Tabla de Contenidos
Tâm bất đối xứng , còn được gọi là tâm bất đối xứng , nguyên tử bất đối xứng hoặc nguyên tử bất đối xứng , là một nguyên tử tứ diện có bốn nhóm khác nhau gắn vào nó và do đó có thể tạo ra hợp chất bất đối xứng . Chirality có nghĩa là hợp chất không thể thay thế được với hình ảnh phản chiếu của nó, vì vậy nó có thể tồn tại dưới dạng một trong hai chất đồng phân đối ảnh hoặc đồng phân quang học khác nhau.
Người ta nói rằng nó “có thể” tạo ra một hợp chất bất đối xứng vì sự tồn tại của các trung tâm bất đối xứng trong một phân tử không đảm bảo rằng toàn bộ phân tử là bất đối xứng. Đôi khi, một hợp chất có nhiều hơn một tâm bất đối, nhưng phân tử đối xứng, khiến nó trở thành tâm bất đối.
Trung tâm trị liệu trong hóa học hữu cơ
Các tâm bất đối rất phổ biến trong các hợp chất hữu cơ vì nguyên tử carbon là hóa trị bốn và có dạng hình tứ diện. Kết quả là, bất kỳ nguyên tử carbon nào được liên kết với bốn nhóm khác nhau sẽ là carbon bất đối.
Trong hóa học hữu cơ, người ta thường xác định các trung tâm bất đối xứng bằng cách thêm dấu hoa thị bên cạnh nguyên tử nói trên. Trong các trường hợp khác, chỉ riêng việc chỉ ra rõ ràng hướng trong không gian của các nhóm gắn với một nguyên tử trong phân tử hữu cơ (biểu diễn các liên kết dưới dạng nêm và đường thẳng) là đủ để nhận ra rằng nguyên tử nói trên là một trung tâm bất đối xứng.
Bên cạnh cacbon, các nguyên tử khác cũng có thể là trung tâm bất đối xứng trong các hợp chất hữu cơ là silic, nitơ và phốt pho. Các trung tâm trị liệu này được mô tả chi tiết hơn bên dưới và các ví dụ về từng loại được cung cấp.
Carbon (C) là trung tâm trị liệu
Trong hóa học hữu cơ, hầu hết các trung tâm bất đối xứng tương ứng với các nguyên tử carbon tứ diện, thường được gọi là carbon bất đối xứng hoặc carbon bất đối xứng. Có vô số hợp chất hữu cơ với cacbon bất đối, cả tự nhiên và tổng hợp.
Ví dụ, phần lớn các hợp chất có tầm quan trọng sinh học đều có một hoặc nhiều nguyên tử cacbon bất đối . Đó là trường hợp của hầu hết các axit amin, trong đó carbon alpha là trung tâm bất đối kháng. Protein, có thể có hàng nghìn axit amin liên kết với nhau, do đó có hàng nghìn trung tâm điều hòa. Mặt khác, carbohydrate có thể có một, hai, ba và thậm chí bốn carbon bất đối, tạo ra một số lượng lớn các đồng phân lập thể khác nhau.
Ví dụ về carbon là trung tâm trị liệu trong axit amin L-Alanine:
L-alanine là một ví dụ về axit amin có trung tâm bất đối xứng ở carbon 2, còn được gọi là carbon alpha.
Silicon (Si) là trung tâm trị liệu
Silic là một ví dụ khác về nguyên tố hóa trị bốn đôi khi được tìm thấy trong một số hợp chất hữu cơ. Nguyên tố này thuộc nhóm carbon trong bảng tuần hoàn và cũng là nguyên tử tứ diện khi có 4 nhóm gắn vào. Điều này có nghĩa là khi nó có bốn nhóm khác nhau, thì nó tương ứng với một trung tâm trị liệu.
Ví dụ về silicon là trung tâm trị liệu:
Trong hợp chất sau đây, có thể thấy một nguyên tử silic không đối xứng là trung tâm bất đối xứng. Bằng cách có một trung tâm bất đối xứng, toàn bộ phân tử là bất đối xứng.
Nitơ (N) là trung tâm trị liệu
Các cặp electron đơn lẻ có thể được coi là một “nhóm khác” khi coi một nguyên tử là một trung tâm bất đối có thể có. Điều này có nghĩa là nitơ lai hóa sp 3 tạo thành ba liên kết đơn và cũng có một cặp electron đơn độc trong cấu trúc của nó có thể là trung tâm bất đối nếu ba nhóm khác nhau.
Do đó, trong nhiều amin bậc hai và bậc ba với các nhóm alkyl khác nhau, nguyên tử nitơ có thể được coi là trung tâm bất đối. Vấn đề là các amin này có thể trải qua quá trình đảo ngược trung tâm bất đối nếu các nhóm alkyl là chuỗi mở, vì vậy trong những trường hợp này, nitơ không được coi là bất đối.
Tuy nhiên, nếu các alkyl là một phần của cấu trúc tuần hoàn ngăn chặn sự đảo ngược, thì nitơ sẽ là một trung tâm bất đối xứng.
Một trường hợp khác trong đó nitơ cũng có thể là trung tâm bất đối kháng xảy ra khi có các cation hữu cơ có nguồn gốc từ amoni, chẳng hạn như các cation tetraalkylamoni. Trong những trường hợp này, nitơ được liên kết với bốn nhóm, nếu khác nhau, làm cho nitơ trở thành một trung tâm trị liệu.
Ví dụ về nitơ như một trung tâm trị liệu trong cation trialkylammonium:
Phốt pho (P) là trung tâm trị liệu
Có nhiều hợp chất photpho hữu cơ có cấu trúc tương tự amin là dẫn xuất của phosphine. Tuy nhiên, trong các trường hợp khác, chẳng hạn như axit photphoric và các dẫn xuất của nó (ví dụ như este), phốt pho được bao quanh bởi bốn nhóm phân bố theo kiểu tứ diện. Như mọi khi, nếu cả bốn nhóm đều khác nhau, phốt pho sẽ là trung tâm bất đối.
Ví dụ về phốt pho là trung tâm trị liệu:
Trung tâm trị liệu trong hóa học vô cơ
Ngoài các hợp chất hữu cơ, các hợp chất vô cơ cũng có thể chứa các trung tâm trị liệu. Đối với người mới bắt đầu, cả silicon và phốt pho đều có thể tạo thành nhiều hợp chất vô cơ cộng hóa trị, trong đó chúng cũng có hóa trị bốn, và do đó có thể là các trung tâm trị liệu.
Tuy nhiên, ngoài những trường hợp này, cũng có nhiều hợp chất cơ kim trong đó kim loại có số phối trí là bốn và cũng có thể có dạng hình tứ diện. Đó là trường hợp với một số phức hợp niken.
Ngoài ra, cũng có những phức chất có dạng hình học bát diện (với 6 phối tử hoặc nhóm phân bố xung quanh kim loại trung tâm) cũng thể hiện tính bất đối, và do đó, các nguyên tử trung tâm của chúng là các tâm bất đối.
Người giới thiệu
Borman, S. (2017). Đánh photpho thành hình bất đối. C&EN Global Enterprise, 95(18), 5. https://doi.org/10.1021/cen-09518-notw1Chelouan, A. (2014). Dẫn xuất bất đối của lưu huỳnh và phốt pho: tổng hợp và ứng dụng trong xúc tác bất đối xứng. Lấy từ https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=46408
DiRocco, DA, Ji, Y., Sherer, EC, Klapars, A., Reibarkh, M., Dropinski, J., . . . Davies, IW (2017). Một chất xúc tác đa chức năng lắp ráp chọn lọc lập thể các tiền chất. Khoa học, 356(6336), 426–430. https://doi.org/10.1126/science.aam7936
Mickaël Henrion (2014). Tổng hợp và ứng dụng xúc tác đồng thể của phức hợp carbene dị vòng niken(II)-N. xúc tác. Đại học Strasbourg.
Mott, V. (nd). Phức hợp tứ diện và vuông phẳng | Nhập môn Hóa học. Lấy từ https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/tetrahedral-and-square-planar-complexes/
Weininger, SJ, & Stermitz, FR (1988). Hóa học hữu cơ (Ấn bản tiếng Tây Ban Nha) (tái bản lần thứ nhất). Barcelona, Tây Ban Nha: Biên tập Reverte.
