입체화학

Stereochemistry
다양한 종류의 이성질체.입체화학은 입체이성질체에 초점을 맞추고 있습니다.

화학의 하위 학문인 입체화학은 분자의 구조를 형성하는 원자들의 상대적인 공간적 배열과 그들의 조작에 대한 연구를 포함합니다.[1]입체화학에 대한 연구는 입체이성질체 사이의 관계에 초점을 맞추고 있는데, 입체이성질체는 정의상 분자식과 결합된 원자들의 배열(구성)은 같지만 공간에서 원자들의 기하학적 위치는 다릅니다.이러한 이유로 3차원 화학이라고도 알려져 있는데 접두사 "stereo-"는 "3차원성"을 의미합니다.[2]

입체화학은 유기, 무기, 생물, 물리, 특히 초분자 화학의 전체 스펙트럼에 걸쳐 있습니다.입체화학은 이러한 관계를 결정하고 설명하는 방법을 포함합니다; 이러한 관계가 문제의 분자에 물리적 또는 생물학적 특성에 미치는 영향과 이러한 관계가 문제의 분자의 반응성에 영향을 미치는 방식(동적 입체화학).

역사

특정 분자 현상을 관찰한 후에야 입체화학적 원리가 개발되었습니다.1815년, 장 밥티스트 비오의 광학 활동에 대한 관찰은 유기 입체 화학 역사의 시작을 알렸습니다.그는 유기 분자가 용액 또는 기체상에서 편광된 빛의 평면을 회전시킬 수 있다는 것을 관찰했습니다.[3]비오의 발견에도 불구하고 루이 파스퇴르는 흔히 최초의 입체 화학자로 묘사되는데, 1842년 와인 생산 용기에서 채취한 타르타르산의 염이 편광된 빛의 평면을 회전시킬 수 있지만 다른 공급원의 염은 회전하지 않는다는 것을 관찰했습니다.두 종류의 타르트레이트 염이 다른 유일한 물리적 성질인 이 성질은 광학적 이성질체 때문입니다.1874년, 야코부스 헨리쿠스 반트 호프와 조셉 르벨은 광학 활동을 탄소에 결합된 원자들의 사면체 배열의 관점에서 설명했습니다.케쿨레는 일찍이 1862년에 사면체 모델을 사용했지만 결코 발표하지 않았습니다. 에마누엘레 파텐 ò는 아마도 이것들을 알고 있었을 것이지만 1869년 Giornale di Scienze Naturalied Economiche에서 1,2-dibromoethane과 같은 3차원 구조를 그리고 논의한 최초의 사람이었습니다."치랄"이라는 용어는 1904년 켈빈 경이 도입했습니다.1908년 스코틀랜드의 약리학자 아서 로버트슨 쿠시니는 카이랄 분자 viz의 거울상이성질체들 간의 생물활성 차이에 대한 확실한 예를 처음 제시했습니다.(-)-아드레날린은 혈관 수축제로서 (±)-형태보다 2배 더 강력하며 1926년에 키랄 약리학/스테레오-약리학[5][6](광학적 이성질체의 생물학적 관계)의 기초를 마련했습니다.이후 1966년에, 칸-잉골드-프리로그 명명법 또는 시퀀스 규칙이 고안되어 절대 구성을 입체/키랄 중심(R- 및 S- 표기)에 할당하고 올레핀 결합(E- 및 Z- 표기)에 적용되도록 확장되었습니다.

의의

칸-잉골드-프리로그 우선순위 규칙은 분자의 입체화학을 설명하는 시스템의 일부입니다.그들은 표준적인 방법으로 입체 중심 주위의 원자들의 순위를 매기고, 분자 내에서 이러한 원자들의 상대적인 위치를 명확하게 설명할 수 있게 합니다.피셔 투영법은 입체 중심 주위의 입체 화학을 묘사하는 단순화된 방법입니다.

탈리도마이드 예

탈리도마이드 구조

입체화학은 의학, 특히 의약 분야에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다.입체화학의 중요성을 보여주는 자주 인용되는 예는 탈리도마이드 재난과 관련이 있습니다.탈리도마이드는 1957년 독일에서 처음으로 제조된 의약품으로 임산부의 입덧 치료를 위해 처방됩니다.이 약은 테라토제인 것으로 밝혀져 초기 배아의 성장과 발달에 심각한 유전적 손상을 입히고 아기들의 사지 변형을 초래했습니다.테라토제닉의 몇 가지 메커니즘 중 일부는 (R)- 및 (S)-탈리도마이드 거울상이성질체에 대한 다른 생물학적 기능을 포함합니다.[8]그러나 인체에서 탈리도마이드는 라세미화(racemization)를 거치게 되는데, 두 개의 에난티오머 중 하나만 약물로 투여해도 다른 에난티오머는 대사의 결과로 생성됩니다.[9]따라서, 하나의 입체 이성질체는 안전하고 다른 하나는 테라토제닉(teratogenic)[10]이라고 하는 것은 올바르지 않습니다.탈리도마이드는 현재 다른 질병, 특히 암과 나병 치료에 사용되고 있습니다.임산부의 사용을 피하고 발달기형을 방지하기 위해 엄격한 규제와 통제가 가능해졌습니다.이 재앙은 약물을 대중에게 공개하기 전에 엄격한 검사를 요구하는 원동력이 되었습니다.

정의들

자세한 정보:비틀림각
syn/anti peri/clinal
신/안티페리/클리날

윌리엄 클라인과 블라디미르 프리로그가 개발한 특정 적합체(IUPAC Gold Book)를 설명하는 많은 정의들이 존재하며, 이들의 명명 체계를 구성합니다.

  • ±60°의 비틀림 각도를 가우체라고[11] 합니다.
  • 0°와 ±90°사이의 비틀림 각도를 syn(s)이라고 합니다.
  • ±90°와 180° 사이의 비틀림 각도를 반(a)라고 합니다.
  • 30°에서 150° 사이 또는 -30°에서 -150° 사이의 비틀림 각도를 클리날(clinal)이라고 합니다.
  • 0°~30° 또는 150°~180° 사이의 비틀림 각도를 주변면(p)이라고 합니다.
  • 0°에서 30° 사이의 비틀림 각도를 synperiplanar 또는 syn- 또는 cis-conformation(sp)이라고 합니다.
  • 30°~90°, -30°~-90° 사이의 비틀림 각도를 동기식 또는 가슈 또는 스큐(sc)라고 합니다.[12]
  • 90°에서 150° 사이의 비틀림 각도와 -90°에서 -150° 사이의 비틀림 각도를 항타(ac)라고 합니다.
  • ±150°에서 180° 사이의 비틀림 각도를 반동면 또는 반동면 또는 트랜스(ap)라고 합니다.

비틀림 변형률은 저항에서 본드에 대한 비틀림으로 인해 발생합니다.

종류들

  • 아트로 이성질체론
    축 방향 키랄리티의 정력적인 형태입니다.이러한 키랄리티의 형태는 일반적으로 두 sp² 수화된 원자 사이의 결합에 대한 미분 치환에서 비롯됩니다.[13]
  • 시스-트랜스 이성질체론
    기하학적 이성질체라고도 불리는 이 화합물들은 분자의 유연하지 않은 구조로 인해 상이한 구성을 갖습니다.분자가 시스-트랜스 이성질체를 나타내기 위해서는 다음 두 가지 요건을 충족해야 합니다.[14]
    1. 분자 내 회전은 제한되어야 합니다.
    2. 두 개의 동일하지 않은 그룹이 각각의 이중 결합된 탄소 원자 위에 있어야 합니다.
  • 등각이성질체
    이러한 형태의 이성질체는 컨포머(conformer), 회전 이성질체(rotational isomer), 로타머(rotamer)라고도 합니다.입체 이성질체는 단일 결합을 중심으로 회전함으로써 생성됩니다.
  • 규질이성질체
    이 입체 이성질체들은 이미지가 아니고 동일하지 않습니다.입체 이성질체는 화합물의 입체 이성질체가 해당 입체 중심에서 다른 구성을 가질 때 발생합니다.[15]
  • 거울상이성질체
    불가능한 입체이성질체, 거울 이미지. 거울 이미지.[16]

참고 항목

위키 인용문에는 입체화학과 관련된 인용문이 있습니다.

참고문헌

  1. ^ Ernest Eliel Basic Organic Sterechemistry, 2001 ISBN0471374997; Bernard Testa and John Caldwell 유기 입체화학: 가이드 원칙 및 생물의학적 관련성 2014ISBN390690691; Hua-Jie Zhu 유기 입체화학: 실험 및 계산 방법 2015ISBN3527338225; 라슬로 포페, 미할리 노그라디, 요제프 나기, 가보르 호르얀스키, 졸탄 보로스 입체화학 및 입체선택합성: 소개 2016ISBN3527339019
  2. ^ "the definition of stereo-". Dictionary.com. Archived from the original on 2010-06-09.
  3. ^ Nasipuri, D (2021). Stereochemistry of Organic Compounds Principles and Applications (4th ed.). New Delhi: New Age International. p. 1. ISBN 978-93-89802-47-4.
  4. ^ Paternò, Emanuele (1869). "Intorno all'azione del percloruro di fosforo sul clorale". Giorn. Sci. Nat. Econ. 5: 117–122.
  5. ^ Smith, Silas W. (2009-05-04). "Chiral Toxicology: It's the Same Thing…Only Different". Toxicological Sciences. 110 (1): 4–30. doi:10.1093/toxsci/kfp097. ISSN 1096-6080. PMID 19414517.
  6. ^ Patočka, Jiří; Dvořák, Aleš (2004-07-31). "Biomedical aspects of chiral molecules". Journal of Applied Biomedicine. 2 (2): 95–100. doi:10.32725/jab.2004.011.
  7. ^ Cahn, R. S.; Ingold, Christopher; Prelog, V. (April 1966). "Specification of Molecular Chirality". Angewandte Chemie International Edition in English. 5 (4): 385–415. doi:10.1002/anie.196603851. ISSN 0570-0833.
  8. ^ Stephens TD, Bunde CJ, Fillmore BJ (June 2000). "Mechanism of action in thalidomide teratogenesis". Biochemical Pharmacology. 59 (12): 1489–99. doi:10.1016/S0006-2952(99)00388-3. PMID 10799645.
  9. ^ Teo SK, Colburn WA, Tracewell WG, Kook KA, Stirling DI, Jaworsky MS, Scheffler MA, Thomas SD, Laskin OL (2004). "Clinical pharmacokinetics of thalidomide". Clin. Pharmacokinet. 43 (5): 311–327. doi:10.2165/00003088-200443050-00004. PMID 15080764. S2CID 37728304.
  10. ^ Francl, Michelle (2010). "Urban legends of chemistry". Nature Chemistry. 2 (8): 600–601. Bibcode:2010NatCh...2..600F. doi:10.1038/nchem.750. PMID 20651711.
  11. ^ 앤슬린, 에릭 V. 그리고 도허티, 데니스 A.현대 물리 유기 화학.University Science (2005), 1083 pp.ISBN 1-891389-31-9
  12. ^ IUPAC, 화학 용어 해설서, 제2판("골드북") (1997).온라인 수정 버전: (2006–) "gauche". Doi:10.1351/goldbook.G02593
  13. ^ Toenjes, Sean T; Gustafson, Jeffrey L (February 2018). "Atropisomerism in medicinal chemistry: challenges and opportunities". Future Medicinal Chemistry. 10 (4): 409–422. doi:10.4155/fmc-2017-0152. ISSN 1756-8919. PMC 5967358. PMID 29380622.
  14. ^ "13.2: Cis-Trans Isomers (Geometric Isomers)". Chemistry LibreTexts. 2014-07-17. Retrieved 2022-11-27.
  15. ^ Garrett, Reginald H.; Grisham, Charles M. (2005). Biochemistry (3rd ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-534-49033-6. OCLC 56058171.
  16. ^ Caillet, Céline; Chauvelot-Moachon, Laurence; Montastruc, Jean-Louis; Bagheri, Haleh; French Association of Regional Pharmacovigilance Centers (November 2012). "Safety profile of enantiomers vs . racemic mixtures: it's the same?: Short report". British Journal of Clinical Pharmacology. 74 (5): 886–889. doi:10.1111/j.1365-2125.2012.04262.x. PMC 3495153. PMID 22404187.