EPIMERS: ĐẶC ĐIỂM, SỰ HÌNH THÀNH VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC

Các epime là những chất đồng phân không đối quang, trong đó chỉ một trong các tâm achiral của nó khác với cấu hình không gian; không giống như các chất đồng phân đối quang, trong đó tất cả các tâm achiral có cấu hình khác nhau và đại diện cho một cặp hình ảnh phản chiếu không thể chồng lên nhau.

Phần còn lại của các đồng phân không đối quang (ví dụ như đồng phân hình học), có thể có nhiều hơn hai tâm với các cấu hình khác nhau. Do đó, một tỷ lệ lớn đồng phân lập thể là đồng phân không đối quang; trong khi epimers ít hơn nhiều, nhưng không phải vì lý do đó mà ít quan trọng hơn.

Nguồn: Gabriel Bolívar

Giả sử một cấu trúc có khung nguyên tử màu đen liên kết với các chữ cái A, B, C và D (hình trên). Đường chấm biểu diễn gương, cho thấy cặp phân tử trên không phải là đồng phân đối quang, vì tất cả các tâm bất đối của chúng đều có cấu hình giống nhau; ngoại trừ, tâm đầu tiên, được liên kết với các chữ cái B và D.

Phân tử bên trái có chữ D hướng về phía bên phải, trong khi phân tử chữ D ở bên phải, hướng về phía bên trái. Để tìm hiểu cấu hình của từng loại, hãy sử dụng hệ thống Cahn-Ingold-Prelog (RS).

Đặc điểm của epimers

Đặc điểm chính của epimers chỉ nằm ở trung tâm achiral (hoặc stereogenic). Thay đổi hướng không gian của D và B có thể gây ra các bộ định tuyến ổn định hơn hoặc không ổn định; nghĩa là, sự quay của các liên kết đơn làm cho hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử cồng kềnh gặp nhau hoặc di chuyển ra xa nhau.

Từ góc độ này, một epimer có thể ổn định hơn nhiều so với epimer khác. Loại nào, bằng cách xoay các liên kết của nó, tạo ra các cấu trúc ổn định hơn, sẽ là epimer có xu hướng hình thành ở trạng thái cân bằng lớn nhất.

Trở lại với các chữ cái, D và B có thể rất cồng kềnh, trong khi C là một nguyên tử nhỏ. Vì vậy, epimer ở bên phải ổn định hơn, vì D và C được tìm thấy ở bên trái của hai tâm đầu tiên ít bị cản trở hơn.

Về mặt vi thể, điều này trở thành một đặc điểm cho các cặp thời kỳ được xem xét; nhưng xét về mặt vĩ mô, sự khác biệt được nhấn mạnh, và cuối cùng, ví dụ, có điểm nóng chảy, chỉ số khúc xạ, phổ NMR khác nhau (ngoài nhiều tính chất khác).

Nhưng trong lĩnh vực sinh học và các phản ứng xúc tác bởi enzyme, đây là lúc các epimers thậm chí còn khác nhau nhiều hơn; một chất có thể được chuyển hóa bởi cơ thể, trong khi chất kia không thể.

Đào tạo

Epimers được hình thành như thế nào? Thông qua một phản ứng hóa học được gọi là epimerization. Nếu cả hai thời kỳ không có sự khác biệt lớn về độ ổn định, thì trạng thái cân bằng của thời gian hóa được thiết lập, không có gì khác hơn là sự chuyển đổi giữa các nhóm:

EpA <=> EpB

Trong đó EpA là epimer A, và EpB là epimer B. Nếu một trong số chúng ổn định hơn nhiều so với tập còn lại, nó sẽ có nồng độ cao hơn và sẽ gây ra cái được gọi là biến dị; nghĩa là, nó sẽ có thể thay đổi hướng của chùm ánh sáng phân cực.

Epimerization có thể không phải là trạng thái cân bằng và do đó không thể đảo ngược. Trong những trường hợp này, thu được hỗn hợp raxemic của các chất đồng phân không đối quang EpA / EpB.

Con đường tổng hợp epime thay đổi tùy thuộc vào thuốc thử tham gia, môi trường phản ứng và các biến số của quá trình (sử dụng chất xúc tác, áp suất, nhiệt độ, v.v.).

Vì lý do này, sự hình thành của từng cặp epime phải được nghiên cứu riêng lẻ từ những cặp khác; mỗi cơ chế và hệ thống hóa học riêng.

Tautomerization

Trong số tất cả các quá trình hình thành epimer, sự đồng phân hóa của hai chất đồng phân không đối quang có thể được coi là một ví dụ chung.

Điều này bao gồm một trạng thái cân bằng trong đó phân tử chuyển sang dạng xeton (C = O) hoặc enol (C-OH). Khi dạng xeton được chuyển đổi lại, cấu hình của cacbon liền kề với nhóm cacbonyl (nếu nó là bất đối xứng) sẽ thay đổi, tạo ra một cặp epime.

Một ví dụ về sự đề cập ở trên là cặp cis-decalone và trans-decalone.

Nguồn: Jü, từ Wikimedia Commons

Cấu trúc của cis-decalone được trình bày ở trên. Nguyên tử H ở đầu hai vòng; trong khi trong trans-decalone, một cái ở trên các vòng, và cái kia ở dưới. Carbon ở bên trái của nhóm C = O là trung tâm bất đối xứng, và do đó, là tâm phân biệt các epimers.

Ví dụ

Anốt glucoza

Nguồn: miguelferig, từ Wikimedia Commons

Trong hình trên, chúng ta có các vòng furanus của hai anốt của D-glucoza: α và β. Từ các vòng có thể thấy rằng các nhóm OH ở cacbon 1 được tìm thấy cùng hướng với OH bên cạnh, trong α anomer, hoặc ngược hướng, như trong β anomer.

Các phép chiếu của Fisher về cả hai giai đoạn anốt (bên phải hình ảnh) làm cho sự khác biệt giữa hai giai đoạn cuối, bản thân chúng là các giai đoạn anốt, thậm chí còn rõ ràng hơn. Tuy nhiên, hai anốt α có thể có cấu hình không gian khác nhau trên một trong các nguyên tử cacbon khác, và do đó chúng là epime.

Trong phép chiếu C-1 của phép chiếu Fisher đối với anomer α, nhóm OH "nhìn" sang bên phải, trong khi ở anomer β, nó "nhìn" sang trái.

Đồng phân của tinh dầu bạc hà

Nguồn: Roland Mattern, qua Wikimedia Commons

Hình ảnh cho thấy tất cả các đồng phân lập thể của phân tử tinh dầu bạc hà. Mỗi cột đại diện cho một cặp đồng phân đối quang (quan sát kỹ), trong khi các hàng tương ứng với các đồng phân không đối quang.

Vậy epimers là gì? Chúng phải là những chất hầu như không khác nhau về vị trí không gian của một cacbon.

(+) - menthol và (-) - neoisomenthol là epime, và hơn nữa, là chất đồng phân không đối quang (chúng không ở cùng cột). Nếu bạn quan sát kỹ, cả nhóm -OH và -CH ₃ đều đi ra ngoài mặt phẳng (phía trên vòng), nhưng trong (-) - neoisomenthol, nhóm isopropyl cũng hướng ra ngoài mặt phẳng.

Không chỉ (+) - menthol là thời gian của (-) - neoisomenthol, mà còn (+) - neomenthol. Loại thứ hai chỉ khác ở chỗ nhóm -CH ₃ hướng xuống máy bay. Các epimers khác là:

- (-) - isomenthol và (-) - neomenthol

- (+) - isomenthol và (+) - neomenthol

- (+) - neoisomenthol và (-) - neomenthol

- (+) - neomenthol và (-) - neoisomenthol

Những chất đồng phân lập thể này là một ví dụ thực tế để làm rõ khái niệm epimers và bạn có thể thấy rằng từ một số chất đồng phân không đối quang, nhiều chất chỉ có thể phân biệt thành một carbon bất đối xứng hoặc bất đối xứng.

Người giới thiệu

Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. ( ^Tái bản ^{lần thứ} 10. ). Wiley Plus.
Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
Phòng học của Giáo dục Uruguay. (sf). Epimers. Được khôi phục từ: aulas.uruguayeduca.edu.uy
Wikipedia. (2018). Epimer. Được khôi phục từ: en.wikipedia.org/wiki/Epimer
Fray JM (2014). Điều tra sự hình thành Epimer trong các phản ứng ghép nối amide: Một thử nghiệm cho sinh viên đại học nâng cao. Trường Hóa học, Đại học Nottingham, Công viên Đại học, Nottingham NG7 2RD, Vương quốc Anh. J. Chem. Educ. 2014, 91, 1, 136-140
Reist & col. (1995). Chủng tộc hóa, đồng phân hóa, đồng phân hóa và tạo thời gian: Ý nghĩa và ý nghĩa dược lý của chúng. Chirality 7: 396-400.

EPIMERS: ĐẶC ĐIỂM, SỰ HÌNH THÀNH VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026