6.5: Мезосполуки

Last updated
Save as PDF

Page ID: 23659

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

Мета навчання

розпізнавати і класифікувати мезосполуки

Мезоз'єднання - це ахіральне з'єднання, яке має хіральні центри. Він накладається на його дзеркальне відображення і оптично неактивний, хоча містить два або більше стереоцентрів.

Вступ

Взагалі мезоз'єднання повинно містити два або більше однакових заміщених стереоцентрів. Також він має внутрішню площину симетрії, яка ділить з'єднання навпіл. Ці дві половинки відображають один одного внутрішнім дзеркалом. Стереохімія стереоцентрів повинна «скасувати». Тут це означає, що коли ми маємо внутрішню площину, яка розбиває з'єднання на дві симетричні сторони, стереохімія як лівої, так і правої сторони повинна бути протилежною один одному, а отже, в результаті оптично неактивна. Циклічні сполуки також можуть бути мезо.

Ідентифікація

Якщо А - мезоз'єднання, воно повинно мати два або більше стереоцентрів, внутрішню площину, а стереохімія повинна бути R і S.

Шукайте внутрішню площину, або внутрішнє дзеркало, що лежить між з'єднанням.
Стереохімія (наприклад, R або S) має дуже важливе значення для визначення того, чи є це мезосполукою чи ні. Як згадувалося вище, мезоз'єднання оптично неактивне, тому їх стереохімія повинна скасувати. Наприклад, R скасовує S в мезосполуці з двома стереоцентрами.

Мезо1 (1) .bmp

транс-1,2-дихлор-1,2-етандіол

Мезо2 (5) .bmp

(мезо) -2,3-дибромбутан

Поради: Цікава річ про одиночні зв'язки або sp3-орбіталі полягає в тому, що ми можемо обертати заміщені групи, які прикріплені до стереоцентру навколо, щоб розпізнати внутрішню площину. У міру обертання молекули її стереохімія не змінюється. Наприклад:

повернутий (1) .bmp

Інший випадок - коли ми обертаємо всю молекулу на 180 градусів. Обидві молекули нижче все ще мезо.

Пам'ятайте, внутрішня площина тут зображена на двох вимірах. Однак насправді це три виміри, тому пам'ятайте про це, коли ми ідентифікуємо внутрішнє дзеркало.

Приклад\(\PageIndex{1}\):

альт

1 має площину симетрії (горизонтальна площина, що проходить через червону ламану лінію) і, отже, є ахіральною; 1 має хіральні центри. Таким чином, 1 є мезосполукою.

Приклад\(\PageIndex{2}\):

альт

Ця молекула має площину симетрії (вертикальна площина, що проходить через червону ламану лінію перпендикулярно площині кільця) і, отже, є ахіральною, але має два хіральних центри. Таким чином, це мезоз'єднання.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Які з перерахованих нижче мезосполук:

С — 2,3-дибромбутан
D — 2,3-дибромпентан

Відповідь: Сполуки А і С є мезо.

Інші приклади мезосполук

Мезосполуки можуть існувати в багатьох різних формах, таких як пентан, бутан, гептан і навіть циклобутан. Вони не обов'язково повинні бути двома стереоцентрами, але можуть мати більше.

Мезо3 (1) .bmp

Хіральні центри в попередніх прикладах були різними. У випадку 2,3-дигідроксибутандіової кислоти, відомої як винна кислота, два хіральні центри мають однакові чотири замінники і еквівалентні. В результаті два з чотирьох можливих стереоізомерів цієї сполуки ідентичні завдяки площині симетрії, тому стереоізомерних винних кислот всього три. Два з цих стереоізомерів - енантіомери, а третій - ахіральний діастереомер, званий мезосполукою. Мезосполуки - ахіральні (оптично неактивні) діастереомери хіральних стереоізомерів. Дослідження ізомерних солей винної кислоти, проведені Луї Пастером в середині 19 століття, мали важливу роль у з'ясуванні деяких тонкощів стереохімії. Деякі фізичні властивості ізомерів винної кислоти наведені в наступній таблиці.

(+) -винна кислота:	[α] Д = +13º	м.п. 172 ºC
(—) -винна кислота:	[α] Д = —13º	м.п. 172 ºC
мезовинна кислота:	[α] Д = 0º	м.п. 140 ºC

Формули проекції Фішера дають корисне уявлення про конфігураційні зв'язки всередині структур цих ізомерів. На наступній ілюстрації між формулами, які мають співвідношення дзеркального зображення, проводиться дзеркальна лінія. Демонструючи ідентичність двох мезосполукових формул, пам'ятайте, що формулу проекції Фішера можна повертати на 180º в площині.

Аналіз оптичної активності

При спробі визначення оптичної активності мезоз'єднання за допомогою поляриметра індикатор не покаже (+) або (-). Це просто означає, що немає певного напрямку обертання поляризованого світла, ні леворотаторного (-), так і викривлення (+).

Ахіральні діастереомери (мезосполуки)

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Окрім мезо, існують також інші типи молекул: енантіомер, діастереомер та ідентичні. Визначте, чи є такі молекули мезо.

Відповідь: A C, D, E - мезосполуки.