De epimererna är diastereoisomerer, i vilka endast en av dess akirala centra skiljer sig från spatial konfiguration; till skillnad från enantiomerer, där alla achirala centra har olika konfigurationer, och representerar ett par spegelbilder som inte kan läggas på varandra.
Resten av diastereoisomererna (till exempel geometriska isomerer) kan ha mer än två centra med olika konfigurationer. Därför är en stor andel stereoisomerer diastereoisomerer; medan epimerer är mycket mindre, men inte av den anledningen, mindre viktiga.
Källa: Gabriel Bolívar
Anta att en struktur med ett skelett av svarta atomer kopplade till bokstäverna A, B, C och D (övre bilden). Den streckade linjen representerar spegeln, vilket visar att paret molekyler ovan inte är enantiomerer, eftersom alla deras kirala centra har samma konfiguration; utom det första mitten, kopplat till bokstäverna B och D.
Molekylen till vänster har bokstaven D vänd mot höger sida, medan molekylen bokstaven D till höger vetter mot vänster sida. Använd Cahn-Ingold-Prelog-systemet (RS) för att ta reda på vad konfigurationen för var och en kommer att vara.
Egenskaper hos epimerer
Epimers huvudkarakteristik ligger bara i ett achiralt (eller stereogent) centrum. Att ändra den rumsliga orienteringen av D och B kan orsaka mer stabila eller instabila konformer; det vill säga rotationerna av de enskilda bindningarna får två atomer eller grupper av skrymmande atomer att möta eller förflytta sig.
Ur detta perspektiv kan en epimer vara mycket mer stabil än den andra. Den som, genom att rotera sina länkar, genererar mer stabila strukturer, kommer att vara epimern med den största tendensen att bildas i jämvikt.
När du går tillbaka till bokstäverna kan D och B vara mycket skrymmande, medan C är en liten atom. Således är epimern till höger mer stabil, eftersom D och C som hittats till vänster om de två första centren lider av mindre steriskt hinder.
Mikroskopiskt blir detta en egenskap för paret av epimerer som beaktas; men makroskopiskt accentueras skillnaderna och hamnar till exempel med olika smältpunkter, brytningsindex, NMR-spektra (utöver många andra egenskaper).
Men inom området biologi och enzymkatalyserade reaktioner är det här epimrar skiljer sig ännu mer; en kan metaboliseras av kroppen, medan den andra inte kunde.
Träning
Hur bildas epimerer? Genom en kemisk reaktion som kallas epimerisering. Om båda epimererna inte skiljer sig mycket i stabilitet, upprättas en jämvikt av epimerisering, vilket inte är mer än en interkonversion:
EpA <=> EpB
Där EpA är epimer A och EpB är epimer B. Om en av dem är mycket mer stabil än den andra, kommer den att ha en högre koncentration och orsakar vad som kallas mutarotation; det vill säga att den kan ändra riktningen för en polariserad ljusstråle.
Epimerisering är kanske inte jämvikt och därför irreversibel. I dessa fall erhålls en racemisk blandning av EpA / EpB-diastereoisomerer.
Den syntetiska vägen för epimerer varierar beroende på de involverade reagensen, reaktionsmediet och processvariablerna (användning av katalysatorer, tryck, temperatur, etc.).
Av denna anledning måste bildningen av varje par av epimerer studeras individuellt från de andra; var och en med sina egna kemiska mekanismer och system.
tautomerisering
Av alla epimerbildningsförfaranden kan tautomeriseringen av två diastereoisomerer betraktas som ett allmänt exempel.
Detta består av en jämvikt där molekylen antar en ketonform (C = O) eller enol (C-OH). När den ketoniska formen har omvandlats förändras konfigurationen av kolet intill karbonylgruppen (om det är chiralt), vilket alstrar ett par epimerer.
Ett exempel på ovan nämnda är cis-dekalon- och transdekalonparet.
Källa: Jü, från Wikimedia Commons
Strukturen för cis-dekalon visas ovan. H-atomerna är överst på de två ringarna; medan i trans-decalone, är en över ringarna, och den andra är under. Kolet till vänster om C = O-gruppen är det kirala centrumet, och därför är det som skiljer epimererna.
exempel
Glukosanomerer
Källa: miguelferig, från Wikimedia Commons
I den övre bilden har vi furanusringar av de två anomererna av D-glukos: a och β. Från ringarna kan man se att OH-grupperna vid kol 1 återfinns antingen i samma riktning som den angränsande OH, i a-anomeren eller i motsatta riktningar, som i p-anomeren.
Fisher-projektionerna för båda anomererna (till höger om bilden) gör skillnaden mellan de två epimererna, som själva är anomerer, ännu tydligare. Två a-anomerer kan emellertid ha olika rumsliga konfigurationer på en av de andra kolatomerna och därför vara epimerer.
I C-1 i Fisher-projektionen för a-anomeren "ser" OH-gruppen till höger, medan den i ß-anomeren "ser" ut till vänster.
Isomerer av mentol
Källa: Roland Mattern, via Wikimedia Commons
Bilden visar alla stereoisomerer i mentolmolekylen. Varje kolumn representerar ett par enantiomerer (observera noggrant), medan raderna motsvarar diastereoisomererna.
Så vad är epimerer? De måste vara de som knappast skiljer sig i den rumsliga positionen för en enda kol.
(+) - menthol och (-) - neoisomenthol är epimerer och dessutom diastereoisomerer (de finns inte i samma kolumn). Om du tittar noga går både -OH- och -CH 3-grupperna ut ur planet (ovanför ringen), men i (-) - neoisomenthol pekar isopropylgruppen också ut ur planet.
Inte bara (+) - mentol är epimeriskt av (-) - neoisomenthol, utan också (+) - neomenthol. Den senare skiljer sig bara på det att gruppen -CH 3 pekar ner planet. Andra epimerer är:
- (-) - isomenthol och (-) - neomenthol
- (+) - isomenthol och (+) - neomenthol
- (+) - neoisomenthol och (-) - neomenthol
- (+) - neomenthol och (-) - neoisomenthol
Dessa stereoisomerer representerar ett praktiskt exempel för att klargöra begreppet epimerer, och du kan se att från flera diastereoisomerer kan många bara differentiera till ett enda asymmetriskt eller chiralt kol.
referenser
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
- Uruguay Educa klassrum. (Sf). Epimerer. Återställd från: aulas.uruguayeduca.edu.uy
- Wikipedia. (2018). Epimer. Återställd från: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
- Fray JM (2014). Undersökning av Epimer-bildning i amid-kopplingsreaktioner: ett experiment för avancerade grundutbildare. School of Chemistry, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, Storbritannien. J. Chem. Educ. 2014, 91, 1, 136-140
- Reist & col. (nittonhundranittiofem). Racemisering, enantiomerisering, diastereomerisering och epimerisering: deras betydelse och farmakologiska betydelse. Chirality 7: 396-400.