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다중 키랄 중심을 갖는 분자는 많은 수의 입체이성질체를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 2-부탄올과 같은 일부 분자에는 4개의 서로 다른 치환기가 부착된 사면체 탄소 원자로 정의되는 하나의 키랄 중심이 있는 반면, 부탄-2,3-디올과 같은 일부 분자에는 여러 개의 키랄…
(R)-2-부타놀과 같은 분자의 키랄 센터는 4개의 다른 대체체를 가진 테트라헤드랄 원자임을 기억하십시오. 부탄-2,3-디올과 같은 일부 분자에는 여러 키랄 센터가 있습니다.
키랄 센터가 하나만 있는 분자는 항상 키랄이지만, 다중 키랄 센터를 가진 분자는 차뇌 구성을 가질 수 있습니다.
n 키랄 센터를 가진 분자에는2n개의 가능한 구성이 있습니다. 다른 구성에서 구성을 중첩할 수 있는 경우 이러한 두 구성은 동일한 분자를 나타냅니다. 따라서 가능한 구성보다 뚜렷한 스테레오이너가 적을 수 있습니다.
예를 들어, 부탄-2,3-디올에는 2개의 키랄 센터와 4개의 가능한 구성이 있습니다. RR 및 SS 구성은 각 키랄 센터의 구성이 반전되기 때문에 서로 미러 이미지입니다.
가장 낮은 에너지 적합성은 전체적으로 미러 이미지로 보이지는 않지만 각 키랄 센터는 여전히 파트너의 미러 이미지입니다.
여기서는 RR 및 SS 구성을 회전하여 덜 활기차게 유리하지만 정확하게 미러된 적합성에서도 슈퍼POS를 만들 수 있습니다. 따라서, 그들은 내란 성 쌍이다.
다른 구성 인 RS 및 SR은180 ° 회전 후 과중 할 수 있습니다. 즉, 그들은 동일한 분자입니다. 따라서 부탄-2,3-디올에는 세 개의 서로 다른 입체가 있으며 그 중 하나는 차뇌입니다. 이 아키랄 스테레오이머는 메소 화합물이라고합니다.
거의 모든 메소 화합물대칭의 평면 또는 대칭의 중심이 있다. 이러한 분자는 180° 회전에 의해 그들의 거울 심상으로 변환됩니다.
그러나, 그 요소가 부족한 다중 키랄 센터를 가진 분자는 180° 미만의 회전에 의해 그것의 거울 심상에 중첩될 수 있습니다. 이러한 회전이 있는 경우 두 구성 모두 동일한 메소 화합물을 나타냅니다.
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Q1: How many stereoisomers can a molecule with multiple chiral centers have?
A molecule with n chiral centers has 2n possible configurations. For example, butane-2,3-diol with two chiral centers can have 2² = 4 possible configurations. However, not all configurations represent distinct stereoisomers because some may be superposable mirror images. Butane-2,3-diol actually has only three distinct stereoisomers despite four possible configurations.
Q2: What is a meso compound and how does it relate to molecular symmetry?
A meso compound is an achiral stereoisomer with multiple chiral centers that possesses a plane of symmetry or center of symmetry. These molecules are transformed into their mirror images by a 180° rotation, making them superposable on their mirror images. Meso-tartaric acid is a famous example of a meso compound with two chiral centers.
Q3: Why are RR and SS configurations of butane-2,3-diol enantiomers?
The RR and SS configurations are mirror images of each other because each chiral center's configuration is inverted. They cannot be superposed through any rotation, even when considering less energetically favorable but exactly mirrored conformations. This non-superposability makes them an enantiomeric pair.
Q4: How do RS and SR configurations differ from RR and SS in butane-2,3-diol?
RS and SR configurations are superposable after a 180° rotation, meaning they represent the same molecule rather than distinct stereoisomers. In contrast, RR and SS configurations cannot be superposed by any rotation. This distinction explains why butane-2,3-diol has only three distinct stereoisomers instead of four.
Q5: Why are molecules with only one chiral center always chiral?
A single chiral center precludes any symmetry in the molecule, preventing the existence of a plane of symmetry, center of symmetry, or improper axis of rotation. Without these symmetry elements, the molecule cannot be superposed on its mirror image, making it inherently chiral. This contrasts with molecules having multiple chiral centers, which may be achiral.
Q6: How does an improper axis of rotation make a molecule achiral?
An improper axis of rotation is an axis about which rotation creates a mirror image of the molecule in a plane perpendicular to that axis. When a molecule with multiple chiral centers lacks a plane or center of symmetry but possesses an improper axis, it remains achiral because it is still superposable on its mirror image through this rotational mechanism.
Q7: What determines whether a molecule with multiple chiral centers is chiral or achiral?
Chirality of molecules with multiple chiral centers depends on molecular symmetry evaluation. If the molecule has a plane of symmetry, center of symmetry, or improper axis of rotation, it is achiral. Without these symmetry elements, the molecule is chiral. Understanding isomerism constitutional isomers and stereoisomers is essential for determining overall molecular chirality.