입체중심

Stereocenter
입체중심에서 일반 아미노산의 2가지 거울상이성질체

입체화학에서, 분자의 입체중심은 입체이성질체론의 초점이 되는 원자(중심), 축 또는 평면입니다. 즉, 입체중심에 결합된 적어도 세 개의 다른 그룹이 있을 때, 두 개의 다른 그룹을 교환하면 새로운 입체이성질체가 [1][2]만들어집니다.입체 중심은 입체 중심이라고도 합니다.

입체 중심은 기하학적으로 분자 내의 한 점(위치)으로 정의됩니다. 입체 중심은 일반적이지만 항상 특정한 원자, [2][3]종종 탄소입니다.입체 중심은 카이랄 또는 카이랄 분자에 존재할 수 있으며, 입체 중심은 단일 결합 또는 이중 [1]결합을 포함할 수 있습니다.가상 입체 이성질체의 수는 2를 사용하여n 예측할 수 있으며, n은 사면체 입체 중심체의 수이지만, 메소 화합물과 같은 예외는 예측을 예상되는n [4]2 이하로 줄일 수 있습니다.

키랄리티 센터는 4개의 다른 치환기 그룹을 가진 입체 센터의 한 종류입니다. 키랄리티 센터는 sp 혼성화만 가질3 수 있기 때문에 입체 센터의 특정 부분 집합입니다. 즉 단일 [5]결합만 가질 수 있다는 것을 의미합니다.

위치

입체 중심은 카이랄 분자나 카이랄 분자에 존재할 수 있습니다.이들은 특정 원자가 아닌 분자 내의 위치(점)로 정의되며, 두 그룹의 교환이 입체 [3]이성질체를 생성합니다.입체 중심에는 4개의 서로 다른 부착 그룹이 있을 수도 있고, 1개의 그룹이 [1]이중 결합으로 연결된 3개의 서로 다른 부착 그룹이 있을 수도 있습니다.입체 중심은 나선형 분자에 존재할 수 있기 때문에, 입체 중심은 sp 또는 sp2 혼성화를3 가질 수 있습니다.

입체이성질체의 가능한 개수

입체이성질체는 구성과 연결성은 동일하지만 중심 [6]원자 주위의 원자들의 공간적 배열이 다른 화합물입니다.다수의 입체 중심을 갖는 분자는 많은 가능한 입체 이성체를 생성할 것입니다.입체이성질체가 4면체(sp3) 입체중심으로 인한 것인 화합물에서, 가정적으로 가능한 입체이성질체의 총 수는 2를 초과하지n 않을 것이고, n은 4면체 입체중심의 수이다.그러나 대칭성을 가진 분자는 더 적은 입체 이성질체를 가지고 있기 때문에 이는 상한입니다.

다수의 입체 중심체들의 존재에 의해 생성되는 입체 이성질체들은 거울상 이성질체들(비-중첩 거울상 이미지들)과 거울상 이성질체들(비-중첩 거울상 이미지 분자들)[6]로 정의될 수 있습니다.거울상이성질체와 거울상이성질체는 동일한 구성과 연결(결합)을 포함하는 분자의 입체화학적 구조가 다르기 때문에 생성됩니다. 거울상이성질체 또는 거울상이성질체로 분류되기 위해서는 분자에 여러 개의 (두 개 이상의) 입체중심이 있어야 합니다.거울상이성질체와 거울상이성질체는 가능한 입체이성질체의 총 개수에 기여하는 개별 입체이성질체를 생성합니다.

그러나 생성된 입체 이성질체는 거울 이미지 상에서 중첩 가능한 카이랄 화합물인 메소 화합물을 제공할 수도 있습니다. 메소 화합물의 존재는 가능한 입체 [4]이성질체의 수를 감소시킬 것입니다.거울상에서 메조 화합물이 중첩될 수 있기 때문에, 두 개의 "스테레오 이성질체"는 사실 동일합니다.결과적으로,[6] 메소 화합물은 대칭성으로 인해 입체 이성질체의 수를 가상적인n 2개 이하로 감소시킬 것입니다.

또한 입체적인 이유로 인해 특정 구성이 존재하지 않을 수도 있습니다.카이랄 중심을 갖는 순환 화합물은 2배 회전축의 존재로 인해 카이랄성을 나타내지 않을 수 있습니다.평면 키랄리티는 실제 키랄 중심이 존재하지 않으면서 키랄리티를 제공할 수도 있습니다.

배열

구성은 입체 [6]중심 주위의 원자 배열로 정의됩니다.CIP(Cahn-Ingold-Prelog) 시스템은 R 및 S 지정을 사용하여 스테레오 [7]센터에 대한 원자의 구성을 정의합니다.R의 지정은 입체 중심 주위의 치환기 우선 순위의 시계 방향을 나타내고, S의 지정은 치환기 [7]우선 순위의 반시계 방향을 나타냅니다.

키랄리티 센터

키랄리티 센터(chiral center)는 입체 중심의 한 유형입니다.키랄리티 센터는 거울 이미지에서 대체할 수 없는 공간 배열로 네 개의 서로 다른 리간드(원자 또는 원자 그룹) 집합을 보유하는 원자로 정의됩니다.키랄리티 센터는 sp 혼성화되어야3 하며, 이는 키랄리티 센터가 단일 [5]결합만 가질 수 있다는 것을 의미합니다.유기화학에서 키랄리티 센터(chirality center)는 일반적으로 탄소, 인 또는 황 원자를 가리킵니다.

키랄리티 중심의 개념은 비대칭 탄소 원자(4개의 서로 다른 개체에 결합된 탄소 원자)의 개념을 두 개의 결합 그룹의 교환이 [8]에난티오머를 생성하는 네 개의 서로 다른 결합 그룹을 가진 원자의 더 넓은 정의로 일반화합니다.

탄소 위의 입체성

비대칭 탄소 원자 또는 카이랄 탄소는 서로 다른 4개의 치환기 그룹에 결합된 탄소 원자입니다.키랄성 중심의 가장 일반적인 유형은 키랄성 [6]중심입니다.

다른 원자의 입체성

키랄리티는 탄소 원자에만 국한된 것이 아니지만, 유기 화학에서 보편적으로 존재하기 때문에 탄소 원자가 키랄리티의 중심이 되는 경우가 많습니다.질소와 인 원자는 또한 사면체 구조로 결합을 형성할 수 있습니다.아민의 전자쌍이 제4의 [9]그룹으로 기능하기 때문에 부착된 세 그룹이 모두 다를 경우, 아민의 질소는 입체 중심이 될 수 있습니다.그러나 피라미드 반전의 한 형태인 질소 반전은 정상적인 상황에서 [9]두 개의 에피머가 존재한다는 것을 의미하는 반미화를 야기합니다.질소 반전에 의한 라세미화는 (4차 암모늄 또는 포스포늄 양이온과 같이) 제한될 수도 있고 느리게 진행될 수도 있으며,[9] 이는 키랄리티의 존재를 허용합니다.

4면체 또는 8면체 기하학적 구조를 갖는 금속 원자는 또한 상이한 리간드를 갖기 때문에 카이랄(chiral)일 수 있습니다.팔면체 케이스의 경우 몇 가지 카이랄리티가 가능합니다.두 가지 유형의 세 개의 리간드를 가진 리간드는 자오선을 따라 일렬로 늘어설 수 있으며, 이는 메르 이성질체를 제공하거나 면(페이소머)을 형성할 수 있습니다.오직 한 종류의 3개의 이중 리간드를 갖는 것은 프로펠러형 구조를 제공하며, 두 개의 다른 거울상이성질체는 Ω과 Ω을 나타냅니다.

키랄리티와 입체중심

앞에서 언급한 바와 같이 원자가 키랄리티 센터가 되기 위한 요건은 원자가 서로 다른 [5]4개의 부착물과 함께 sp 혼성화되어야3 한다는 것입니다.이 때문에 모든 키랄리티 센터는 입체 중심입니다.그러나 일부 조건에서만 그 반대입니다.하나의 점은 최소 3개의 부착점을 가진 입체 중심으로 간주될 수 있습니다. 입체 중심은 서로 다른 두 그룹을 교환하여 새로운 입체 이성체를 생성하는 한 sp 또는 sp2 혼성화될 수 있습니다3.이것은 모든 키랄리티 센터가 입체 중심이지만 모든 입체 중심이 키랄리티 센터는 아니라는 것을 의미합니다.

입체 중심은 카이랄 분자 또는 카이랄 분자의 중요한 식별 정보입니다.일반적으로, 분자가 입체 중심을 가지지 않는다면, 그것은 카이랄로 여겨집니다.만약 그것이 적어도 하나의 입체 중심을 가지고 있다면, 그 분자는 키랄리티에 대한 잠재력을 가지고 있습니다.그러나 [6]다수의 입체 중심을 갖는 분자를 카이랄로 간주하는 메조 화합물과 같은 몇 가지 예외가 있습니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c "5.4: Stereogenic Centers". libretexts.org. April 24, 2015.
  2. ^ a b Mislow, Kurt; Siegel, Jay (1984). "Stereoisomerism and local chirality". Journal of the American Chemical Society. 106 (11): 3319. doi:10.1021/ja00323a043.
  3. ^ a b Solomons, T. W. Graham; Fryhle, Craig (2004). Organic Chemistry (8th ed.). John Wiley & Sons.[페이지 필요]
  4. ^ a b Soderberg, Timothy (July 1, 2019). "Organic Chemistry with a Biological Emphasis Volume I". Chemistry Publications: 170, 177.
  5. ^ a b c "5.3: Chirality and R/S Naming System". Chemistry LibreTexts. December 15, 2021. Retrieved November 12, 2022.
  6. ^ a b c d e f Brown, William; Iverson, Brent; Anslyn, Eric; Foote, Christopher (2018). Organic Chemistry (8th ed.). Boston, MA: Cengage Learning. pp. 117, 137–139. ISBN 978-1-305-58035-0.
  7. ^ a b Barta, Nancy S.; Stille, John R. (1994). "Grasping the Concepts of Stereochemistry". Journal of Chemical Education. 71 (1): 20. Bibcode:1994JChEd..71...20B. doi:10.1021/ed071p20. ISSN 0021-9584.
  8. ^ "chiral (chirality) center". IUPAC.org. doi:10.1351/goldbook.C01060.
  9. ^ a b c Smith, Janice Gorzynski (2011). "Chapter 25 Amines". In Hodge, Tami; Nemmers, Donna; Klein, Jayne (eds.). Organic chemistry (Book) (3rd ed.). New York, NY: McGraw-Hill. pp. 949–993. ISBN 978-0-07-337562-5.