Tabla de Contenidos
A királis centrum , más néven aszimmetrikus centrum , királis atom vagy aszimmetrikus atom , egy tetraéderes atom, amelyhez négy különböző csoport kapcsolódik, és ezért a vegyületet királissá teheti . A kiralitás azt jelenti, hogy a vegyület nem rakható össze tükörképével, így két különböző enantiomer vagy optikai izomer egyikeként létezhet.
Azt mondják, hogy „tud” egy vegyületet királissá tenni, mivel a molekulában lévő királis centrumok nem biztosítják, hogy a molekula egésze királis legyen. Néha előfordul, hogy egy vegyületnek több királis centruma van, de a molekula szimmetrikus, ami akirálissá teszi.
Királis központok a szerves kémiában
A királis centrumok nagyon gyakoriak a szerves vegyületekben, mivel a szénatom négy vegyértékű és tetraéderes geometriájú. Ennek következtében minden szénatom, amely négy különböző csoporthoz kapcsolódik, királis szén lesz.
A szerves kémiában gyakori, hogy a királis centrumokat úgy azonosítják, hogy az atom mellé csillagot adnak. Más esetekben a szerves molekulában lévő atomhoz kapcsolódó csoportok térbeli orientációjának egyértelmű jelzése (a kötéseket ékként és vonalként ábrázolva) elegendő annak felismeréséhez, hogy az atom királis centrum.
A szén mellett a szilícium, a nitrogén és a foszfor más atomok is lehetnek királis központok a szerves vegyületekben. Ezeket a királis centrumokat az alábbiakban részletesebben ismertetjük, és mindegyikre példákat adunk.
Szén (C) mint királis központ
A szerves kémiában a legtöbb királis centrum tetraéderes szénatomoknak felel meg, amelyeket gyakran királis szénatomoknak vagy aszimmetrikus szénatomoknak neveznek. Számtalan királis széntartalmú szerves vegyület létezik, természetes és szintetikus egyaránt.
Például a biológiai jelentőségű vegyületek túlnyomó többsége egy vagy több királis szénatomot tartalmaz . Ez a helyzet szinte minden aminosavnál, amelyben az alfa szén egy királis centrum. A fehérjéknek, amelyekben több ezer aminosav kapcsolódhat egymáshoz, ezért több ezer királis központjuk van. Másrészt a szénhidrátok egy, kettő, három, sőt négy királis szénatomot tartalmazhatnak, ami nagyszámú különböző sztereoizomert eredményez.
Példa szénre mint királis központra az L-alanin aminosavban:
Az L-alanin egy olyan aminosav példája, amelynek a 2-es szénatomnál van egy királis központja, amelyet alfa-szénnek is neveznek.
Szilícium (Si) mint királis központ
A szilícium egy másik példa a négy vegyértékű elemre, amely néha bizonyos szerves vegyületekben megtalálható. Ez az elem a periódusos rendszer széncsoportjához tartozik, és egyben tetraéder atom is, ha négy csoport kapcsolódik hozzá. Ez azt jelenti, hogy ha négy különböző csoportja van, akkor egy királis központnak felel meg.
Példa a szilíciumra mint királis központra:
A következő vegyületben egy aszimmetrikus szilíciumatom látható, amely egy királis centrum. Ha egyetlen királis centrummal rendelkezik, az egész molekula királis.
Nitrogén (N) mint királis központ
A magányos elektronpárok „más csoportnak” számíthatók, ha egy atomot lehetséges királis centrumnak tekintünk. Ez azt jelenti, hogy az sp 3 -hibridizált nitrogén , amely három egyes kötést képez, és szerkezetében egy elektronpár is van, királis centrum lehet, ha a három csoport különbözik.
Így sok különböző alkilcsoportot tartalmazó szekunder és tercier aminban a nitrogénatom királis centrumnak tekinthető. A probléma az, hogy ezek az aminok a királis centrum inverzióján eshetnek át, ha az alkilcsoportok nyitott láncúak, így ezekben az esetekben a nitrogén nem tekinthető királisnak.
Ha azonban az alkilcsoportok egy ciklusos szerkezet részét képezik, amely megakadályozza az inverziót, akkor a nitrogén királis centrum lenne.
Egy másik eset, amikor a nitrogén királis centrum is lehet, akkor fordul elő, ha ammóniumból származó szerves kationok, például tetraalkil-ammónium kationok vannak. Ezekben az esetekben a nitrogén négy csoporthoz kapcsolódik, amelyek, ha különböznek egymástól, a nitrogént királis centrummá teszik.
Példa a nitrogénre mint királis centrumra trialkil-ammónium-kationban:
Foszfor (P) mint királis központ
Számos olyan szerves foszforvegyület létezik, amelyek szerkezete hasonló az aminokhoz, amelyek a foszfin származékai. Más esetekben azonban, mint például a foszforsav és származékai (például észterek), a foszfort négy csoport veszi körül, amelyek körülbelül tetraéderes eloszlásban vannak elosztva. Mint mindig, ha mind a négy csoport különbözik, a foszfor királis központ lesz.
Példa a foszforra mint királis központra:
Királis központok a szervetlen kémiában
A szerves vegyületek mellett a szervetlen vegyületek is tartalmazhatnak királis centrumot. Kezdetben mind a szilícium, mind a foszfor sok kovalens szervetlen vegyületet képezhet, amelyekben szintén négyértékűek, és ezért királis centrumok lehetnek.
De ezeken az eseteken kívül számos fémorganikus vegyület is létezik, amelyekben a fém négyes koordinációs számmal rendelkezik, és tetraéderes geometriát is felvehet. Ez a helyzet néhány nikkelkomplex esetében.
Ezenkívül vannak olyan oktaéderes geometriájú komplexek is (6 ligandum vagy csoport van elosztva a központi fém körül), amelyek szintén kiralitást mutatnak, és amelyek központi atomjai ezért királis centrumok.
Hivatkozások
Borman, S. (2017). A foszfor felverése királis formára. C&EN Global Enterprise, 95(18), 5. https://doi.org/10.1021/cen-09518-notw1Chelouan, A. (2014). Kén és foszfor királis származékai: szintézis és alkalmazások az aszimmetrikus katalízisben. Letöltve: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=46408
DiRocco, DA, Ji, Y., Sherer, EC, Klapars, A., Reibarkh, M., Dropinski, J., . . . Davies, IW (2017). Többfunkciós katalizátor, amely sztereoszelektíven állítja össze a prodrugokat. Science, 356(6336), 426–430. https://doi.org/10.1126/science.aam7936
Mickaël Henrion (2014). Nikkel(II)-N-heterociklusos karbén komplexek szintézise és homogén katalitikus alkalmazásai. Katalízis. Strasbourgi Egyetem.
Mott, V. (nd). Tetraéder és négyzet alakú síkkomplexumok | Bevezetés a kémiába. Letöltve: https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/tetrahedral-and-square-planar-complexes/
Weininger, SJ és Stermitz, FR (1988). Szerves kémia (spanyol kiadás) (1. kiadás). Barcelona, Spanyolország: Editorial Reverte.
