1. Związki optycznie czynne.
Zjawisko skręcania płaszczyzny drgań światła spolaryzowanego odkryto na
początku 19 w. Zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji promieni świetlnych
zaobserwowano najpierw w przypadku niektórych kryształów (pary kryształów
enancjomorficznych, będących wzajemnymi odbiciami lustrzanymi), co wynika z ich
specyficznej „asymetrycznej struktury”. Przeprowadzenie takiego kryształu w stan
ciekły, przez stopienie lub rozpuszczenie wiąże się z zanikiem czynności optycznej.
Czynność optyczna wykazują jednak niektóre związki nie tylko w stanie stałym
a również ciekłym i gazowym. Za to jest już jednak odpowiedzialna asymetria
struktury związków na poziomie mikroskopowym, molekularnym - mówimy tu o
izomerii optycznej, jednym z trzech rodzajów izomerii stereoizomerii (oprócz izomerii
cis-trans i diastereoizomerii). Jakościowo zjawisko czynności optycznej cząsteczek
możemy wyjaśnić następująco. Poprzeczne do kierunku rozchodzenia się, drgania
fali elektromagnetycznej w płaszczyźnie spolaryzowanej liniowo wiązki, możemy
rozłożyć na dwie fale składowe spolaryzowane kołowo w lewo i prawo. Te dwie
składowe przechodząc przez optycznie asymetryczny ośrodek, przez różnice w
oddziaływaniach z asymetrycznym polem generowanym przez elektrony, poruszają
się z różną szybkością (lub różnią się współczynnikami załamania światła, co na
jedno wychodzi). Po wyjściu z ośrodka, ponowne „złożenie” składowych
promieniowania daje falę spolaryzowaną liniowo, ale w innej płaszczyźnie. I stąd
obserwowane w skali makroskopowej skręcenie płaszczyzny światła
spolaryzowanego.
Optycznie czynne są cząsteczki posiadające swe nie nakładające się odbicie
lustrzane. Z geometrycznego punktu widzenia warunek taki spełniają struktury nie
posiadające ani środka inwersji (i), ani płaszczyzny symetrii (σ). Posługując się
nomenklaturą teorii grup, ogólnie cząsteczki, bez niewłaściwej osi obrotu Sn, co jest
warunkiem koniecznym i wystarczającym.
W chemii, szczególnie organicznej, szeroko rozpowszechnione jest pojecie
chiralnego atomu węgla, czyli atomu węgla z czterema różnymi podstawnikami.
Struktura taka z reguły implikuje achiralność cząsteczki. Trzeba jednak zdawać
sprawę, że to bardzo użyteczne pojęcie, nie jest w sensie ogólnym ani warunkiem
koniecznym ani dostatecznym czynności optycznej cząsteczki. Posiadają chiralne
węgle mezomery (proszę sobie przypomnieć co to jest!, i dlaczego tak jest!), a jednak
(…)
… - chromatografia gazowa. Ta techniką można w wielu przypadkach skutecznie
analizować stężenie poszcególnych enancjomerów, o ile dysponujemy odpowiednią,
optycznie czynną kolumną. Ograniczeniem chromatografii gazowej jest niewątpliwie
możliwość stosowania do związków lotnych i trwałych w temperaturze pomiaru. GC
stosowana do rozdziału enancjomerów ma natomiast liczne zalety, w porównaniu do
innych metod:
- pozwala…
…, aminokwasów jak
i struktur wyżej zorganizowanych. Podobnie określone enancjomery, a nie ich
racemiczne mieszaniny, są podstawą budowy naturalnych węglowodanów, terpenów,
alkaloidów i innych składników żywych organizmów. Enancjomery tego samego
związku z reguły wysoce selektywnie podlegają procesom metabolicznym. Ten sam
związek może być lekarstwem, trucizną lub tylko niepotrzebnym balastem, może
mieć zapach…
…) - wysokosprawna chromatografia
cieczowa. Pozwala rozdzielać pary enanacjomerów w temperaturze pokojowej
(ważne bo w wielu przypadkach podwyższona temperatura racemizuje związki).
Można tym sposobem analizować substancje o niskiej lotności. HPLC preparatywna
pozwala uzyskiwać próbki rozdzielonych enancjomerów, podobnie jak stosowana
jeszcze niekiedy w tym celu klasyczna chromatografia cienkowarstwowa.
Podstawą…
… co to jest!, i dlaczego tak jest!), a jednak
nie tworzą par enancjomerów. Z drugiej strony czynność optyczną wykazują na
przykład pochodne difenyli, węgli chiralnych nie posiadające. Ten ostatni przypadek
rzadko omawiany zasługuje na kilka dodatkowych uwag.
Odpowiednio „duże” podstawniki w cząsteczce difenylu w pozycjach 2,2',6,6'
uniemożliwiają w niskich temperaturach swobodna rotację pierścieni fenylowych
wokół wiązań C1-C1'. Na przykład 2,3,6,2',3…
… podstawnikach. Niejako zastępują
chiralny atom węgla.
Istnieje specjalny system, stworzony przez Cahna, Ingolda i Preloga,
jednoznacznego określania absolutnej konfiguracji, czyli określania przestrzennego
ułożenia atomów lub grup dookoła dyssymetrycznej części molekuły. Pozwala to
przypisać każdemu enancjomerowi, korzystając z opracowanych reguł (warto je
sobie przypomnieć!), absolutną konfigurację R (rectus…
… można odróżnić tylko za pomocą optycznie czynnego narzędzia. I to zarówno
w sensie enancjoselektywnej syntezy, analizy, dowolnej chemicznej przemiany czy
też detekcji metodami czysto fizycznymi. Optycznie nieczynna skarpetka nie jest
przypisana formalnie ani do nogi lewej ani prawej. W zasadzie lewa i prawa są
nierozróżnialne. Rękawiczkę prawą od lewej bez trudu rozróżnimy i po ciemku.
Podobnie selektywnie…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)