verbindingen met meerdere chirale centra
we richten onze aandacht op moleculen die meer dan één stereocenter hebben. We beginnen met een gewone vier-koolstof suiker genaamd D-erytrose.
note on sugar nomenclature: biochemici gebruiken een speciaal systeem om te verwijzen naar de stereochemie van suikermoleculen, waarbij naast de aanduidingen ” D ” en ” L ” namen van historische oorsprong worden gebruikt., Je leert over dit systeem als je een biochemie cursus volgt. We zullen de D / L aanduidingen hier gebruiken om te verwijzen naar verschillende suikers, maar we zullen ons geen zorgen maken over het leren van het systeem.
zoals u kunt zien, is d-erythrose een chiraal molecuul: C2 en C3 zijn stereocenters, die beide de R-configuratie hebben. Daarnaast moet je een model maken om jezelf ervan te overtuigen dat het onmogelijk is om een vlak van symmetrie door het molecuul te vinden, ongeacht de bouw. Heeft D-erythrose een enantiomeer? Natuurlijk wel-als het een chiraal molecuul is, moet het., De enantiomeer van erytrose is het spiegelbeeld en wordt L-erytrose genoemd (nogmaals, je moet modellen gebruiken om jezelf ervan te overtuigen dat deze spiegelbeelden van erytrose niet superponeerbaar zijn).
merk op dat beide chirale centra in L-erytrose beide de S-Configuratie hebben. In een paar enantiomers, zijn alle chiral centra van de tegenovergestelde configuratie.
Wat gebeurt er als we een stereoisomeer van erytrose tekenen waarbij de Configuratie S is op C2 en R op C3?, Deze stereoisomeer, een suiker genaamd D-threose, is geen spiegelbeeld van erytrose. D-threose is een diastereomeer van zowel d-erytrose als L-erytrose.
de definitie van diastereomeren is eenvoudig: als twee moleculen stereoisomeren zijn (dezelfde moleculaire formule, dezelfde connectiviteit, verschillende rangschikking van atomen in de ruimte) maar geen enantiomeren zijn, dan zijn het standaard diastereomeren. In praktische termen, betekent dit dat minstens één – maar niet alle – van de chirale centra in een paar diastereomeren tegenovergesteld zijn., Per definitie zijn twee moleculen die diastereomeren zijn geen spiegelbeelden van elkaar.
L-threose, de enantiomeer van D-threose, heeft de R-configuratie op C2 en de S-Configuratie op C3. L-threose is een diastereomeer van beide erytrose enantiomeren.
in het algemeen zal een structuur met n stereocenters 2n verschillende stereoisomeren hebben. (We overwegen voorlopig niet de stereochemie van dubbele bindingen-dat komt later)., Bijvoorbeeld, laten we eens kijken naar de glucose molecule in zijn open-keten vorm (bedenk dat veel suiker moleculen kunnen bestaan in een open-keten of een cyclische vorm). Er zijn twee enantiomeren van glucose, genoemd D-glucose en L-glucose. De D-enantiomeer is de gemeenschappelijke suiker die ons lichaam gebruikt voor energie. Het heeft n = 4 stereocenters, dus daarom zijn er 2n = 24 = 16 mogelijke stereoisomeren (inclusief D-glucose zelf).,
In L-glucose, alle van de stereocenters zijn omgekeerd ten opzichte van D-glucose. Dan blijven er nog 14 diastereomeren van D-glucose over: dit zijn moleculen waarin ten minste één, maar niet alle stereocenters omgekeerd zijn ten opzichte van D-glucose. Een van deze 14 diastereomeren, een suiker genaamd D-galactose, is hierboven weergegeven: in D-galactose is een van de vier stereocenters omgekeerd ten opzichte van D-glucose., Diastereomeren die verschillen in slechts één stereocenter (van twee of meer) worden epimeren genoemd. D-glucose en D-galactose kunnen daarom zowel als epimeren als diastereomeren worden genoemd.
voorbeeld 3.10
teken de structuur van L-galactose, het enantiomeer van D-galactose.
oplossing
voorbeeld 3.11
teken de structuur van nog twee diastereomeren van D-glucose. Een zou een epimer moeten zijn.,
oplossing
in totaal zijn er 210 = 1024 stereoisomeren in de erythronolide B-familie: 1022 hiervan zijn diastereomeren van de bovenstaande structuur, één is de enantiomeer van de bovenstaande structuur en de laatste is de bovenstaande structuur.,
we weten dat enantiomeren identieke fysische eigenschappen hebben en gelijke maar tegengestelde graden van specifieke rotatie. Diastereomeren hebben, althans in theorie, verschillende fysische eigenschappen-we stellen ‘in theorie’ omdat de fysische eigenschappen van twee of meer diastereomeren soms zo vergelijkbaar zijn dat het erg moeilijk is om ze te scheiden. Bovendien zijn de specifieke rotaties van diastereomeren niet gerelateerd-ze kunnen hetzelfde teken of tegengestelde tekens zijn, en vergelijkbaar in grootte of zeer verschillend.