Obraz6 (39)

168

Równomolowe mieszaniny enancjomerów nazywamy mieszaninami racemicznymi albo racematami.

Gdy z achiralnego substratu powstaje związek chirainy to produkt reakcji jest mieszaniną racemiczną. Wyjątek stanowią reakcje enzymatyczne i inne reakcje przebiegające w obecności chiralnych katalizatorów.

Żywe komórki powstały na Ziemi z racemicznych substratów a jednak współczesne składniki żywych komórek nie są mieszaninami racemicznymi. Na przykład aminokwasy mają tylko konfigurację lewą a cukry tylko prawą. Dowodzi to, że kiedyś na początku musiały zachodzić reakcje chemiczne, które spowodowały, że na Ziemi pojawiła się przewaga aminokwasów o konfiguracji lewej i cukrów o konfiguracji prawej nad ich enancjomerami o przeciwnych konfiguracjach. Poznanie tych reakcji zbliżyłoby nas do poznania początków życia na Ziemi.

9.8. Stereoizomeria kwasu winowego

Jest to kwas 2,3-dihydroksybutanodiowy. Jego zwyczajowa nazwa pochodzi stąd, że jest składnikiem osadów tworzących się w beczkach z winem.

COOH

I

CHOH

I

CHOH

I

COOH kwas winowy

kwas 2,3-dihydroksybutanodiowy

W cząsteczkach kwasu winowego są dwa asymetryczne atomy węgla. Są to atomy, przy których znajdują się grupy OH. Podstawnikami przy każdym z tych atomów są atom wodoru, grupy OH i COOH oraz grupa CH(OH)COOH. Każdy podstawnik jest inny, ale jednocześnie zauważamy, że zestaw podstawników przy jednym z asymetrycznych atomów jest taki sam, jak przy drugim. Dlatego mówimy, że asymetryczne atomy w cząsteczce kwasu winowego są równocenne. Związki, w których asymetryczne atomy są nierównocenne, będą omawiane w rozdziale o cukrach.

Konfiguracja podstawników przy każdym z asymetrycznych atomów może być prawa lub lewa, bez względu na liczbę tych atomów w cząsteczce. Gdy są dwa asymetryczne i równocenne atomy, to możliwe są trzy kombinacje konfiguracji, RR, SS i SR. Zgodnie z tym istnieją trzy stereo izomery kwasu winowego. Kombinacja RR oznacza, że przy obydwu asymetrycznych atomach jest taka sama konfiguracja i że jest to konfiguracja, którą umownie określamy jako prawą. W przypadku kombinacji SS przy obu asymetrycznych atomach jest konfiguracja lewa. Trzeci przypadek, kombinacja SR, oznacza że przy jednym z asymetrycznych atomów jest konfiguracja prawa a przy drugim lewa. Wynikające stąd struktury przestrzenne można pokazać za pomocą wzorów w znanej nam już konwencji pogrubionych i przerywanych kresek:

COOH    j    COOH    COOH

^h^[r^OH j ho^s^h    ^h\^^oh

ho^Ir^h I    ^H\JŚIffi

9    j    j    j

COOH    j    COOH    COOH

lustro

i    ii    ra

achiralny izomer mezo

kwas mezo-winowy

para enancjomerów chiralne, optycznie czynne izomery kwasu winowego

stereo izomery kwasu winowego

Z rozdziału 9.7 wynika, że asymetryczny atom węgla powoduje asymetrię cząsteczek i że cząsteczki zawierające asymetryczny atom są chiralne. Są to stwierdzenia prawdziwe, ale nie można ich przenieść na cząsteczki zawierające więcej niż jeden asymetryczny atom. Przykład kwasu winowego pokazuje, że przy dwóch równocennych asymetrycznych atomach cząsteczka może ale nie musi być chiralna i jej chiralność zależy od konfiguracji przy obydwu asymetrycznych atomach. Gdy konfiguracje te są identyczne, obie prawe lub obie lewe, to cząsteczki są chiralne i istnieją w postaci dwóch enancjomerów. W przypadku różnych konfiguracji, jak w kwasie mezo-