Raseeminen seos - Racemic mixture

In kemia , joka on raseeminen seos , tai rasemaatin ( / r eɪ s i m eɪ t , r ə -, r æ s ɪ m eɪ t / ), on sellainen, joka on yhtä suuri määrä sekä vasen- ja oikeakätinen enantiomeerit ja kiraalinen molekyyli. Ensimmäinen tunnettu raseeminen seos oli raseemista happoa , joka Louis Pasteur havaittu olevan seos, jossa on kaksi enantiomeeristä isomeerit ja viinihappo . Näyte, jossa on vain yksi enantiomeeri, on enantiomeerisesti puhdas tai enantiopuhdas yhdiste.

Etymologia

Kohteesta raseeminen happo löytyy viinirypäleet; latinalaisesta racemusista , joka tarkoittaa rypälekertaa . Tämä happo, jota luonnollisesti tuotetaan rypäleissä, on vain oikeakätinen versio molekyylistä, joka tunnetaan paremmin viinihappona . Monissa germaanisten kielten raseeminen happo on nimeltään ”rypäleen happo” kuten Saksan traubensäure ja Ruotsin druvsyra . Carl von Linné antoi punaiselle seljanmarjalle tieteellisen nimen Sambucus racemosa, sillä ruotsinkielinen nimi druvfläder tarkoittaa 'rypäleen vanhinta', jota kutsutaan siksi, että sen marjat kasvavat rypäleen kaltaisessa rypässä.

Nimikkeistö

Raseeminen seos on merkitty etuliitteellä (±) - tai dl- (sokereille voidaan käyttää etuliitettä dl - ), mikä tarkoittaa yhtä suurta (1: 1) dekstro- ja levo-isomeerien seosta. Lisäksi käytetään etuliitettä rac- (tai racem- ) tai symboleja RS ja SR (kaikki kursiivilla ).

Jos suhde ei ole 1: 1 (tai sitä ei tunneta), sen sijaan käytetään etuliitettä (+) / (-) , d / l - tai d / l- (kauttaviivalla).

IUPAC ei suosittele voimakkaasti d: n ja l: n käyttöä .

Ominaisuudet

Rasemaatti on optisesti passiivinen , mikä tarkoittaa, että tasopolarisoidun valon nettokierros ei ole . Vaikka nämä kaksi enantiomeeria pyörivät tasopolarisoitunutta valoa vastakkaisiin suuntiin, pyörimiset peruuttuvat, koska niitä on yhtä paljon.

Toisin kuin kaksi puhdasta enantiomeeriä, joilla on identtiset fysikaaliset ominaisuudet lukuun ottamatta tasapolarisoidun valon pyörimissuuntaa, rasemaatilla on joskus erilaisia ​​ominaisuuksia kuin kummallakin puhtaalla enantiomeerillä. Eri sulamispisteet ovat yleisimpiä, mutta erilaiset liukoisuudet ja kiehumispisteet ovat myös mahdollisia.

Lääkkeitä voi olla saatavana rasemaattina tai puhtaana enantiomeerinä, jolla voi olla erilainen teho. Koska biologisilla järjestelmillä on monia kiraalisia epäsymmetriaa, puhtailla enantiomeereillä on usein hyvin erilaiset biologiset vaikutukset; esimerkkejä ovat glukoosi ja metamfetamiini .

Kiteytys

Rasemaatti voidaan kiteyttää aineella riippuen neljällä tavalla; kolme, joista HWB Roozeboom oli erottanut vuoteen 1899 mennessä:

Konglomeraatti (joskus raseeminen konglomeraatti )
Jos aineen molekyyleillä on paljon suurempi affiniteetti samaan enantiomeeriin kuin vastakkaiseen, seurauksena on enantiomeerisesti puhtaiden kiteiden mekaaninen seos. Enantiomeerisesti puhtaiden R- ja S-kiteiden seos muodostaa eutektisen seoksen. Näin ollen konglomeraatin sulamispiste on aina matalampi kuin puhtaan enantiomeerin. Pienen määrän yhden enantiomeerin lisääminen konglomeraattiin lisää sulamispistettä. Noin 10% raseemisista kiraalisista yhdisteistä kiteytyy konglomeraateina.
Raseeminen yhdiste (joskus tosi rasemaatti )
Jos molekyyleillä on suurempi affiniteetti vastakkaiseen enantiomeeriin kuin samaan enantiomeeriin, aine muodostaa yhden kiteisen faasin, jossa näitä kahta enantiomeeriä on läsnä järjestetyssä 1: 1-suhteessa alkeissolussa. Pienen määrän yhden enantiomeerin lisääminen raseemiseen yhdisteeseen alentaa sulamispistettä. Mutta puhtaalla enantiomeerillä voi olla korkeampi tai matalampi sulamispiste kuin yhdisteellä. Raseemisten yhdisteiden erityistapaus on kryptoraseemiset yhdisteet (tai kryptorasemaatit ), joissa kiteellä itsellään on kädenvoimaa (on enantiomorfinen) huolimatta siitä, että se sisältää molemmat enantiomorfit suhteessa 1: 1.
Pseudorakatemaatti (joskus raseeminen kiinteä liuos )
Kun saman ja vastakkaisen enantiomeerin välillä ei ole suurta eroa affiniteetissa, niin toisin kuin raseeminen yhdiste ja konglomeraatti, nämä kaksi enantiomeeriä esiintyvät samanaikaisesti järjestämättömällä tavalla kristallihilassa. Pienen määrän yhden enantiomeerin lisääminen muuttaa sulamispistettä hieman tai ei ollenkaan.
Kvasirasinaatti
Kvasirasinaatti on kahden samanlaisen mutta erillisen yhdisteen kite, joista toinen on vasenkätinen ja toinen oikeakätinen. Vaikka ne ovat kemiallisesti erilaisia, ne ovat steerisesti samanlaisia ​​(isosterisia) ja pystyvät silti muodostamaan raseemisen kiteisen faasin. Yksi ensimmäisistä tutkituista rasemaatteista, Pasteur vuonna 1853, muodostuu (+) - viinihapon bis-ammoniumsuolan ja (-) - omenahapon bis- ammoniumsuolan 1: 2-seoksesta vedessä. Uudelleen tutkittu vuonna 2008 muodostuneet kiteet ovat käsipainomuotoja , joiden keskiosa koostuu ammonium (+) - bitartraatista, kun taas ulkopinnat ovat kvasiiraseeminen seos ammoniumia (+) - bitartraattia ja ammonium (-) - bimalaattia.

Resoluutio

Rasemaatin erottamista komponenteiksi, puhtaiksi enantiomeereiksi, kutsutaan kiraaliseksi resoluutioksi . On olemassa erilaisia ​​menetelmiä, mukaan lukien kiteytys, kromatografia ja entsyymien käyttö . Ensimmäisen onnistuneen rasemaatin erottamisen suoritti Louis Pasteur , joka erotti manuaalisesti konglomeraatin kiteet.

Synteesi

Ilman kiraalista vaikutusta (esimerkiksi kiraalista katalyyttiä , liuotinta tai lähtöainetta) kemiallinen reaktio, joka muodostaa kiraalisen tuotteen, tuottaa aina rasemaatin. Se voi tehdä rasemaatin synteesin halvemmaksi ja helpommaksi kuin puhtaan enantiomeerin valmistaminen, koska se ei vaadi erityisehtoja. Tämä tosiasia johtaa myös kysymykseen siitä, kuinka biologinen homokiraalisuus kehittyi oletettavasti raseemiseksi alkeismaaksi.

Raseemisten seosten reagenssien ja niiden aiheuttamien reaktioiden sanotaan olevan "ei stereospesifisiä " tai "ei stereoselektiivisiä ", koska ne ovat päättämättömiä tietyssä stereoisomerismissä . Usein tilanne on se, että tasomaisen lajien (kuten sp 2 hiiliatomin tai hiilikationin välituote) toimii elektrofiili. Nukleofiilillä on 50%: n todennäköisyys 'lyödä' jompaankumpaan tasomaisen ryhmän kahdesta sivusta, mikä tuottaa raseemisen seoksen:

Reaccion-racemato-sin-texto.png

Raseemiset lääkkeet

Katso myös: Enantiopuhdas lääke

Jotkut lääkemolekyylit ovat kiraalisia, ja enantiomeereillä on erilaiset vaikutukset biologisiin kokonaisuuksiin. Niitä voidaan myydä yhtenä enantiomeerinä tai raseemisena seoksena. Esimerkkejä ovat talidomidi , ibuprofeeni , setiritsiini ja salbutamoli . Adderall on epätasainen seos molemmista amfetamiinienenomeereistä . Yksi amfetamiiniannos yhdistää dekstroamfetamiinin ja amfetamiinin neutraalit sulfaattisuolat amfetamiinisakaraatin ja D / L-amfetamiiniaspartaattimonohydraatin dekstroisomeeriin. Reseptilääke kipulääke tramadoli on myös rasemaatti.

Joissakin tapauksissa (esim. Ibuprofeeni ja talidomidi ) enantiomeerit muuntuvat tai racemisoivat in vivo . Tämä tarkoittaa, että puhtaan enantiomeerin valmistaminen lääkitystä varten on suurelta osin turhaa. Joskus puhtaita enantiomeerejä sisältävät näytteet voidaan kuitenkin valmistaa ja myydä korkeammilla kustannuksilla tapauksissa, joissa käyttö vaatii nimenomaan yhtä isomeeriä (esim. Stereospesifiselle reagenssille); vertaa omepratsolia ja esomepratsolia . Siirtyminen raseemisesta lääkkeestä kiraaliseen spesifiseen lääkkeeseen voidaan saavuttaa parempi turvallisuusprofiili tai parempi terapeuttinen indeksi. Tätä prosessia kutsutaan kiraaliseksi vaihtamiseksi ja tuloksena olevaa enantiopuhdistettua lääkettä kutsutaan kiraaliseksi kytkimeksi . Muutaman esimerkin mainitsemiseksi esomepratsoli on (±) -omepratsolin kiraalinen kytkin; levosetiritsiini on (±) -setiritsiinin kiraalinen kytkin

Vaikka usein vain yksi lääkkeen enantiomeeri voi olla aktiivinen, on tapauksia, joissa toinen enantiomeeri on haitallinen, kuten salbutamoli ja talidomidi . Talidomidin (R) -enantiomeeri on tehokas aamupahoinvointia vastaan, kun taas (S) -enantiomeeri on teratogeeninen aiheuttaen syntymävikoja. Koska lääke rasisoituu, lääkettä ei voida pitää turvallisena käytettäväksi hedelmällisessä iässä olevilla naisilla, ja sen käyttöä valvotaan tiukasti muiden sairauksien hoidossa.

Metamfetamiinia on saatavana reseptillä tuotenimellä Desoxyn . Desoxynin aktiivinen komponentti on dekstrometamfetamiinihydrokloridi . Tämä on metamfetamiinin oikeakätinen isomeeri. Metamfetamiinin vasenkätinen isomeeri, levometamfetamiini , on OTC- lääke, joka on vähemmän keskitetysti vaikuttava ja enemmän perifeerisesti vaikuttava.

Wallachin sääntö

Wallachin säännössä (jonka ehdotti ensimmäisenä Otto Wallach ) todetaan, että raseemiset kiteet ovat yleensä tiheämpiä kuin kiraaliset kollegansa. Tämä sääntö on perusteltu kristallografisella tietokanta-analyysillä.

Katso myös

Viitteet