Topicity

Stereokemiallinen termi diastereotopic viittaa molekyylissä olevien kahden sellaisen ryhmän väliseen suhteeseen, joiden korvaaminen toisiinsa tuottaisi yhdisteitä, jotka ovat diastereomeerejä. Diastereotopiset ryhmät ovat usein, mutta eivät aina, identtisiä ryhmiä, jotka ovat kiinnittyneet samaan atomiin molekyylissä, joka sisältää vähintään yhden kiraalisen keskuksen.

Esimerkiksi (S)-2-bromibutaanin CH2-osan kaksi vetyatomia ovat diastereotopisia. Toisen vetyatomin (merkitty sinisellä) korvaaminen bromiatomilla tuottaa (2S,3R)-2,3-dibromibutaania. Toisen vetyatomin (merkitty punaisella) korvaaminen bromiatomilla tuottaa diastereomeerin (2S,3S)-2,3-dibromibutaani.

(S)-2-bromibutaani (2S,3R)-2,3-dibromobutane (2S,3S)-2,3-dibromibutaani

Kiraalisissa molekyyleissä, jotka sisältävät diastereotooppisia ryhmiä, kuten 2-bromibutaanissa, ei vaadita enantiomeerista tai optista puhtautta; kukin enantiomeeri tuottaa diastereomeerien enantiomeeriset diastereomeerisarjat diastereotyyppisten ryhmien substituution yhteydessä, riippumatta sen osuudesta (vaikka, kuten 2-bromibutaanin bromisubstituutiossa, mesoisomeereilla ei varsinaisesti ole yhtään enantiomeeria, kuten 2-bromibutaanin bromisubstituutiossa).

Diastereotyyppiset ryhmät eivät ole toistensa peilikuvia minkään tason suhteen. Ne ovat aina erilaisia, missä tahansa ympäristössä, mutta eivät välttämättä ole erotettavissa toisistaan. Esimerkiksi etyylifenyylialaninaattihydrokloridin (PhCH2CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-) molemmat CH2-hydrogeeniparit ovat diastereotopisia ja molemmat antavat pareittain erillisiä 1H-NMR-signaaleja DMSO-d6:ssa 300 MHz:n taajuudella, mutta samankaltaisessa etyyli-2-nitrobutanoaatissa (CH3CH2CH(NO2)COOCH2CH2CH3) vain kiraalisen ytimen viereinen CH2-ryhmä antaa erillisiä signaaleja kahdesta hydrogeenistään samalla laitteella CDCl3:ssa. Tällaiset signaalit ovat usein monimutkaisia, koska kemiallisessa siirtymässä on pieniä eroja, päällekkäisyyksiä ja lisäksi vahva kytkentä geminaalisten vetyjen välillä. Toisaalta ipsenolin kaksi CH3-ryhmää, jotka ovat kolmen sidoksen päässä kiraalisesta keskuksesta, antavat erilliset 1H-dublettisignaalit 300 MHz:n taajuudella ja erilliset 13C-NMR-signaalit CDCl3:ssa, mutta etyylialaninaattihydrokloridin (CH3CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-) diastereotyyppiset hydrogeenit (CH3CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-), jotka ovat niin ikään kolmen sidoksen päässä kiraalisesta keskuksesta, osoittavat tuskin erotettavissa olevia 1H-NMR-signaaleja DMSO-d6:ssa.

kuva 1. Diastereotyyppiset vedyt akiraalisissa yhdisteissä.

Diastereotyyppisiä ryhmiä esiintyy myös akiraalisissa molekyyleissä. Esimerkiksi 3-pentanolissa (kuva 1) mikä tahansa CH2-hydrogeenipari on diastereotyyppinen, koska kaksi CH2-hiiltä ovat enantiotyyppisiä. Minkä tahansa neljän CH2-hiilivedyn substituutio synnyttää kaksi kiraalista keskusta kerralla, ja kaksi mahdollista vetyjen substituutiotuotetta minkä tahansa CH2-hiilen kohdalla ovat diastereomeereja. Tällainen suhde on usein helpompi havaita syklisissä molekyyleissä. Esimerkiksi syklopentanolin (kuva 2) mikä tahansa CH2-hydrogeenipari on samalla tavalla diastereotyyppinen, ja tämä on helposti havaittavissa, koska toinen parin vedyistä on cis-hydrogeeni OH-ryhmään nähden (rengaspinnan samalla puolella) ja toinen trans-hydrogeeni siihen nähden (vastakkaisella puolella).

Termiä diastereotooppinen käytetään myös alkeeniryhmän samaan päähän kiinnittyneisiin identtisiin ryhmiin, jotka korvattaessa toisillaan muodostaisivat geometrisia isomeerejä (jotka myös kuuluvat diastereomeerien luokkaan). Näin ollen propeenin CH2-hydrogeenit ovat diastereotopisia, sillä toinen on cis-suhteessa CH3-ryhmään ja toinen trans-suhteessa siihen, ja jommankumman korvaaminen CH3:lla synnyttäisi cis- tai trans-2-buteenin.

Kuva 2. Propeenin CH2-hydrogeenit. Diastereotyyppiset vedyt kiraalisessa metallikompleksissa.

Diastereotopisuus ei rajoitu orgaanisiin molekyyleihin, hiileen kiinnittyneisiin ryhmiin eikä molekyyleihin, joissa on kiraalisia tetraedrisiä (sp3-hybridisoituneita) keskuksia: esimerkiksi tris(etyleenidiamiini)kromi(III)-ionissa (Cr(en)33+), jossa metallikeskittymä on kiraalinen, minkä tahansa CH2- tai NH2-ryhmän vetygeenit ovat diastereotopisia (kuva 2).

Termit enantiotyyppinen ja diastereotyyppinen voidaan käyttää myös planaaristen ryhmien (erityisesti karbonyyliryhmien ja alkeenimuotojen) kasvojen suhteen. Katso Cahn-Ingold-Prelog-prioriteettisääntö.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.