Quiralidad en nitrógeno, fósforo y azufre

Recordemos que cualquier centro tetraédrico con cuatro grupos funcionales diferentes es quiral.

Si bien esta propiedad se observa comúnmente en el carbono, es válida para otros elementos del mismo grupo, como el silicio y el germanio, o en grupos cercanos como el nitrógeno, el fósforo y el azufre. Como tales, forman enantiómeros que se pueden resolver.

La sustitución de uno de los cuatro grupos funcionales diferentes por un par de electrones también forma un centro tetraédrico quiral. Por ejemplo, un nitrógeno sp³ en etilmetilamina es un centro tetraédrico quiral, ya que su imagen especular no es superponible.

En principio, si bien los enantiómeros de las aminas quirales son resolubles, no se pueden separar debido a la inversión piramidal. Al igual que con un paraguas expuesto a una tormenta, la amina quiral se vuelve del revés espontáneamente, lo que resulta en una mezcla racémica.

Sin embargo, la inversión piramidal no es posible en las sales de amonio cuaternario, como el cloruro de amonio de aliletilmetilfenil, lo que permite una fácil resolución de los enantiómeros R y S.

De manera similar, los compuestos de fósforo trivalentes sp³ y los compuestos de azufre con pares solitarios no experimentan una inversión piramidal tan fácilmente porque es menos favorable energéticamente. Como tales, son fácilmente resolubles.

La denominación de los enantiómeros de los centros quirales no carbonosos utiliza el mismo procedimiento que para los centros quirales de carbono. Recordemos que nombrar a los enantiómeros como R- o S- implica tres pasos: la asignación de prioridades a los grupos sustituyentes, la orientación del sustituyente de menor prioridad lejos del observador y la determinación de si la secuencia de prioridades de los otros tres grupos en el centro quiral es en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj.

En las moléculas con un par solitario, como el metilsulfinilbenceno, a los sustituyentes se les asignan prioridades, siendo el par solitario el más bajo. A continuación, la molécula se gira de tal manera que el par solitario apunta hacia afuera.

Aquí, la secuencia uno-dos-tres es en el sentido de las agujas del reloj. En consecuencia, el prefijo R se asigna al centro quiral y el enantiómero se etiqueta como (R)-metilsulfinilbenceno. De manera similar, el otro enantiómero está marcado como (S)-metilsulfinilbenceno.