jest to ten sam stereoizomer. Wówczas określa się go jako związek mezozwiązek mezozwiązek mezo.

Przykład 1

Przykładem związku z dwoma asymetrycznymi atomami węgla jest 2,3‑dichlorobutan.

Zgodnie ze wzorem 2Indeks górny nⁿ (gdzie n to liczba asymetrycznych atomów), który określa maksymalną, możliwą liczbę stereoizomerów, 2,3‑dichlorobutan powinien posiadać 4 stereoizomery, ponieważ zawiera dwa asymetryczne atomy węgla.

R155nJ2RGnbtn

Ilustracja przedstawia wzór: dwa atomy węgla, nad którymi są gwiazdki, łączą się - każdy z nich - na górze z atomem wodoru, na dole z atomem chloru, z boku z grupą metylową.

Określanie liczby stereoizomerów 2,3‑dichlorobutanu

Odpowiedzi na to pytanie poszukiwał Pasteur w swoich doświadczeniach. Kiedy zmieszał enancjomery kwasu winowego w stosunku molowym 1:1, wówczas zauważył,  że skoro każdy z enancjomerówenancjomeryenancjomerów skręca płaszczyznę polaryzacji światła o ten sam kąt, ale w przeciwnym kierunku, to mieszanina wykazuje zerową czynność optycznączynność optycznaczynność optyczną.

Powstała mieszanina została nazwana mieszaniną racemicznąmieszanina racemicznamieszaniną racemiczną lub racematem.

Ciekawostka

„Lek o nazwie talidomid jest interesującym, lecz tragicznym studium przypadku, dotyczącym znaczenia stereochemii w projektowaniu leków. Talidomid po raz pierwszy został wyprodukowany przez niemiecką firmę farmaceutyczną i przepisywany szeroko w Europie i Australii pod koniec lat 50‑tych jako środek uspokajający i lekarstwo na poranne mdłości u kobiet w ciąży. Wkrótce został uznany za przyczynę wyniszczających wad wrodzonych u dzieci, urodzonych przez kobiety, które go zażywały. Talidomid zawiera centrum chiralne, a zatem występuje w postaci dwóch enancjomerów. Był sprzedawany jako mieszanina racemiczna. Innymi słowy, mieszanina obu enancjomerów 50:50.

Chociaż naukowcy nadal nie są pewni, jak działa talidomid, dowody eksperymentalne sugerują, że tak naprawdę enancjomer R miał pożądane skutki medyczne, podczas gdy enancjomer S powodował wady wrodzone.

R1OtHmXemyfWS

Na ilustracji są dwa modele kulkowo‑pręcikowe i dwa wzory półstrukturalne. Po lewej stronie jest talidomid. Model składa się między innymi z dwóch sześcioczłonowych pierścieni. Model tworzy 13 szarych kulek, 10 białych, cztery czerwone i dwie niebieskie. Wzór półstrukturalny zbudowany jest między innymi z dwóch sześcioczłonowych pierścieni. Jeden z nich ma trzy wiązaniam podwójne i przylega do pięcioczłonowego pierścienia. Ten zawiera w swojej budowie między innymi atom azotu oraz dwa atomy tlenu połączone z pierścieniem wiązaniami podwójnymi. Pierścień pięcioczłonowy łączy się z drugim pierścieniem sześcioczłonowym za pośrednictwem atomu azotu (wiązanie tworzy przerywany trójkąt). Drugi pierścień sześcioczłonowy zawiera między innymi grupę NH oraz łączy się z dwoma atomami tlenu wiązaniami podwójnymi. Po prawej stronie ilustracji jest R‑talidomid. Model składa się między innymi z dwóch sześcioczłonowych pierścieni. Podobnie jak w modelu S‑talidomidu tworzy go 13 szarych kulek, 10 białych, cztery czerwone i dwie niebieskie. Wzór półstrukturalny również jest podobny do wzoru S‑talidomidu, z tym że atom azotu łączy się nieprzerywanym wiązaniem z pierścieniem.

Historycznie rzecz biorąc, talidomid nigdy nie został zatwierdzony do użytku w Stanach Zjednoczonych. Było to w dużej mierze zasługą wysiłków dr Frances Kelsey, specjalisty ds. Żywności i narkotyków, która ryzykując karierę naukową, zablokowała  zatwierdzenie talidomidu z powodu obaw związanych z brakiem odpowiednich badań bezpieczeństwa.”

Indeks dolny źródło: chem.libretexts.org licencja CC BY‑NC‑SA 3.0 Indeks dolny koniec_{źródło: chem.libretexts.org licencja CC BY‑NC‑SA 3.0}

Współcześnie istnieją precyzyjne metody rozdziału enancjomerów leków. Nie jest to jednak proste, ponieważ enancjomery posiadają te same właściwości fizyczne, a różnią się jedynie skręcalnością optyczną. Fakt ten sprawia, że proces rozdziału enancjomerów jest często bardzo kosztowny, a sprzedaż niekiedy bywa nieopłacalna.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Gorzynski Smith J., Organic Chemistry, Third Edition, New York 2011.

Hejwowska S., Marcinkowski R., Staluszka J., Chemia 2. Zakres rozszerzony, Gdynia 2011.

Kołodziejczyk A., Naturalne związki organiczne, Warszawa 2013.

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szmońska J., Chemia organiczna 2, Warszawa 2005.

McMurry J., Chemia organiczna, cz. 2, Warszawa 2010.