Рацематы
Когда образуется рацемат
Большинство реакций в колбе дают не один энантиомер, а оба поровну.
Как предсказать рацемат
- Найдите, возникает ли в реакции новый стереоцентр.
- Проверьте исходные вещества и катализатор: все ли они ахиральны.
- Посмотрите на промежуточную частицу: если атака идёт на плоский центр (\(sp^2\)-углерод) с двух сторон с равной вероятностью — получится рацемат.
Примеры
1. Присоединение HBr к бут-1-ену. Карбокатион при C2 плоский: бромид атакует сверху и снизу — (±)-2-бромбутан.
2. Восстановление бутанона \(\ce{NaBH4}\). Гидрид атакует обе грани группы C=O — (±)-бутан-2-ол.
3. Хлорирование бутана по C2. Радикал плоский — (±)-2-хлорбутан.
4. \(S_N1\) оптически активного третичного галогенида — почти полная рацемизация через плоский карбокатион.
errorРацемат — не мезо-форма
Рацемат — смесь двух хиральных веществ (энантиомеров), мезо-форма — одно ахиральное вещество. Оба не вращают свет, но по разным причинам.
edit_noteПопробуйте сами
Получится ли рацемат при гидратации пропена в кислой среде?
expand_moreПоказать решение
Нет: продукт — пропан-2-ол, у него нет стереоцентра (у C2 два метила).
Рацемизация и новые стереоцентры
Оптически активное вещество может потерять активность, а реакция с хиральной молекулой — дать неравные количества изомеров.
Как рассуждать
- Рацемизация: если стереоцентр может временно стать плоским (енол, карбокатион, карбанион), вещество превращается в рацемат.
- Второй стереоцентр: если в молекуле уже есть стереоцентр, две грани плоского центра неравноценны — диастереомеры образуются в разных количествах.
Примеры
1. (R)-2-Метилбутаналь в щёлочи рацемизуется: через енолят α-атом становится плоским.
2. (R)-3-Бромбутан-2-он — то же: α-водород кислый, енол плоский.
3. Восстановление (R)-3-метилциклогексанона даёт цис- и транс-спирты в неравных количествах — это диастереомеры.
4. Стереоцентр не у α-атома. В (R)-4-метилгексан-2-оне стереоцентр C4 отделён от группы C=O: енолизация его не затрагивает, рацемизации нет.
errorРацемизация требует водорода при стереоцентре
Через енол рацемизуется только стереоцентр, несущий α-водород. Если у стереоцентра нет водорода, енолизация его не затрагивает.
edit_noteПопробуйте сами
Рацемизуется ли (S)-2-метилбутановая кислота в щёлочи при комнатной температуре?
expand_moreПоказать решение
Практически нет: в щёлочи кислота — карбоксилат-ион, его α-водород очень слабо кислый.
push_pinГлавное
Рацемат — смесь энантиомеров 1 : 1, обозначение (±) или rac-; он не вращает плоскость поляризации. Если стереоцентр возникает из ахиральных веществ без хирального катализатора, получается рацемат: плоский интермедиат (карбокатион, радикал, C=O, C=C) атакуется с двух сторон одинаково. Если в молекуле уже есть стереоцентр, новый образуется в неравных количествах — получаются диастереомеры.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.