Στο πρώτο μέρος, το οποίο μπορείτε να βρείτε εδώ, είχαμε καταλήξει στο συμπέρασμα πως η κάθε ένωση που περιέχει στερεογονικό κέντρο, ή αλλιώς ασύμμετρο άτομο C (δηλαδή άτομο C που ενώνεται με τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες), θα εμφανίζεται στο χώρο με δύο διαφορετικές διευθετήσεις.

Έτσι παραδείγματος χάριν, η ισοπεντανόλη (ή πιο επίσημα, 2-μεθυλο-1-βουτανόλη) απαντάται στις εξής δύο διαφορετικές μορφές:

(με αστερίσκο συμβολίζουμε τον ασύμμετρο άνθρακα)

Προφανώς χρειαζόμαστε έναν τρόπο για να μπορούμε να διακρίνουμε αυτές τις δυο μορφές, καθώς τις ονομάζουμε. Έτσι, προέκυψε η R/S ονοματολογία των δύο αυτών μορφών-διαμορφώσεων.

Διαμορφώσεις R/S

Σύμφωνα με αυτό το σύστημα, εφαρμόζουμε κάποιους κανόνες (κανόνες προτεραιότητας Cahn – Ingold – Prelog) για να καθορίσουμε τις «προτεραιότητες» των τεσσάρων υποκαταστατών, με τους οποίους ενώνεται το στερεογονικό κέντρο. Στη συνέχεια, με βάση τις σχετικές θέσεις και την προτεραιότητα των υποκαταστατών, ονομάζουμε το στερεογονικό κέντρο ως R ή S.

Αναλυτικότερα:

  • Σύμφωνα με τους κανόνες αυτούς, εξετάζουμε τα άτομα που συνδέονται με τον ασύμμετρο C. Τα άτομα λαμβάνουν προτεραιότητα ανάλογα με τον ατομικό τους αριθμό.

Για παράδειγμα, σε αυτήν την ένωση (1-χλωρο-1-αιθανόλη):

Όπως βλέπουμε, πρέπει να συγκρίνουμε τους ατομικούς αριθμούς ανάμεσα σε χλώριο, οξυγόνο, άνθρακα, υδρογόνο. Η αντίστοιχη σειρά είναι : Cl>O>C>H, και οι προτεραιότητες καθορίζονται ανάλογα! Σχηματικά:

Εάν κάποια από τα άμεσα συνδεόμενα στον C άτομα είναι ίδια, με τον ίδιο τρόπο εξετάζουμε τα αμέσως επόμενα άτομα μέχρι να βρούμε την προτεραιότητα.

Παραδείγματος χάριν η ισοπεντανόλη, της οποίας τη δομή είδαμε σε παραπάνω σχήμα. Βλέπουμε πως ο ασύμμετρος C ενώνεται με 3 άνθρακες και 1 υδρογόνο. Από εδώ μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το υδρογόνο θα έχει τη χαμηλότερη προτεραιότητα, όμως δε μπορούμε να γνωρίζουμε την προτεραιότητα των άλλων υποκαταστατών. Έτσι εξετάζουμε το αμέσως επόμενο άτομό τους. Ο «αριστερός» άνθρακας ενώνεται με άνθρακα, ο «μεσαίος» με υδρογόνα, και ο «δεξιός» με οξυγόνο. Ο τελευταίος, λοιπόν, θα είναι και αυτός με τη μεγαλύτερη προτεραιότητα (ως προς τους ατομικούς αριθμούς ισχύει O>C>H).

Έτσι:

  • Εάν τώρα κάποιος υποκαταστάτης περιέχει διπλό ή τριπλό δεσμό, θεωρούμε αυτόν τον δεσμό σαν δεσμό με ξεχωριστό άτομο.

Έτσι, ένα άτομο C του υποκαταστάτη που σχηματίζει διπλό ή τριπλό δεσμό, το θεωρούμε ότι σχηματίζει δύο απλούς ή τρεις απλούς αντίστοιχα.

Στο παρακάτω σχήμα βλέπουμε με τι ισοδυναμούν διάφοροι συχνά χρησιμοποιούμενοι πολλαπλοί δεσμοί.

Αφού βρήκαμε την προτεραιότητα των υποκαταστατών, σχεδιάζουμε την τρισδιάστατη απεικόνιση της ένωσης. Επικεντρωνόμαστε στον ασύμμετρο C. Λόγω όσων αναφέραμε στο πρώτο μέρος, η γεωμετρία του θα είναι τετραεδρική.

  • Αρχικά, τοποθετούμε τον υποκαταστάτη με τη χαμηλότερη προτεραιότητα πίσω από το επίπεδο!

  • Πλέον, μας απομένει να τοποθετήσουμε τους άλλους 3 υποκαταστάτες, με τις προτεραιότητες 1, 2, 3. Μπορούμε να τους τοποθετήσουμε με δύο τρόπους:

Α.  Ώστε ενώ τους κοιτάζουμε,  να πηγαίνουμε από τον 1 υποκαταστάτη στον 2, και από τον 2 στον 3, με περιστροφή προς τα δεξιά, όπως οι δείκτες του ρολογιού!

Σε αυτήν την περίπτωση, ο ασύμμετρος άνθρακας ονομάζεται R!

Η διαμόρφωση R

Β . Ώστε ενώ τους κοιτάζουμε, να πηγαίνουμε από τον 1 στον 2 και από τον 2 στον 3, αυτήν τη φορά με περιστροφή από αριστερά, αντίθετα από τους δείκτες του ρολογιού!

Σε αυτήν την περίπτωση, ο ασύμμετρος άνθρακας χαρακτηρίζεται ως S!

Η διαμόρφωση S

Έτσι, η ισοπεντανόλη, που αναφέραμε στην αρχή, θα απαντάται ως R-ισοπεντανόλη και ως  S-ισοπεντανόλη.

Ε, δεν είμαι και ΤΟΣΟ καλός στη ζωγραφική.. αλλά έκανα ό,τι μπορούσα!😛

Στο επόμενο ποστ θα υπάρχουν περισσότερα παραδείγματα πάνω στις προτεραιότητες και την R/S ονοματολογία!

Υπάρχει όμως κάποια πρακτική διαφορά μεταξύ του R και του S ισομερούς για μια ένωση, πέραν της ονοματολογίας;

Προφανώς!😛

Οι διαφορές τους γίνονται εμφανείς κυρίως κατά τις αλληλεπιδράσεις τους με άλλα χειρόμορφα μόρια, όπως τα ένζυμα. Για παράδειγμα, ας δούμε την ορμόνη του θυρεοειδούς. Η (S) μορφή της παρουσιάζει μεγάλη επίδραση στην ταχύτητα μεταβολισμού των κυττάρων του σώματός μας. Αντίθετα, η (R) μορφή της μάς είναι άχρηστη (χαμένο κορμί κυριολεκτικά:mrgreen: ).

Οι R, S διαμορφώσεις της ορμόνης του θυρεοειδούς (παραλείπονται τα άτομα Η για λόγους απλότητας). Μόνο η μια από αυτές είναι χρήσιμη για τον άνθρωπο!

Ρακεμικά Μίγματα

Να αναφέρουμε, τέλος, τον όρο Ρακεμικό Μίγμα. Ένα τέτοιο μίγμα περιέχει ίσες ποσότητες των (R) και (S) μορφών μιας ένωσης. Δηλαδή, το ρακεμικό μίγμα της 2-βουτανόλης θα περιέχει 50% (R)-2-βουτανόλης, και 50%  (S)-2-βουτανόλης.

(πάντα ο όρος ρακεμικό μίγμα μου θύμιζε το ρακόμελο.. Ίσως να ψαξω υλικό για να κάνω κανένα ποστ για τη χημεία του..:mrgreen: )

Σύντομα και το τρίτο μέρος με ασκήσεις και παραδείγματα!😀

Βιβλιογραφία:

L.G.Wade Jr., “Οργανική Χημεία (7η έκδοση)”, Εκδόσεις Τζιόλα, 2012

J. McMurry, “Οργανική Χημεία, τόμος Ι (4η έκδοση)”, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 2004

http://www.upei.ca/~chem243/Resources/Cahn-Ingold-Prelog.pdf (huge help in some pictures)