Centrum stereogeniczne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Centrum stereogeniczne (centrum chiralne) – pojęcie stosowane w stereochemii oznaczające miejsce w cząsteczce, niekoniecznie zawsze atom, przy którym zamiana miejscami dwóch podstawników prowadzi do powstania izomerów optycznych[1]. W chemii organicznej zazwyczaj jest to atom węgla, fosforu lub siarki, możliwe jest jednak aby to był także inny atom.

Cząsteczka może mieć wiele centrów stereogenicznych co prowadzi do istnienia wielu stereoizomerów. Związki w których centra te są atomami, do których są przyłączone cztery różne podstawniki mogą mieć maksymalnie do 2n (gdzie n = liczba centrów) stereoizomerów.

Pojęcie to zostało po raz pierwszy zaproponowane w 1984 r. przez Mislowa i Siegela[2] jako uogólnienie pojęcia centrum chiralności na przypadki, gdy centra asymetryczności występujące w cząsteczce nie prowadzą do powstania związków chiralnych lecz do ich achiralnych form mezo.

W chemii organicznej najczęściej występującym centrum stereogenicznym są asymetryczne atomy węgla, gdyż w hybrydyzacji sp3 przyjmuje on tetraedryczny układ wiązań chemicznych, który staje się chiralny, gdy do atomu centralnego są przyłączone cztery różne podstawniki. Rolę tę mogą jednak także pełnić atomy fosforu, które również mogą przyjmować tetraedryczny układ wiązań chemicznych. Atomy siarki nie mogą wprawdzie przyłączyć czterech różnych podstawników, lecz tylko trzy, ale rolę czwartego pełni w określonych warunkach wolna para elektronowa[3].

W związkach kompleksowych centrum stereogenicznym może być centralny atom metalu. Jeśli kompleks ma strukturę tetraedryczną, podobnie jak w przypadku atomu węgla potrzebne są cztery różne podstawniki, nazywane w tym przypadku ligandami, aby uzyskać układ chiralny. Bardziej złożona stereochemia ma miejsce w przypadku kompleksów o strukturze oktaedrycznej. W tym przypadku stereoizomery powstają już wtedy, gdy kompleks zawiera trzy ligandy jednego rodzaju i dwa drugiego. Trzy kompleksy jednego rodzaju mogą wówczas być przyłączone w jednej płaszczyźnie a dwa pozostałe "u góry" i u "dołu" oktaedru tworząc achiralny izomer mer lub w płaszczyźnie znajduje się też jeden lub więcej ligandów drugiego rodzaju, co tworzy chiralne izomery typu face. W związkach kompleksowych, w których występują trzy ligandy chelatujące nawet jednego rodzaju może powstać struktura przypominająca śrubę, która jest chiralna, gdyż może być prawo lub lewoskrętna. Powstałe w ten sposób enancjomery oznacza się w takich przypadkach symbolami Λ i Δ. W podobny sposób centra stereogeniczności mogą też powstawać w różnego rodzaju układach makrocyklicznych, takich jak rotaksany i katenany[4].

Przypisy

  1. Solomons & Fryhle. (2004). Organic Chemistry, 8th ed.
  2. Kurt Mislow and Jay Siegel. Stereoisomerism and local chirality. „J. Am. Chem. Soc.”. 106 (11), s. 3319 - 3328, 1984. doi:10.1021/ja00323a043. 
  3. A. Kjær. Stereochemical aspects of organic sulphur compounds of natural derivation,. „Tetrahedron”. 30 (12), s. 1551-1554, 1974. doi:10.1016/S0040-4020(01)90676-3. 
  4. Praca zbiorowa: Chirality in Transition Metal Chemistry: Molecules, Supramolecular Assemblies and Materials (Inorganic Chemistry: A Textbook). Willey WCH, 2008. ISBN 9780470060537.