¿Por qué son tan especiales los enantiómeros?

Question

Estudiamos los enantiómeros en detalle. Pero, ¿qué hace que sea más importante estudiarlos que, por ejemplo, los diastereómeros? Lo que intento preguntar es que los enantiómeros son simplemente un tipo de estereoisómeros que pueden girar la luz polarizada plana en direcciones opuestas en la misma medida. ¿Por qué son más importantes que otros estereoisómeros?

Answer 1

Los enantiómeros tienen diferente disposición física de los átomos. Esta diferencia desempeña un papel crucial en biología.

Pero, ¿por qué los enantiómeros tienen actividades biológicas diferentes?

Reconocimiento de fármacos quirales por fármacos específicos una interacción de tres puntos del fármaco con el receptor, como propuesto por Easson y Stedman. La diferencia entre la interacción de los dos enantiómeros de un fármaco quiral con su receptor. se ilustra a continuación.

Source : https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/chemical-processes/stereochemistry/a/chiral-drugs

Answer 2

La razón por la que se presta más atención a los enantiómeros (imagen especular estricta) que a los diasteriómeros (al menos en las clases de Química Orgánica) es porque comparten la misma reactividad frente a los reactivos quirales.

En los compuestos quirales, ambos enantiómeros tienen el mismo aspecto. No hay forma de que la sustancia aquiral determine la diferencia entre ambos. Si se toma una reacción con un enantiómero y se le da la vuelta a través de un espejo, no hay diferencia química entre los dos.

En cambio, hay una serie de efectos que hacen que los diastereómeros se comporten de forma diferente. (Básicamente, los centros quirales de una parte de la molécula interactúan con los centros quirales de la otra parte, y como esos pares son diferentes en dos diastereómeros distintos, la reactividad es diferente). El resultado es que dos diastereómeros tienen tanta diferencia de comportamiento como los compuestos que no comparten fórmula molecular. (Por ejemplo, la diferencia de comportamiento de una variante del etilo frente a una del metilo).

Esto tiene implicaciones muy reales para los químicos orgánicos en ejercicio. Si se parte de un material aciral y se produce un compuesto quiral, no hay forma (con materiales estrictamente quirales) de producir nada que no sea una mezcla racémica de dos enantiómeros. Se puede jugar con las condiciones para obtener diaserómeros específicos, pero no enantiómeros específicos. Para obtener un "exceso enantiomérico" de uno, es necesario utilizar reactivos quirales o un catalizador quiral.

Lo mismo ocurre con la separación. Si todo lo que tienes es una columna de cromatografía aciral (por ejemplo, sílice) y disolventes simples (acirales), no vas a poder separar dos enantiómeros. Siempre van a migrar igual. Una vez más, jugando con las condiciones se puede conseguir que una columna de cromatografía aciral resuelva los diasterómeros, pero no los enantiómeros. Para resolver enantiómeros, se necesita una columna quiral (o menos probablemente, un disolvente quiral).

Combinado con la importancia de determinados estereoisómeros en los sistemas biológicos, de ahí el énfasis en los enantiómeros en las clases de Química Orgánica. Históricamente, fue un gran escollo en el desarrollo de la síntesis orgánica a) descubrir que los enantiómeros existían y b) resolver cómo tratarlos. Incluso hoy en día hay toneladas de la investigación sobre el control quiral. Sin embargo, los químicos orgánicos modernos tienden a trabajar en sistemas más grandes y complejos, con muchos estereocentros, por lo que la división enantiómero/diasterómero no es tan importante, ya que a menudo trabajan con estereocentros "aislados".

Answer 3

La principal razón por la que se hace más hincapié en los enantiómeros se debe a las interesantes propiedades que presentan, sobre todo en sistemas biológicos.

Un par de enantiómeros presentan propiedades físicas idénticas (por ejemplo, punto de fusión, momento dipolar, etc.) excepto su actividad óptica (como has dicho, hacen girar la luz polarizada plana con la misma magnitud, pero en direcciones opuestas). Sin embargo, desde el punto de vista químico, un par de enantiómeros puede comportarse de forma muy diferente. Esto se observa especialmente en los sistemas biológicos, que a menudo están adaptados para funcionar correctamente sólo con un enantiómero concreto de un par. Por ejemplo, casi todos los azúcares naturales son el Enantiómero D y casi todos los aminoácidos naturales son el enantiómero L.

Esto tiene importantes implicaciones en medicina; a menudo sólo uno de los enantiómeros es eficaz y el otro puede ser inerte o incluso perjudicial. En los comentarios a su pregunta se menciona la talidomida, un fármaco que se vendía como sedante y tratamiento de las náuseas matutinas hasta que se descubrió que mientras uno de los enantiómeros tenía el efecto deseado, el otro provocaba defectos de nacimiento. Es necesario hacer mezclas enantiopuras para asegurarse de que realmente se está generando el efecto deseado (en el caso de la talidomida, esto sigue fallando porque el compuesto racemiza de forma natural).

En el caso de los diastereómeros, existe una mayor expectativa de que se comporten de forma diferente debido a sus distintas propiedades físicas. Por lo tanto, la falta de énfasis en los diastereómeros (que no estoy seguro de que haya falta de énfasis, al menos en el curso de química orgánica que tomé) puede deberse al hecho de que la relación entre los diastereómeros es menos directa que entre los enantiómeros y, por lo tanto, es más difícil sacar conclusiones sobre qué propiedades compartirán.