RACEMISK BLANDNING: KIRALITET, EXEMPEL - KEMI - 2026

En racemisk blandning eller racemat är en sammansatt av två enantiomerer i lika delar och som därför är optiskt inaktiva. Denna optiska aktivitet hänvisar till förmågan hos dina lösningar att rotera, medurs eller moturs, en stråle av polariserat ljus som rör sig genom dem i en riktning.

En enantiomer har förmågan att rotera polariserat ljus, till exempel till vänster (vänsterhänt), så dess rena lösning kommer att vara optiskt aktiv. Men om den enantiomer som roterar ljus till höger (dextrorotatory) börjar läggas till den kommer den optiska aktiviteten att minska tills den inaktiveras.

Kluster av druvor, som delar en släktskap med racemiska blandningar utöver etymologi. Källa: Pexels.

När detta händer sägs det att det finns lika stora mängder av vänster och höger enantiomerer; Om en molekyl roterar polariserat ljus till vänster kommer dess effekt omedelbart att avbrytas när den "möter" en annan molekyl som roterar den till höger. Och så vidare. Därför kommer vi att ha en racemisk blandning.

Den första observationen av enantiomerismen gjordes av den franska kemisten Louis Pasteur 1848, som studerade en blandning av enantiomeriska kristaller av vinsyra (vid den tiden kallad racemic acid). Eftersom denna syra kom från druvorna som användes för att tillverka viner, slutade denna blandning på ett allmänt sätt för alla molekyler.

Skor och chiralitet

Först, för att det ska finnas en racemisk blandning, måste det finnas två enantiomerer (vanligtvis), vilket innebär att båda molekylerna är kirala och att deras spegelbilder inte är överlagliga. Ett par skor illustrerar detta perfekt: oavsett hur hårt du försöker överlagra vänster skor till höger kommer de aldrig att passa.

Den högra skon avleder med andra ord polariserat ljus till vänster; medan vänster sko rör sig åt höger. I en hypotetisk lösning där skorna är molekylerna, om det bara finns raka, kirala skor, kommer detta att vara optiskt aktivt. Detsamma kommer att hända om det bara finns kvar skor i lösningen.

Men om det finns tusen vänster skor blandade med tusen höger skor, finns det en racemisk blandning, som också är optiskt inaktiv, eftersom de avvikelser som ljuset genomgår i dess inre avbryter varandra.

Om de istället för skor var bollar, föremål som är achirala, skulle det vara omöjligt att racemiska blandningar av dessa existerar, eftersom de inte ens skulle kunna existera som par av enantiomerer.

exempel

Vinsyra

Enantiomerer av vinsyra. Källa: Dschanz

Återvända till vinsyra var dess racemiska blandning den första som blev känd. Den övre bilden visar sina två enantiomerer, var och en som kan bilda kristaller med "vänster" eller "höger" morfologiska ansikten. Pasteur lyckades med hjälp av ett mikroskop och en strikt insats separera dessa enantiomeriska kristaller från varandra.

Kristallerna i L (+) och D (-) enantiomererna visar separat optisk aktivitet genom att avleda polariserat ljus till höger respektive vänster. Om båda kristallerna i lika molära proportioner upplöses i vatten, erhålles en optiskt inaktiv racemisk blandning som ett resultat.

Observera att båda enantiomererna har två chirala kolatomer (med fyra olika substituenter). I L (+) ligger OH: erna bakom planet som bildas av kolskelettet och COOH-grupperna; medan i D (-) är dessa OH ovanför nämnda plan.

De som syntetiserar vinsyra får en racemisk blandning. För att separera L (+) -antantiomeren från D (-) är en kiral upplösning nödvändig, i vilken denna blandning reageras med en kiral bas för att producera diastereoisomera salter, som kan separeras genom fraktionerad kristallisation.

Kinin

Strukturskelett av kininmolekylen. Källa: Benjah-bmm27.

I exemplet ovan, för att hänvisa till en racemisk blandning av vinsyra, är den vanligtvis skriven som (±) vinsyra. När det gäller kinin (övre bild) kommer det således att vara (±) -kinin.

Kinomerisomerismen är komplex: den har fyra chirala kolatomer, vilket ger upphov till sexton diastereoisomerer. Intressant nog är två av dess enantiomerer (en med OH ovanför planet och den andra under det) faktiskt diastereoisomerer, eftersom de skiljer sig åt i konfigurationerna för deras andra chirala kolatomer (de i bicyclo med N-atomen).

Nu är det svårt att avgöra vilken av stereoisomererna av kinin som avleder polariserat ljus till höger eller till vänster.

talidomid

Talidomid-enantiomerer. Källa: Vaccinationist

Enantiomererna av talidomid visas ovan. Den har bara ett chiralt kol: det som är kopplat till kvävet som sammanfogar båda ringarna (en av ftalimid och den andra av gluteramid).

I R-enantiomeren (med lugnande egenskaper) är ftalimidringen (den till vänster) orienterad ovanför planet; under S-enantiomeren (med mutagena egenskaper) nedan.

Det är inte känt för ögatprocenten vilken av de två som avleder ljuset till vänster eller höger. Vad som är känt är att en 1: 1 eller 50% blandning av båda enantiomererna bildar den racemiska blandningen (±) -talidomid.

Om du bara vill marknadsföra talidomid som ett hypnotiskt lugnande medel, är det obligatoriskt att utsätta sin racemiska blandning till den redan nämnda kirala upplösningen, på ett sådant sätt att den rena R-enantiomeren erhålls.

1,2-epoxipropan

1,2-epoxypropan-enantiomerer. Källa: Gabriel Bolívar.

I den övre bilden har du enantiomerparet 1,2-epoxypropan. R-enantiomeren avleder polariserat ljus till höger, medan S-enantiomeren avleder det till vänster; det vill säga, den första är (R) - (+) - 1,2-epoxypropan, och den andra är (S) - (-) - 1,2-epoxypropan.

Den racemiska blandningen av de två, återigen, i ett förhållande på 1: 1 eller 50%, blir (±) -1,2-epoxypropan.

1-fenyletylamin

Enantiomerer av 1-fenyletylamin. Källa: Gabriel Bolívar.

Ovan visas en annan racemisk blandning bildad av de två enantiomererna av 1-fenyletylamin. R-enantiomeren är (R) - (+) - 1-fenyletylamin, och S-enantiomeren är (S) - (-) - 1-fenyletylamin; en har metylgruppen, CH ₃ , pekar ut ur planet av den aromatiska ringen, och den andra pekar under den.

Observera att när konfigurationen är R, sammanfaller den ibland med det faktum att enantiomeren roterar det polariserade ljuset till höger; det gäller dock inte alltid och kan inte tas som en allmän regel.

Slutlig kommentar

Viktigare än att de racemiska blandningarna finns eller inte är deras kirala upplösning. Detta gäller särskilt för föreningar med farmakologiska effekter som beror på nämnda stereoisomerism; det vill säga en enantiomer kan vara fördelaktig för patienten, medan den andra kan påverka den.

Det är därför dessa kirala upplösningar används för att separera de racemiska blandningarna i deras komponenter och därmed kunna marknadsföra dem som rena läkemedel fria från skadliga föroreningar.

referenser

1. Morrison, RT och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5: e upplagan. Redaktionell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
4. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrerad ordlista över organisk kemi: Racemisk blandning. Institutionen för kemi och biokemi, UCLA. Återställdes från: chem.ucla.edu
5. Nancy Devino. (2019). Racemisk blandning: Definition och exempel. Studie. Återställd från: study.com
6. James Ashenhurst. (2019). Stereokemi och chiralitet: Vad är en racemisk blandning? Återställd från: masterorganicchemistry.com
7. John C. Leffingwell. (2003). Chirality & Bioactivity I .: Farmakologi. . Återställd från: leffingwell.com