Przeczytaj
Forma mezo
W przypadku związków posiadających w swoich cząsteczkach wiele atomów asymetrycznychatomów asymetrycznych (dwa lub więcej), istnieje konieczność zanalizowania struktury tworzonych stereoizomerówstereoizomerów. Dlaczego? Okazuje się, że w wielu przypadkach stereoizomer, mimo iż posiada asymetryczny atom węgla, jest optycznie nieczynny. Wynika to z faktu posiadania płaszczyzny 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 mezo.
Jaka jest maksymalna liczba stereoizomerów dla danego związku?
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.
Określanie liczby stereoizomerów 2,3‑dichlorobutanu
Mieszanina racemiczna
Co się stanie, jeżeli zmieszane zostaną ze sobą dwa enancjomery danego związku w tym samym stosunku molowym?
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 enancjomerówenancjomerów skręca płaszczyznę polaryzacji światła o ten sam kąt, ale w przeciwnym kierunku, to mieszanina wykazuje zerową czynność optycznączynność optyczną.
Powstała mieszanina została nazwana mieszaniną racemicznąmieszaniną racemiczną lub racematem.
Mieszanina racemiczna to równomolowa mieszanina enancjomerów danego związku (formy prawoskrętnej (+) oraz lewoskrętnej (-), która nie skręca płaszczyzny światła spolaryzowanego). Zgodnie z zaleceniami IUPAC mieszaninę racemiczną oznacza się stosując skrót (rac), np. kwas (rac)-2,3‑dihydroksybutanodiowy (kwas (rac)-winowy).
„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.
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 koniecźródło: 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
zdolność do skręcania płaszczyzny polaryzacji światła o określony kąt
(gr. cheír „ręka”) cecha obiektów chemicznych, polegająca na tym, że cząsteczka wyjściowa nie pokrywa się ze swoim odbiciem w płaskim zwierciadle, nie można ich nałożyć na siebie na drodze obrotu ani translacji
tzw. atom chiralny, jest to atom pierwiastka połączony z czterema różnymi podstawnikami, oznaczany jest symbolem gwiazdki (*), najczęściej jest to atom węgla
izomery przestrzenne, które różnią się ułożeniem atomów w przestrzeni
(gr. enantios „przeciwne, odwrotne”, meros „fragment”) izomery optyczne, które mają się do siebie tak, jak przedmiot do swego odbicia w zwierciadle płaskim i tworzą parę nienakładalnych na siebie cząsteczek chemicznych; posiadają te same właściwości fizyczne; skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego o tę samą wartość kąta, ale w przeciwnym kierunku
stereoizomery, które nie są własnymi odbiciami lustrzanymi
forma mezo, związek achiralny, który posiada wiele centrów chiralnych oraz płaszczyznę symetrii
(łac. acidum racemicum „kwas winogronowy”) racemat, równomolowa mieszanina enancjomerów: odmiany prawoskrętnej (+) i lewoskrętnej (-), która nie wykazuje czynności optycznej
płaszczyzna, która przecina przedmiot, cząsteczkę w taki sposób, że jedna połowa przedmiotu (cząsteczki) stanowi dokładne odbicie lustrzane drugiej połowy
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.