Chiralità e Stereoisomeri

Composti con più Centri chirali

Rivolgiamo la nostra attenzione alle molecole che hanno più di uno stereocentro. Inizieremo con un comune zucchero a quattro atomi di carbonio chiamato D-erythrose.

Come potete vedere, D-erythrose è una molecola chirale: C2 e C3 sono stereocentri, entrambi hanno la configurazione R. Inoltre, dovresti creare un modello per convincerti che è impossibile trovare un piano di simmetria attraverso la molecola, indipendentemente dalla conformazione. D-erythrose ha un enantiomero? Certo che lo fa – se è una molecola chirale, deve., L’enantiomero di erythrose è la sua immagine speculare e si chiama L-erythrose (ancora una volta, dovresti usare i modelli per convincerti che queste immagini speculari di erythrose non sono sovrapponibili).

Si noti che entrambi i centri chirali in L-erythrose hanno entrambi la configurazione S. In una coppia di enantiomeri, tutti i centri chirali sono della configurazione opposta.

Cosa succede se disegniamo uno stereoisomero di eritrosio in cui la configurazione è S a C2 e R a C3?, Questo stereoisomero, che è uno zucchero chiamato D-threose, non è un’immagine speculare di erythrose. D-threose è un diastereomero sia di D-erythrose che di L-erythrose.

La definizione di diastereomeri è semplice: se le due molecole sono stereoisomeri (stessa formula molecolare, di connettività, diversa disposizione degli atomi nello spazio), ma non sono enantiomeri, quindi sono diastereomeri per impostazione predefinita. In termini pratici, questo significa che almeno uno – ma non tutti-dei centri chirali sono opposti in una coppia di diastereomeri., Per definizione, due molecole che sono diastereomeri non sono immagini speculari l’una dell’altra.

L-threose, l’enantiomero di D-threose, ha la configurazione R a C2 e la configurazione S a C3. L-threose è un diastereomero di entrambi gli enantiomeri dell’eritrosio.

In generale, una struttura con n stereocentri avrà 2n diversi stereoisomeri. (Non stiamo considerando, per il momento, la stereochimica dei doppi legami-che verrà dopo)., Ad esempio, consideriamo la molecola di glucosio nella sua forma a catena aperta (ricordiamo che molte molecole di zucchero possono esistere sia in una catena aperta che in una forma ciclica). Esistono due enantiomeri di glucosio, chiamati D-glucosio e L-glucosio. Il D-enantiomero è lo zucchero comune che i nostri corpi usano per l’energia. Ha n = 4 stereocentri, quindi ci sono 2n = 24 = 16 possibili stereoisomeri (incluso il D-glucosio stesso).,

In L-glucosio, tutti gli stereocentri invertiti D-glucosio. Ciò lascia 14 diastereomeri di D-glucosio: queste sono molecole in cui almeno uno, ma non tutti, degli stereocentri sono invertiti rispetto al D-glucosio. Uno di questi 14 diastereomeri, uno zucchero chiamato D-galattosio, è mostrato sopra: in D-galattosio, uno dei quattro stereocentri è invertito rispetto al D-glucosio., I diastereomeri che differiscono in un solo stereocentro (su due o più) sono chiamati epimeri. D-glucosio e D-galattosio possono quindi essere riferiti come epimeri e diastereomeri.

In totale, ci sono 210 = 1024 stereoisomeri nella famiglia degli eritronolidi B: 1022 di questi sono diastereomeri della struttura sopra, uno è l’enantiomero del struttura sopra, e l’ultimo è la struttura sopra.,

Sappiamo che gli enantiomeri hanno proprietà fisiche identiche e gradi uguali ma opposti di rotazione specifica. I diastereomeri, almeno in teoria, hanno proprietà fisiche diverse-stabiliamo “in teoria” perché a volte le proprietà fisiche di due o più diastereomeri sono così simili che è molto difficile separarli. Inoltre, le rotazioni specifiche dei diastereomeri non sono correlate – potrebbero essere lo stesso segno o segni opposti, e simili in grandezza o molto dissimili.