Verbindungen mit Mehreren Chiralen Zentren
wenden Wir unsere Aufmerksamkeit neben Molekülen, die mehr als eine stereocenter. Wir beginnen mit einem gemeinsamen vier-Kohlenstoff-Zucker namens D-erythrose.
Ein Hinweis zur Zuckernomenklatur: Biochemiker verwenden ein spezielles System, um auf die Stereochemie von Zuckermolekülen zu verweisen und zusätzlich zu den Bezeichnungen ‚D‘ und ‚L’Namen historischen Ursprungs zu verwenden., Sie werden über dieses System lernen, wenn Sie eine Biochemie-Klasse nehmen. Wir werden die D/L-Bezeichnungen hier verwenden, um uns auf verschiedene Zucker zu beziehen, aber wir werden uns keine Sorgen machen, das System zu lernen.
Wie Sie sehen, ist D-Erythrose ein chirales Molekül: C2 und C3 sind Stereocenter, die beide die R-Konfiguration haben. Darüber hinaus sollten Sie ein Modell erstellen, um sich davon zu überzeugen, dass es unabhängig von der Konformation unmöglich ist, eine Symmetrieebene durch das Molekül zu finden. Hat D-Erythrose ein Enantiomer? Natürlich tut es – wenn es ein chirales Molekül ist, muss es., Das Enantiomer der Erythrose ist sein Spiegelbild und heißt L-Erythrose (auch hier sollten Sie Modelle verwenden, um sich davon zu überzeugen, dass diese Spiegelbilder der Erythrose nicht überlagert werden können).
Beachten Sie, dass die beiden chiralen Zentren in L-erythrose beide haben die S-Konfiguration. In einem Paar von Enantiomeren sind alle chiralen Zentren der entgegengesetzten Konfiguration.
Was passiert, wenn wir ein Stereoisomer von Erythrose zeichnen, in dem die Konfiguration S bei C2 und R bei C3 ist?, Dieses Stereoisomer, ein Zucker namens D-Threose, ist kein Spiegelbild von Erythrose. D-Threose ist ein Diastereomer von D-Erythrose und L-Erythrose.
Die Definition von Diastereomeren ist einfach: Wenn zwei Moleküle Stereoisomere sind (gleiche Molekülformel, gleiche Konnektivität, unterschiedliche Anordnung von Atomen im Raum), aber keine Enantiomere sind, handelt es sich standardmäßig um Diastereomere. In der Praxis bedeutet dies, dass mindestens eines – aber nicht alle – der chiralen Zentren in einem Paar von Diastereomeren entgegengesetzt sind., Per Definition sind zwei Moleküle, die Diastereomere sind, keine Spiegelbilder voneinander.
L-threose, das Enantiomer von D-threose, hat die R-Konfiguration bei C2 und die S-Konfiguration bei C3. L-threose ist ein diastereomer der beiden erythrose Enantiomere.
Im Allgemeinen hat eine Struktur mit n Stereocentern 2n verschiedene Stereoisomere. (Wir betrachten vorerst nicht die Stereochemie der Doppelbindungen – das wird später kommen)., Betrachten wir zum Beispiel das Glukosemolekül in seiner offenen Kettenform (denken Sie daran, dass viele Zuckermoleküle entweder in einer offenen oder einer zyklischen Form existieren können). Es gibt zwei Enantiomere von Glucose, genannt D-Glucose und L-Glucose. Das D-Enantiomer ist der übliche Zucker, den unser Körper für Energie verwendet. Es hat n = 4 Stereozentren, daher gibt es 2n = 24 = 16 mögliche Stereoisomere (einschließlich D-Glucose selbst).,
In L-glucose, alle stereocenters sind Umgekehrt, relativ zu D-glucose. Das hinterlässt 14 Diastereomere von D-Glucose: Dies sind Moleküle, in denen mindestens eines, aber nicht alle der Stereozentren relativ zu D-Glucose invertiert sind. Eines dieser 14 Diastereomere, ein Zucker namens D-Galactose, ist oben gezeigt: In D-Galactose ist eines von vier Stereozentren relativ zu D-Glucose invertiert., Diastereomere, die sich nur in einem Stereocenter (von zwei oder mehr) unterscheiden, werden Epimer genannt. D-Glucose und D-Galactose können daher sowohl als Epimer als auch als Diastereomere bezeichnet werden.
Beispiel 3.10
Zeichnen Sie die Struktur von L-Galactose, dem Enantiomer von D-Galactose.
Lösung
Beispiel 3.11
Zeichnen Sie die Struktur von zwei weiteren Diastereomeren von D-Glucose. Man sollte ein epimer.,
Lösung
Insgesamt gibt es 210 = 1024 Stereoisomere in der Erythronolid-B-Familie: 1022 davon sind Diastereomere der obigen Struktur, eines ist das Enantiomer der obigen Struktur und das letzte ist die obige Struktur.,
Wir wissen, dass Enantiomere identische physikalische Eigenschaften und gleiche, aber entgegengesetzte Grade spezifischer Rotation haben. Zumindest theoretisch haben Diastereomere unterschiedliche physikalische Eigenschaften – wir schreiben „theoretisch“ vor, weil manchmal die physikalischen Eigenschaften von zwei oder mehr Diastereomeren so ähnlich sind, dass es sehr schwierig ist, sie zu trennen. Darüber hinaus sind die spezifischen Rotationen von Diastereomeren nicht verwandt – sie könnten das gleiche Zeichen oder entgegengesetzte Zeichen sein, und ähnlich in der Größe oder sehr unähnlich.