Гомотопные, энантиотопные и диастереотопные группы
Проверка заменой
Два одинаковых атома водорода в молекуле не всегда «одинаковы» по окружению.
Как определить отношение двух групп
- Замените первую группу на метку (например, H на D) — получите структуру 1.
- Замените вторую — структуру 2.
- Одинаковые — гомотопные; энантиомеры — энантиотопные; диастереомеры — диастереотопные.
Примеры
1. Дихлорметан \(\ce{CH2Cl2}\). Замена любого H даёт одно вещество — гомотопные.
2. Этанол, группа \(\ce{CH2}\). Замена одного H на D даёт (R)-, другого — (S)-1-дейтероэтанол: энантиотопные.
3. 2-Бромбутан, группа \(\ce{CH2}\) (C3). Замена даёт два диастереомера (C2 уже стереоцентр) — диастереотопные.
4. Грани C=O. У ацетона две грани гомотопны; у бутанона — энантиотопны: присоединение с разных сторон даёт энантиомеры.
errorСтереоцентр рядом — почти всегда диастереотопия
Если в молекуле уже есть стереоцентр, два водорода \(\ce{CH2}\)-группы почти всегда диастереотопны и дают разные сигналы в ЯМР.
edit_noteПопробуйте сами
Какие водороды группы \(\ce{CH2}\) в хлорэтане?
expand_moreПоказать решение
Энантиотопные: замена даёт (R)- и (S)-1-хлор-1-дейтероэтан.
Топичность, ЯМР и ферменты
Топические отношения видны в спектрах и в биохимии.
Как это проявляется
- ЯМР: гомотопные и энантиотопные атомы дают один сигнал (в ахиральном растворителе); диастереотопные — разные сигналы.
- Ферменты: хиральный активный центр различает энантиотопные группы и грани.
- Реакции: атака на энантиотопные грани ахиральным реагентом даёт рацемат, хиральным — избыток одного энантиомера.
Примеры
1. Алкогольдегидрогеназа снимает с этанола только один из двух водородов группы \(\ce{CH2}\) (pro-R).
2. Лимонная кислота ахиральна, но в цикле Кребса аконитаза различает её две группы \(\ce{CH2COOH}\).
3. 2-Бромбутан: два водорода группы \(\ce{CH2}\) дают в ЯМР разные сигналы.
errorЭнантиотопные — одинаковы только в ахиральном окружении
Для ЯМР в обычном растворителе энантиотопные водороды неразличимы, но хиральный реагент или фермент их различает.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько сигналов дадут водороды группы \(\ce{CH2}\) этилбензола в ЯМР?
expand_moreПоказать решение
Один: они энантиотопны.
push_pinГлавное
Проверка заменой: замените поочерёдно каждую из двух одинаковых групп на метку (D). Одинаковые продукты — группы гомотопны; энантиомеры — энантиотопны; диастереомеры — диастереотопны. Гомотопные и энантиотопные группы в ахиральном окружении неразличимы (один сигнал ЯМР), диастереотопные различимы всегда. Ферменты различают и энантиотопные группы.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.