Amestec racemic - Racemic mixture

In chimie , un amestec racemic sau racemat ( / r eɪ s I m eɪ t , r ə -, r æ s ɪ m eɪ t / ), este una care are egale cantități de stângaci cât și pentru dreptaci enantiomeri ai o moleculă chirală . Primul cunoscut amestec racemic a fost acid racemic , pe care Louis Pasteur a găsit a fi un amestec al celor doi enantiomeri izomeri ai acidului tartric . O probă cu un singur enantiomer este un compus enantiomeric pur sau enantiopur .

Etimologie

Din acid racemic găsit în struguri; din latinesc racemus , adică o grămadă de struguri. Acest acid, produs în mod natural în struguri, este doar versiunea dreptaci a moleculei, mai bine cunoscută sub numele de acid tartric . În multe limbi germanice, acidul racemic este numit „acidul strugurilor”, de exemplu, traubensäure și druvsyra suedeze . Carl von Linné a dat bătrânului roșu denumirea științifică Sambucus racemosa, deoarece denumirea suedeză, druvfläder , înseamnă „bătrân de struguri”, așa-numita pentru că fructele sale cresc într-un grup de struguri.

Nomenclatură

Un amestec racemic este notat cu prefixul (±) - sau dl- (pentru zaharuri se poate utiliza prefixul dl - ), indicând un amestec egal (1: 1) de izomeri dextro și levo. De asemenea, se utilizează prefixul rac- (sau racem- ) sau simbolurile RS și SR (toate cu litere italice ).

Dacă raportul nu este 1: 1 (sau nu este cunoscut), prefixul (+) / (-) , d / l - sau d / l (cu o bară) este utilizat în schimb.

Utilizarea lui d și l este puternic descurajată de IUPAC .

Proprietăți

Un racemat este optic inactiv , ceea ce înseamnă că nu există o rotație netă a luminii polarizate plan . Deși cei doi enantiomeri rotesc lumina polarizată în plan în direcții opuse, rotațiile se anulează deoarece sunt prezente în cantități egale.

Spre deosebire de cei doi enantiomeri puri, care au proprietăți fizice identice, cu excepția direcției de rotație a luminii polarizate plan, un racemat are uneori proprietăți diferite față de oricare dintre enantiomerii puri. Diferite puncte de topire sunt cele mai frecvente, dar sunt posibile și solubilități și puncte de fierbere diferite .

Produsele farmaceutice pot fi disponibile ca racemat sau ca enantiomer pur, care ar putea avea potențe diferite. Deoarece sistemele biologice au multe asimetrii chirale, enantiomerii puri au frecvent efecte biologice foarte diferite; exemplele includ glucoza și metamfetamina .

Cristalizare

Există patru moduri în care un racemat poate fi cristalizat, în funcție de substanță; trei dintre care HWB Roozeboom le distinsese până în 1899:

Conglomerat (uneori conglomerat racemic )
Dacă moleculele substanței au o afinitate mult mai mare pentru același enantiomer decât pentru cel opus, va rezulta un amestec mecanic de cristale enantiomeric pure. Amestecul de cristale R și S enantiomeric formează un amestec eutectic . În consecință, punctul de topire al conglomeratului este întotdeauna mai mic decât cel al enantiomerului pur. Adăugarea unei mici cantități de enantiomer la conglomerat crește punctul de topire. Aproximativ 10% din compușii chirali racemici cristalizează sub formă de conglomerate.
Compus racemic (uneori adevărat racemat )
Dacă moleculele au o afinitate mai mare pentru enantiomerul opus decât pentru același enantiomer, substanța formează o singură fază cristalină în care cei doi enantiomeri sunt prezenți într-un raport ordonat 1: 1 în celula elementară. Adăugarea unei cantități mici dintr-un enantiomer la compusul racemic scade punctul de topire. Dar enantiomerul pur poate avea un punct de topire mai mare sau mai mic decât compusul. Un caz special al compușilor racemici sunt compușii criptoracemici (sau kriptoracemații ), în care cristalul în sine are manevrabilitate (este enantiomorf), în ciuda conținerii ambelor enantiomorfe într-un raport 1: 1.
Pseudoracemat (uneori soluție solidă racemică )
Atunci când nu există o mare diferență de afinitate între aceiași enantiomeri opuși, atunci spre deosebire de compusul racemic și de conglomerat, cei doi enantiomeri vor coexista într-o manieră neordonată în rețeaua cristalină. Adăugarea unei cantități mici dintr-un enantiomer modifică ușor sau deloc punctul de topire.
Quasiracemate
Un quasiracemat este un co-cristal din doi compuși asemănători, dar diferiți, unul dintre aceștia fiind stângaci și celălalt dreptaci. Deși sunt chimic diferite, ele sunt asemănătoare din punct de vedere clinic (izosterice) și sunt încă capabile să formeze o fază cristalină racemică. Unul dintre primele astfel de racemate studiate, de Pasteur în 1853, se formează dintr-un amestec 1: 2 de sare bis amoniu a acidului (+) - tartric și sare bis amoniu a acidului (-) - malic în apă. Reinvestigate în 2008, cristalele formate sunt în formă de halteră, cu partea centrală constând din amoniu (+) - bitartrat, în timp ce părțile exterioare sunt un amestec cvasiracemic de amoniu (+) - bitartrat și amoniu (-) - bimalat.

Rezoluţie

Separarea unui racemat în componentele sale, enantiomerii puri, se numește rezoluție chirală . Există diverse metode, inclusiv cristalizarea, cromatografia și utilizarea enzimelor . Prima rezoluție reușită a unui racemat a fost efectuată de Louis Pasteur , care a separat manual cristalele unui conglomerat.

Sinteză

Fără o influență chirală (de exemplu un catalizator chiral , solvent sau material de pornire), o reacție chimică care produce un produs chiral va produce întotdeauna un racemat. Acest lucru poate face sinteza unui racemat mai ieftină și mai ușoară decât a face enantiomerul pur, deoarece nu necesită condiții speciale. Acest fapt duce, de asemenea, la întrebarea cum a evoluat omociralitatea biologică pe ceea ce se presupune că este un pământ primordial racemic.

Se spune că reactivii și reacțiile care produc amestecuri racemice sunt „nu stereospecifici ” sau „nu stereoselectivi ”, pentru indecizia lor într-un anumit stereoizomerism . Un scenariu frecvent este cel al unei specii plane (cum ar fi un atom de carbon sp 2 sau un intermediar de carbocație ) care acționează ca un electrofil. Nucleofilul va avea o probabilitate de 50% să „lovească” oricare dintre cele două părți ale grupării planare, producând astfel un amestec racemic:

Reaccion-racemato-sin-texto.png

Produse farmaceutice racemice

Vezi și: Medicament enantiopur

Unele molecule de medicament sunt chirale, iar enantiomerii au efecte diferite asupra entităților biologice. Ele pot fi vândute ca un enantiomer sau ca un amestec racemic. Exemplele includ talidomida , ibuprofenul , cetirizina și salbutamolul . Adderall este un amestec inegal de ambii enantiomeri de amfetamină . O singură doză de amfetamină combină sărurile neutre de sulfat ale dextroamfetaminei și amfetaminei, cu izomerul dextro al zaharatului de amfetamină și aspartatul de D / L-amfetamină monohidrat. Tramadolul analgezic prescris este, de asemenea, un racemat.

În unele cazuri (de exemplu, ibuprofen și talidomidă ), enantiomerii se convertesc sau se racemizează in vivo . Aceasta înseamnă că prepararea unui enantiomer pur pentru medicație este în mare măsură lipsită de sens. Cu toate acestea, uneori probe care conțin enantiomeri puri pot fi făcute și vândute la un cost mai mare în cazurile în care utilizarea necesită în mod specific un izomer (de exemplu, pentru un reactiv stereospecific ); comparați omeprazolul și esomeprazolul . Trecerea de la un medicament racemic la un medicament specific chiral se poate face pentru un profil de siguranță mai bun sau un indice terapeutic îmbunătățit. Acest proces se numește comutare chirală și medicamentul enantiopur rezultat este numit comutator chiral . Pentru a cita câteva exemple, esomeprazolul este un comutator chiral al (±) -omeprazolului; levocetirizina este un comutator chiral al (±) -cetirizinei

Deși adesea poate fi activ un singur enantiomer al medicamentului, există cazuri în care celălalt enantiomer este dăunător, cum ar fi salbutamolul și talidomida . Enantiomerul (R) al talidomidei este eficient împotriva bolii de dimineață, în timp ce enantiomerul (S) este teratogen, provocând malformații congenitale. Deoarece medicamentul se racemizează, medicamentul nu poate fi considerat sigur pentru utilizarea femeilor în vârstă fertilă, iar utilizarea acestuia este strict controlată atunci când este utilizată pentru tratarea altor boli.

Metanfetamina este disponibilă pe bază de rețetă sub numele de marcă Desoxyn . Componenta activă a Desoxyn este clorhidratul de dextrometamfetamină . Acesta este izomerul dreptaci al metamfetaminei. Izomerul stângaci al metanfetaminei, levometamfetamina , este un medicament OTC, care acționează mai puțin central și acționează mai periferic.

Regula lui Wallach

Regula lui Wallach (propusă pentru prima dată de Otto Wallach ) afirmă că cristalele racemice tind să fie mai dense decât omologii lor chirali . Această regulă a fost confirmată prin analiza cristalografică a bazei de date.

Vezi si

Referințe