De epimere er diastereomerer i hvilken bare en av sine achirale sentre er forskjellig fra romlig konfigurasjon; i motsetning til enantiomerer, der alle akiralsentrene har forskjellige konfigurasjoner, og representerer et par speilbilder som ikke kan legges over hverandre.
Resten av diastereoisomerer (for eksempel geometriske isomerer) kan ha mer enn to sentre med forskjellige konfigurasjoner. Derfor er en stor andel stereoisomerer diastereoisomerer; mens epimere er mye mindre, men ikke av den grunn, mindre viktige.
Kilde: Gabriel Bolívar
Anta en struktur med et skjelett av svarte atomer knyttet til bokstavene A, B, C og D (øvre bilde). Den stiplede linjen representerer speilet, og viser at paret av molekyler over ikke er enantiomerer, siden alle deres chirale sentre har samme konfigurasjon; unntatt det første senteret, knyttet til bokstavene B og D.
Molekylet til venstre har bokstaven D vendt mot høyre side, mens molekylet bokstaven D til høyre vender mot venstre side. For å finne ut hva konfigurasjonen av hver vil være, bruk Cahn-Ingold-Prelog-systemet (RS).
Kjennetegn på epimerer
Hovedtrekk ved epimerer ligger utelukkende i et achiralt (eller stereogent) sentrum. Å endre den romlige orienteringen til D og B kan føre til mer stabile eller ustabile konformer; det vil si at rotasjonene av enkeltbindingene får to atomer eller grupper med klumpete atomer til å møtes eller bevege seg bort.
Fra dette perspektivet kan den ene epimeren være mye mer stabil enn den andre. Den som ved å rotere koblingene genererer mer stabile strukturer, vil være epimeren med størst tendens til å danne seg i likevekt.
Når du går tilbake til bokstavene, kan D og B være veldig klumpete, mens C er et lite atom. Således er epimeren til høyre mer stabil, siden D og C funnet til venstre for de to første sentrene lider av mindre sterisk hindring.
Mikroskopisk blir dette et kjennetegn for paret av epimere som vurderes; men makroskopisk fremheves forskjellene, og ender med at de for eksempel har forskjellige smeltepunkter, brytningsindekser, NMR-spektre (i tillegg til mange andre egenskaper).
Men innen biologi og enzymkatalyserte reaksjoner, er det her epimere skiller seg enda mer; den ene kunne metaboliseres av kroppen, mens den andre ikke kunne.
Opplæring
Hvordan dannes epimerer? Gjennom en kjemisk reaksjon kalt epimerisering. Hvis begge epimerer ikke er veldig forskjellige i stabilitet, etableres en likevekt av epimerisering, som ikke er noe annet enn en interkonversjon:
EpA <=> EpB
Der EpA er epimer A, og EpB er epimer B. Hvis en av dem er mye mer stabil enn den andre, vil den ha en høyere konsentrasjon og vil forårsake det som kalles mutarotasjon; det vil si at den vil kunne endre retningen til en polarisert lysstråle.
Epimerisering er kanskje ikke en likevekt og derfor irreversibel. I disse tilfellene oppnås en racemisk blanding av EpA / EpB-diastereoisomerer.
Den syntetiske rute for epimerer varierer avhengig av reagensene som er involvert, reaksjonsmediet og prosessvariablene (bruk av katalysatorer, trykk, temperatur, etc.).
Av denne grunn må dannelsen av hvert par epimerer studeres individuelt fra de andre; hver med sine egne kjemiske mekanismer og systemer.
tautomerisering
Av alle epimerdannelsesprosesser kan tautomering av to diastereoisomerer betraktes som et generelt eksempel.
Dette består av en likevekt der molekylet tar i bruk en keton (C = O) eller enol (C-OH). Når den ketoniske formen er rekonvertert, endres konfigurasjonen av karbonet ved siden av karbonylgruppen (hvis chiral), og genererer et par epimerer.
Et eksempel på ovennevnte er cis-decalone og trans-decalone paret.
Kilde: Jü, fra Wikimedia Commons
Strukturen til cis-decalone er vist ovenfor. H-atomene er på toppen av de to ringene; mens du er i trans-decalone, er den ene over ringene, og den andre er under. Karbonet til venstre for C = O-gruppen er det chirale sentrum, og derfor er det det som skiller epimerer.
eksempler
Glukoseanomerer
Kilde: miguelferig, fra Wikimedia Commons
I det øvre bildet har vi furanusringene til de to anomerer av D-glukose: α og β. Fra ringene kan man se at OH-gruppene ved karbon 1 finnes enten i samme retning som den tilstøtende OH, i a-anomeren, eller i motsatte retninger, som i ß-anomeren.
Fisher-projeksjonene til begge anomerer (til høyre for bildet) gjør forskjellen mellom de to epimerer, som i seg selv er anomerer, enda tydeligere. To a-anomerer kan imidlertid ha forskjellige romlige konfigurasjoner på den ene av de andre karbonatomer, og derfor være epimerer.
I C-1 i Fisher-projeksjonen for a-anomeren "ser" gruppen til høyre, mens den i ß-anomeren "ser" ut til venstre.
Isomerer av mentol
Kilde: Roland Mattern, via Wikimedia Commons
Bildet viser alle stereoisomerer i mentolmolekylet. Hver kolonne representerer et par enantiomerer (observer nøye), mens radene tilsvarer diastereoisomerer.
Så hva er epimere? De må være de som knapt skiller seg i den romlige posisjonen til et enkelt karbon.
(+) - menthol og (-) - neoisomenthol er epimerer, og dessuten diastereoisomerer (de er ikke i samme kolonne). Hvis du ser nøye, går både -OH og -CH 3-gruppene ut av planet (over ringen), men i (-) - neoisomenthol peker også isopropylgruppen ut av flyet.
Ikke bare (+) - menthol er epimerisk av (-) - neoisomenthol, men også (+) - neomenthol. Det siste skiller seg bare ved at -CH 3- gruppen peker nedover planet. Andre epimere er:
- (-) - isomenthol og (-) - neomenthol
- (+) - isomenthol og (+) - neomenthol
- (+) - neoisomenthol og (-) - neomenthol
- (+) - neomenthol og (-) - neoisomenthol
Disse stereoisomerer representerer et praktisk eksempel for å tydeliggjøre begrepet epimerer, og du kan se at fra flere diastereoisomerer kan mange bare differensiere til et enkelt asymmetrisk eller chiralt karbon.
referanser
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kjemi. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
- Uruguay Educa klasserom. (SF). Epimerene. Gjenopprettet fra: aulas.uruguayeduca.edu.uy
- Wikipedia. (2018). Epimer. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
- Fray JM (2014). Undersøkelse av Epimer-formasjon i amid-koblingsreaksjoner: Et eksperiment for avanserte studenter. School of Chemistry, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, Storbritannia. J. Chem. Educ. 2014, 91, 1, 136-140
- Reist & col. (nitten nitti fem). Racemization, Enantiomerization, Diastereomerization and Epimerization: deres betydning og farmakologisk betydning. Chirality 7: 396-400.