Stereochimie
Stereochimia este studiul modului în care moleculele sunt afectate de modul în care atomii lor sunt dispuși în spațiu. Este cunoscută și sub denumirea de chimie 3D, deoarece cuvântul stereo înseamnă tridimensional. Cu ajutorul stereochimiei, chimiștii pot stabili relațiile dintre diferite molecule care sunt alcătuite din aceiași atomi. De asemenea, ei pot studia efectul asupra proprietăților fizice sau biologice pe care aceste relații le conferă moleculelor. Atunci când aceste relații influențează reactivitatea moleculelor, se numește stereochimie dinamică.
În chimie, unele molecule au mai mult de un izomer. Aceasta înseamnă că moleculele pot avea forme diferite, chiar dacă toate formele sunt alcătuite din aceiași atomi. Există două tipuri de izomeri. Izomerii constituționali au aceiași atomi, dar sunt uniți în mod diferit. Stereoisomerii au aceiași atomi, sunt uniți în același mod, dar atomii sunt dispuși diferit în spațiu. O parte importantă a stereochimiei este studiul moleculelor chirale. Aceste molecule par aproape identice, cu excepția faptului că o moleculă este imaginea în oglindă a celeilalte.
În majoritatea legăturilor chimice, atomii unei molecule se pot deplasa liber fără a rupe legăturile. Atunci când o moleculă are o legătură dublă sau o structură inelară, molecula poate fi clasificată în diferiți izomeri. Aceștia sunt molecule cu aceeași structură chimică, dar cu forme diferite.
Studiul problemelor stereochimice acoperă întreaga gamă a chimiei organice, anorganice, biologice, fizice și supramoleculare.
Diferitele tipuri de izomeri. Stereochimia este studiul stereoizomerilor.
Istoric
Louis Pasteur a fost prima persoană care a studiat stereochimia. El a observat în 1849 că sărurile de acid tartric colectate din echipamentele de vinificație puteau roti lumina polarizată în plan, dar nu și sărurile din alte surse. Această proprietate a fost singura diferență între cele două tipuri de sare. Ea se datorează izomerismului optic. În 1874, Jacobus Henricus van 't Hoff și Joseph Le Bel au descoperit că diferența era cauzată de modul în care atomii se legau de carbon într-o formă tetraedrică (cu patru fețe).
Utilizări ale stereochimiei
Stereochimia a fost importantă în rezolvarea dezastrului talidomidei din anii 1960. Talidomida este un medicament care a fost produs pentru prima dată în 1957 în Germania. Medicii l-au folosit pentru a trata grețurile matinale la femeile însărcinate. Ulterior, s-a dovedit că medicamentul provoca deformări la bebeluși. Un izomer al medicamentului nu era periculos, dar celălalt a provocat grave daune genetice embrionilor. În corpul uman, talidomida suferă racemizare: chiar dacă doar unul dintre cei doi stereoisomeri intră în corpul uman, organismul schimbă o parte din el în celălalt. Dezastrul thalidomidei a determinat guvernele să testeze mai atent medicamentele. Persoane selectate iau mai întâi medicamente noi în cadrul unui experiment (test clinic) înainte ca medicamentul să fie disponibil pentru uzul public. Thalidomida este acum folosită ca terapie pentru lepră. Femeile trebuie să o folosească împreună cu contraceptive pentru a preveni sarcina.
Descrierea stereochimiei unei molecule
Atunci când un atom poate avea alți atomi conectați la el în mai multe moduri, acesta se numește stereocentru. De exemplu, dacă un atom de carbon are patru grupuri diferite atașate la el, acesta devine un stereocentru.
Regulile de prioritate Cahn-Ingold-Prelog fac parte dintr-un sistem de descriere a stereochimiei unei molecule. Acestea clasifică atomii din jurul unui stereocentru într-un mod standard. Acest lucru permite ca poziția relativă a acestor atomi în moleculă să fie descrisă foarte clar. O proiecție Fischer este un mod simplificat de a arăta stereochimia în jurul unui stereocentru.
Proiecția unei molecule tetraedrice pe o suprafață plană.
Vizualizarea unei proiecții Fischer.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este stereochimia?
R: Stereochimia este studiul modului în care moleculele sunt afectate de modul în care atomii lor sunt dispuși în spațiu. Este cunoscută și sub denumirea de chimie 3D, deoarece cuvântul stereo înseamnă tridimensional.
Î: Cum pot utiliza chimiștii stereochimia?
R: Cu ajutorul stereochimiei, chimiștii pot stabili relațiile dintre diferite molecule care sunt alcătuite din aceiași atomi. De asemenea, ei pot studia efectul asupra proprietăților fizice sau biologice pe care aceste relații le conferă moleculelor. Atunci când aceste relații influențează reactivitatea moleculelor, se numește stereochimie dinamică.
Î: Ce sunt izomerii?
R: În chimie, unele molecule au mai mult de un izomer. Aceasta înseamnă că moleculele pot avea forme diferite, chiar dacă toate formele sunt alcătuite din aceiași atomi. Există două tipuri de izomeri; izomerii constituționali, care au aceiași atomi, dar sunt uniți în mod diferit și stereoizomerii care au aceiași atomi, sunt uniți într-un mod similar, dar cu aranjamente diferite în spațiu.
Î: Ce înseamnă chiral?
R: Chiral se referă la situația în care o moleculă are două imagini în oglindă care arată aproape identic, cu excepția faptului că una dintre ele este o reflexie a unei alte molecule.
Î: Cum afectează moleculele legăturile duble și structurile inelare?
R: Atunci când o moleculă are o legătură dublă sau o structură inelară, aceasta poate fi clasificată în diferite tipuri de izomeri - cei care au structuri chimice, dar forme diferite datorită diferențelor de dispunere în spațiu.
Î: Ce gamă acoperă problemele stereochimice?
R: Studiul problemelor stereochimice acoperă toate aspectele chimiei organice, anorganice, biologice, fizice și supramoleculare.
