Stereohemija

Stereohemija je oblast hemijskih nauka, koja uključuje proučavanje relativnog prostornog rasporeda atoma koji čine strukturu molekula i njihovih manipulacija. Važan grana stereohemija je proučavanje hiralnih molekula.^[1][2][3]

Različiti tipovi izomera. Stereohemija je fokusirana na stereoizomere

Stereohemija je također poznat i kao 3D hemija jer prefiks "stereot" znači "trodimenzionalnost".

Stereohemijska istraživanja se fokusiraju na stereoizomere i obuhvataju čitav spektar organskih, anorganskih, bioloških fizičkih supstanci, a posebno supramolekulske hemije. Stereohemija uključuje metode za određivanje i opisivanje tih odnosa; učinak na fizičke ili biološke osobine, te odnose prenosa datih molekula, kao i način na koji ti odnosi utiču na reaktivnost molekula (dinamički stereohemija).^[4][5][6]

Historija

Louis Pasteur se s pravom može opisati kao prvi stereohemičar, nakon što je primijetio 1849. da soli vinske kiseline nakupljene u proizvodnji vina mogu rotirati polarizirano svjetlo, ali soli iz drugih izvora ne mogu. Ovo svojstvo, jedino fizičko svojstvo u kojem se razlikovala dva tipa soli tartarata, je optičkih isomerija. U 1874., Jacobus Henricus van 't Hoff i Joseph Le Bel je objasnio optičku aktivnost u smislu tetraednog rasporeda atoma vezana za ugljik.

Značaj

Kan-Ingold-Prelog pravila priorita su dio sistema za stereohemijsko opisivanje jednog molekula. Oni su rangirali atome oko stereocentra na standardni način, omogućavajući da se nedvosmisleno opiše relativni položaj atoma u molekuli. Fischerova projekcija je pojednostavljen način da se prikaže stereohemija oko stereocentra.

Primjer talidomida

Struktura talidomida

Jedan od često navođenih primjera o važnosti stereohemije odnosi se na talidomidnu katastrofu. Talidomid je farmaceutski lijek, koji je prvi puta pripremljen 1957. godine u Njemačkoj, propisivan za liječenje jutarnje mučnine kod trudnica. Otkriveno je poslije da je lijek u biti teratogen, izazvajući ozbiljne genetička oštećenja ranog embrionalnog rasta i razvoja, što je dovelo do deformacije udova kod beba. Neki od nekoliko predloženih mehanizama od teratogenosti uključuju različite biološke funkciju za (R)- i (S)-talidomid enantiomere.

U ljudskom tijelu, međutim, talidomid prolazi kroz racemizaciju: čak i ako samo jedan od dva enantiomera uzet kao lijek, drugi enantiomer se proizvodi kao rezultat metabolizma. U skladu s tim, netačno je da je jedan od stereoizomera siguran, a drugi je teratogeni. Talidomid se trenutno koristi za liječenje drugih bolesti, posebno raka i gube. Strogim propisima i kontrolom je omogućeno da se izbegne njegovu upotreba kod trudnica i spriječe razvojne deformacije. Ova katastrofa je pokretačka sila iza zahtijeva za strogo testiranje lijekova prije nego što postanu dostupni javnosti.

Definicije

Projekcija tetrahedne molekule na planarnoj površini

Visualizacija Fischerove projekcije

Postoje mnoge definicije koje opisuju specifične konformacije (IUPAC zlatna knjiga), koje su razvili William Klyne i Vladimir Prelog, čine njihov Klyne-Prelog sistem nomenklature, koji se zasniva na uglovima torzije; ugao torzije:

• od ± 60° se zove Gauche;
• između 0° i ± 90° se zove sin (e);
• između ± 90° i 180° se zove anti (a);
• između 30° i 150° ili između -30° i -150° se zove klinalni;
• između 0° i 30° ili 150° i 180° se zove periplanarni (p);
• između 0° i 30° se zove sinperiplanarni ili sinhronizacijski ili cis-konformacijski(SP);
• između 30° i 90° i -30° do -90° se zove sinklinalnim ili Gauche ili iskrivljenim (SC)
• između 90° i 150 °i -90 °C do -150° se zove antiklinalni (AC);
• između ± 150° do 180° se zove antiperiplanarni ili anti ili trans (AP).

Torzijska naprezanja su rezultata otpornosti na uvijanje oko veze.

Vrste

• Atropisomerizam
• Cis - trans izomerija
• Konformaciijska isomerija
• Diastereoizomeri
• Enantiomeri
• Rotameri

Također pogledajte

• Alkan stereohemija
• Hiralnost (R/S, D/L)

Reference

1. Voet D., Voet J.(1995): Biochemistry, 2nd Ed. Wiley, http://www.wiley.com/college/math/chem/cg/sales/voet.html.
2. Lindhorst T. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH, 3527315284.
3. Robyt F.(1997): Essentials of carbohydrate chemistry. Springer, ISBN 0387949518.
4. Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
5. Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
6. Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co., ISBN 978-1-4641-0962-1.

Vanjski linkovi

Portal Hemija

• BibNum.