Olika typer av isomerer
Isomerer(sammamolekylformelmenmolekylstrukturen
skiljersigåt)
Strukturisomerer(atomernaärplaceradepåolika
platserimolekylerna)
Kedjeisomerer
Ställningsisomerer
Funktionsisomerer
Stereoisomerer(atomernasitterpåsamma
platserimolekylernamenpekaråtolikahållirymden)
Enantiomerer(optiskaisomerer)
Diastereomerer(cis-trans-isomerer)
ü Isomerer: Isomererärämnensomharsammasummaformel/molekylformelmendärmolekylstrukturenskiljersigåt(ochdärmedävenegenskaperna).Skillnadenkanvaradelshuratomernaärbundnatillvarandra(strukturisomeri/konstitutionsisomeri)ellerhurdeärordnadeirymden(stereoisomeri).
Uppgift 1: Visar bilden struktur- eller stereoisomeri?
Svar:
Stereoisomeri.
Atomerna/atomgruppernasitterbundnapåsammaställeniresp.molekyl(bindertillsammakolatomer)mendepekaråtolikahållirymden.PådenvänstramolekylensitterbådaCH3-gruppernanedåt(cis-isomeri)medandenenaCH3-gruppensitteruppåtpådenhögramolekylen(trans-isomeri).Dubbelbindningenmotverkarrotation.Omdethadevaritenenkelbindningsåhadedessamolekylerintevaritisomererutanexaktsammamolekyleftersomenkelbindningargårattrotera.
Strukturisomeri
ü Strukturisomerer:Ämnensomharsammamolekylformel/summaformelmendärämnenaskiljersigåteftersomatomernaärplaceradepåolikasätt.
§ Kedjeisomerer:Kolvätekedjanserolikauteftersomatomerna/atomgruppernabindertillvarandrapåolikasättideolikaisomererna.
§ Ställningsisomerer:Denfunktionellagruppensitterpåolikapositionerideolikaisomererna.
§ Funktionsisomerer:Isomerernaharolikafunktionellagruppervilketharstorpåverkanpåderasfunktioner/egenskaper.
Bildkälla:AvUser Kemitsv onsv.wikipedia,CCBY-SA3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1014298
Kedjeisomerer
Ställningsisomerer
Funktionsisomerer
Uppgift 2: Vilka olika typer av strukturisomeri visar bilderna?
Svar:
a) Ställningsisomerib) Kedjeisomeri
a)
b)
Det finns 2 olika strukturisomerer (kedjeisomerer) av butan
Butan(n-butan): 2-metylpropan(iso-butan):
Molekylformel/summaformel:
C4H10 C4H10
Strukturformel:
Uppgift 3: Har n-butan eller iso-butan högst kokpunkt?
Svar:
Normalbutanärenrakmolekyl.Kontaktytanmellanrakamolekylerärstörreochdärmedkandetskapasflervander Waalsbindningar (Londondispersionskrafter)mellanmolekylerna.Detgörattn-butanfårenhögrekokpunkt.
Kokpunkternaär:n-butan=-0,45grader.Iso-butan=-11,7grader.
Uppgift 4: Rita skelettformeln/streckformeln för de möjliga isomererna med
molekylformeln C3H7OH
Svar:
1-propanol(normalpropanol)
2-propanol(isopropanol)
Olika typer av isomerer
Isomerer(sammamolekylformelmenmolekylstrukturen
skiljersigåt)
Strukturisomerer(atomernaärplaceradepåolika
platserimolekylerna)
Kedjeisomerer
Ställningsisomerer
Funktionsisomerer
Stereoisomerer(atomernasitterpåsamma
platserimolekylernamenpekaråtolikahållirymden)
Enantiomerer(optiskaisomerer)
Diastereomerer(cis-trans-isomerer)
ü Isomerer: Isomererärämnensomharsammasummaformel/molekylformelmendärmolekylstrukturenskiljersigåt(ochdärmedävenegenskaperna).Skillnadenkanvaradelshuratomernaärbundnatillvarandra(strukturisomeri/konstitutionsisomeri)ellerhurdeärordnadeirymden(stereoisomeri).
Stereoisomeriü Enantiomerer (optiskaisomerer,spegelbilder):Skillnadenmellan2
molekylersomärenantiomerer ärattatomernapekaråtolikahålli”rymden”.Molekylernaärvarandrasspegelbilder.Kanävenjämförasmedvänsterochhögerhand.
§ (R)=fråndetlatinskaordet”Rectus”sombetyderhöger.§ (S)=fråndetlatinskaordet”Sinister”sombetydervänster.§ (D)och(L)=Ettäldresättärattbetecknahögerochvänster
medbokstävernaD(dextro)ochL(laevulo).
ü Diastereomerer (cis-trans-isomerer,ickespegelbilder):Skillnadenmellan2molekylersomärdiastereomerer ärattidenenamolekylensitteratomernapåsammasidaomendubbelbindning(cis)medandeidenandramolekylensitterpåmotsattsidaomdubbelbindningen(trans).Deärintevarandrasspegelbilder.
§ E=fråndettyskaordet”Entgegen”sombetydermot.§ Z=fråndettyskaordet”Zusammen”sombetydertillsammans. Bildkälla:AvUser Kemitsv onsv.wikipedia,CCBY-SA3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1014302
Molekyler som är varandras spegelbilder kallas för ”enantiomerer” (kiralitet)
ü Debådaenantiomerernapåbildentillhögerförhållersigtillvarandrapåsammasättsomvänsterochhögerhand.Omvit.ex.vriderdenhögramolekylen180graderochläggerdenovanpådenvänstramolekylensåkommerviseattdeharolikarymdstruktur(atomernapekariolikariktning.
ü Kirala atomer:Förattenkemiskföreningskaförekommaiolikaenantiomerer krävsdetattdetfinnsminstenkiral atom(asymmetriskatom).Kirala atomeräratomersombinder4olikaatomer/atomgruppervilketmöjliggörolikarymdstrukturerberoendepåivilkenriktningirymdenatomernapekar.Begreppet”kirala”ärtagetfråndetgrekiskaordetförhand(cheir). Bildkälla:AvChirality with hands.jpg:Ukjentderivative work:-- πϵρήλιο ℗- Chirality with
hands.jpg,Offentligeiendom,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17071045
2-butanol förekommer i form av 2 enantiomerer
ü Påbildenserviattdetfinnsenkiral kolatomi2-butanol(binder4olikaatomer/atomgrupper)vilketmöjliggörolikarymdstrukturer.2-butanolkandärförförekommaiformav2olikaenantiomerer (optiskaisomerer).
Kirala kolatomer
Neurosedynskandalen
ü Neurosedynskandalen inträffadeundertidigt1960-tal.
ü Neurosedyn(aktivtämne;talidomid)ärettläkemedelsomblandannattogsavmångagravidakvinnor.Läkemedletanvändesmotoroochillamåendeochävensomsömnmedel.
ü Tyvärrsåorsakadesömnmedletattdetföddesmissbildadebarn.Totaltföddesca10000missbildadebarni46ländervarav186missbildadebarniSverige.Avde186missbildadebarnensomföddesiSverigesådog66underdetvåförstaveckornaefterfödelsen.
ü Barnenföddes iblandheltutanarmarellerben,ellermedhänderochfötternästandirektfästadepåkroppen.Skadorpåöron,hjärtanochandrainreorganförekomocksåochflerabarnavledstraxefterfödseln.
ü Inteförrän2012badföretagetsomutvecklatprodukten, Grünenthal,dedrabbadeomursäkt.
Neurosedynskandalen: En molekyl och dess spegelvända tvilling kan ha helt olika effekter
ü Talidomidförekommersom2olikaenantiomerer:Denenaenantiomeren hardenlugnandeeffektenmedandenandraenantiomeren (dessspegelbild)orsakarfosterskadorna.
ü Läkemedelbinderoftatillettspecifiktmålproteinikroppen(oftatillenreceptor).Förattkunnabindakrävsdetenspecifik3-dimensionellstruktursompassarihopmedmålproteinet.Ommolekylenärspegelvändsåkommerdenintekunnabindatillrättmålprotein.Däremotkandenev.bindatillandraproteiner(ellerandramolekyler)ikroppen.
ü Vidtillverkningenavläkemedletbildadesbådavarianterna.Dethadedockintehjälptävenommanbaraintogdensäkravarianteneftersomdetharvisatsigattlevernkanomvandladensäkravariantentilldenfarligavarianten.
De2enantiomerernaavtalidomidärvarandrasspegelbider
Uppgift 5: Vart är de kirala kolatomerna i de båda enantiomererna av
talidomid?
Svar:
Kirala kolatomerskabindatill4olikaatomer/atomgrupperannarskanintespegelbildsvarianter(enantiomerer)uppkomma.Kolatomensombinderkäveatomen,iresp.enantiomer,ärkiral eftersomdenävenbinderytterligare3olikaatomer/atomgrupper(inkl.enensamväteatomsominteärutritad).
Kirala kolatomer
Mediciner som till hälften är mer eller mindre verkningslösa
ü Kontrollenavläkemedeläridagbättresåförhoppningsvisslippervistoppaiossfarligaspegelmolekyler.Mendäremotätervioftamedicinersomtillhälftenärmerellermindreverkningslösa.
ü Ipreninnehållerdetaktivaämnet”ibuprofen”.Ämnetfinnsiformav2enantiomerer.Närviäteripren såfårviiossbådaenantiomererna.Dethardockvisatsigattdenvänstraenantiomeren ärbetydligteffektivareändenhögra vilketinnebärattungefärhälftenavdeibuprofen-molekylervifåriossäristortsettverkningslösa.
ü Losecärenmagsårsmedicinsomtillverkasav”Astra”. Losecbeståraven50/50-blandningav2olikaenantiomerer.NärkonkurrenterbörjadetillverkaLosec-kopiorsålanseradeAstradenförbättradevarianten”Nexium”somenbartinnehållerdenmesteffektivaenantiomeren.Flerastoraläkemedelsbolaggörnupåsammasättförattförsvarasigmotkonkurrerandekopior.Uppskattningsvisärungefär50%avdemeststorsäljandeläkemedelivärldennumerakiralt korrekta.
Enblandningavenantiomerer kallasförett racemat (racemisk blandning).
Apelsin vs. citron
ü Apelsinochcitroninnehållerbådaettämnesomkallas”limonen”.Detärdetämnetsomgerfruktsaftensinspecifikadoft.Apelsindoftenochcitrondoftenskiljersigdockåttrotsattdetärsammadoftämne.
ü Detfinns2enantiomerer avlimonem.Eftersomdeärenantiomerer såskiljersigderasstruktureråtvilketgörattdebindertillolikareceptorerinäsan.
ü ”Vänsterhandsformen”passarihopenmedvissreceptormedan”högerhandsformen”passarihopmedenannanreceptor.Receptorernaskickarvidareimpulsertillhjärnansomsedantolkardoften.Beroendepåvilkenreceptorsomskickarimpulsersåtolkarhjärnaninformationenolikaochviuppleverdärmedolikalukter.
S-enantiomeren avlimonen (citron)
R-enantiomeren avlimonen (apelsin)
Homokiralitet: Livets molekyler består bara av den ena
varianten
ü Detfinnsmångaolikakirala ämneninaturen.Mångaavdessakanvisyntetisktframställapåettlabb,menilabbetuppstårspontantbåda enantiomerernaavsammaämneilikastormängd(ettracemat).Hoslevandeorganismerfinnsdockenbartdenenavarianten,manvetdockinteriktigtvarfördetärså.
ü Aminosyrorilevandeorganismerharenbart”vänsterhandsformen”,(S)eller(L).Endaundantagetärbakterierdäraminosyranalanin förekommeri”högerhandsform”(R)ibakteriernascellvägg.
ü Sockermolekylerilevandeorganismerharenbart”högerhandsformen”,(R)eller(D).
ü DNA-helixenharenbart”högerhandsformen”,(R)eller(D).