گروه های هموتوپیک، انانتیوتوپی و دیاستروتوپی: به چه معناست؟

هنگامی که شما دو هیدروژن متصل به یک کربن داشته باشید، آنها می توانند سه نوع رابطه متفاوت داشته باشند. ما آنها را “هوموتوپیک”، “انانتیوتوپیک” و “دیاستروتوپیک” می نامیم.

---

1. چه زمانی “هوموتوپیک، انانتیوتوپیک، دیاستروتوپی” مهم است؟

• واکنش های خاص به طور مستقیم هیدروژن ها را با اتم های دیگر جایگزین می کنند. به عنوان مثال، کلرزنی با رادیکال آزاد پیوندهای CH را با پیوندهای C-Cl جایگزین می کند. بنابراین درک این اصول به درک اینکه چه نوع محصولات بالقوه ای می توانید از این واکنش ها به دست آورید کمک می کند.
• در تشدید مغناطیسی هسته ای (NMR) این روابط تعیین می کند که آیا این هیدروژن ها در همان “محیط شیمیایی” هستند یا خیر. به عبارت دیگر، چه سیگنال های مشابه یا متفاوتی داشته باشند یا نه.

2. اتم های همتوپی

یک مولکول مانند اتان بگیرید. بیایید (با رنگ) دو هیدروژن مختلف آبی و قرمز را برچسب گذاری کنیم. در مرحله بعد، اجازه دهید هر یک از این هیدروژن ها را به نوبه خود با یک اتم متفاوت جایگزین کنیم. در این مثال می تواند دوتریوم (D) باشد، اما در واقع این کار را می توان با هر اتم یا گروهی انجام داد (البته به جز هیدروژن).

H قرمز و H آبی را به نوبه خود با D جایگزین کنید و مولکول های تشکیل شده را با هم مقایسه کنید. بپرسید: این مولکول ها چگونه به هم مرتبط هستند؟

در این مورد هر دو دوتریواتان هستند. از آنجایی که دو مولکول یکسان هستند، گفته می شود که دو هیدروژن “هموتوپی” هستند. جایگزینی هر کدام باعث ایجاد همان محصول می شود.

3. اتم های انانتیوتوپی

بیایید در ادامه به بوتان نگاه کنیم. به طور خاص، کربن دوم بوتان. جایگزینی H قرمز با D منجر به (R)-2-دوتریوبوتان می شود، در حالی که جایگزینی H آبی با D منجر به (S)-2-دوتریوبوتان می شود. بنابراین این هیدروژن ها هستند نه همتوپیک از آنجا که انانتیومرها در اینجا به دست می آیند، بنابراین این دو پروتون هستند انانتیوتوپیک.

توجه داشته باشید که CH₃ پروتون های بوتان همتوپی هستند. فقط هیدروژن های C-2 (و C-3) بوتان هستند که انانتیوتوپی هستند.

4. اتم های دیاستروتوپی

همچنین امکان داشتن پروتون های دیاستروتوپی وجود دارد. به آلکن زیر نگاه کنید. جایگزینی H قرمز با D منجر به E-آلکن می شود، در حالی که جایگزینی H آبی با D منجر به Z-آلکن می شود. چه رابطه ای بین این دو ترکیب وجود دارد؟ آنها هستند دیسترئومرها – استریو ایزومرها، اما نه تصاویر آینه ای. بنابراین گفته می شود که دو پروتون هستند دیاستروتوپی

موقعیت بالقوه دیگری وجود دارد که می تواند به پروتون های دیاستروتوپی منجر شود. به مولکول زیر نگاه کنید – (R)-butan-2-ol. جایگزینی H قرمز منجر به (ر، ر) تولید – محصول. جایگزینی H آبی منجر به (آر، اس) تولید – محصول. بنابراین، این دو محصول هستند دیسترئومرها، و دو پروتون هستند دیاستروتوپی.

5. چه زمانی مهم است؟

دو حالت:

1. در کوریناسیون رادیکال آزاد – مثلا بوتان – روی کربن دوم (C-2)، جایگزینی CH با کلر منجر به مخلوطی از مراکز استریو می شود. تشخیص اینکه چه زمانی ممکن است این اتفاق بیفتد، مهم است.
2. (شایع ترین) – در طیف سنجی NMR:

• همتوپیک پروتون ها دقیقاً همان تغییر شیمیایی را دارند
• انانتیوتوپیک پروتون‌ها در اکثر موقعیت‌ها تغییر شیمیایی یکسانی دارند. با این حال، اگر آنها در یک محیط کایرال (مثلا یک حلال کایرال) قرار گیرند، تغییرات شیمیایی متفاوتی خواهند داشت.
• دیاستروتوپی پروتون ها در همه موقعیت ها جابجایی های شیمیایی متفاوتی دارند

PS من در این مورد می نویسم زیرا یک خواننده این موضوع را از طریق فرم بازخورد من پیشنهاد کرده است. پیشنهادی برای پست دارید؟ بازخورد خود را اینجا ارسال کنید (اگر دوست دارید ناشناس)