5.10: Діастереомери та фізичні властивості

Last updated
Save as PDF

Page ID: 27877

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

У парі діастереомерів деякі хіральні центри однакові, а деякі протилежні. Молекула не є ні ідентичною, ні дзеркальним відображенням її діастереомера.

Трайтол - метаболіт, тісно пов'язаний з вуглеводами. D-треітол є енантіомером L-треітолу. Два неоднакові, але вони є дзеркальним відображенням один одного. Обидва з'єднання можуть кристалізуватися, утворюючи голчасті кристали. Обидва мають температури плавлення 88-89 ^o С. D-треоза має оптичне обертання [a] _D = - 4,0 (c, 7 в H ₂ O, але L-треоза має оптичне обертання [а] _D = + 4,6 (c, 6 в H ₂ O). Ви можете помітити, що ці два числа не зовсім протилежні, але якщо ви коли-небудь намагалися виміряти оптичне обертання самостійно, ви знаєте, що це досить добре.

Енантіомери мають ідентичні фізичні властивості, за винятком того, що оптичне обертання протилежне.

Клин і тире малюнок і проекція Фішера D-треітолу. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): D-треітол, зменшена форма третози.

Кульково-паликова модель D-треітолу, з внутрішніми гідроксигрупами на протилежних боках молекули. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Кульково-палична модель D-треітолу.

Ось інший анантіомер. Знову ж таки, проекція Фішера дозволяє дуже легко побачити різницю, але навігація вперед і назад між Фішером і клином-тире може бути складною. Модель з кулькою та палицею трохи обертається порівняно з моделлю D-Threose; подивіться, чи можу підтвердити, що це дійсно енантіомер.

L-треітол намальований у формі клина і тире і як проекція Фішера. — Малюнок\(\PageIndex{3}\):. L-треітол, енантіомер D-треітолу

Кульково-паликова модель L-треітолу, з обома внутрішніми гідроксигрупами на лівій стороні. — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Кульково-палична модель L-треітолу.

Перейдіть до анімації SC10.2. Тривимірна модель L-треітолу.

Еритрітол: мезоз'єднання

Еритрітол є діастереомером як до L-трерози, так і до D-трерози. Має один однаковий хіральний центр і один протилежний. Еритрітол являє собою тверду речовину з температурою плавлення 121 ^o С і без оптичного обертання. Еритрітол має властивості, які відрізняються від треітолу.

Еритрітол у формі клина і тире і як проекція Фішера. Внутрішні гідроксигрупи мають стереоцентри R на обох діаграмах. — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Еритрітол, діастереомер треітолу.

Кульково-паликова модель D-треітолу, що показує внутрішні гідроксигрупи по обидва боки молекули. — Малюнок\(\PageIndex{6}\): Кульково-палична модель D-треітолу.

Перейдіть до анімації SC10.3. Тривимірна модель еритрітолу.

Діастереомери мають різні фізичні властивості.
Вони не мають однакової загальної форми.
Вони поєднуються по-різному, і відчувають різні міжмолекулярні атракціони.

Той факт, що еритрітол містить хіральні центри, але не має оптичного обертання, є незвичайним. Еритрітол хіральний, але не оптично активний. Це особливий випадок, який називається мезосполукою.

Мезоз'єднання містить два однакових, протилежних хіральних центру.
Обертання плоскополяризованого світла скасовується між цими двома центрами, як і в рацемічної суміші.
Мезосполуки не оптично активні і не мають енантіомерів, тому що дзеркальне відображення мезоз'єднання є саме собою.

Можливо, легше побачити дзеркальну симетрію в еритрітолі, якщо вона знаходиться в менш стабільній конформації. У наступній моделі вуглецева магістраль утримується в згорнутому, затемненому конформації, а не звичайному зигзагоподібному, шаховому конформері. Ви можете помітити в анімації, що це дійсно те, що ми дивимося в проекції Фішера: хребет завжди керлінг від нас, з прикріпленими групами, які виступають на нас з обох боків. Тут верхня половина молекули - це всього лише відображення нижньої половини.

Затемнена конформація еритрітолу як кульково-палицевої моделі. Дві кінцеві групи CH2OH знаходяться на одній стороні молекули. Дві внутрішні гідроксигрупи знаходяться з лівого боку і обидві вказують на камеру. — Малюнок\(\PageIndex{7}\): Шарико-палиця модель еритрітолу в затемненій конформації.

Перейдіть до анімації SC10.4. Ще одна тривимірна модель еритрітолу.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Які абсолютні конфігурації кожного хірального вуглецю в:

Д-треітол?
L-треітол?
еритрітол?

Відповідь:: Д-треітол → 2R, 3S
Відповідь б:: Л- треітол → 2С, 3С
Відповідь c:: еритрит → 2S, 3R або 2R, 3S (мезоз'єднання)

Вправа\(\PageIndex{2}\)

У задачі\(\PageIndex{1}\)., Ви повинні були пронумерувати вуглеці, що відповідають кожному хіральному центру, коли ви позначали абсолютну конфігурацію. Як ви дізналися, з якого кінця ланцюга почати відлік?