題:
如果手性分子與非手性分子反應,則產物是手性還是非手性?
Hema
2018-08-10 17:41:11 UTC
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我的書說,一對對映異構體與非手性物質的反應方式相同。

這怎麼可能?即使對映異構體是手性的,這是否意味著該產品是非手性的?如果是這樣,為什麼?

換個角度來看:非手性物質A不在乎是否會與一個R或另一個對映體L反應。產物為AR或AL。 AR和AL可能是相同的,或者它們是對映異構體,然後它們在反應過程中可能互變,也可能不會互變,給您或多或少的外消旋混合物。
五 答案:
Zhe
2018-08-10 18:39:26 UTC
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此處的關鍵是查看反應進行的過渡狀態。

簡單的答案是,過渡態是對映體,即彼此也是鏡像,並且在非手性環境中,對映體具有相同的能量。如果過渡態具有相同的能量,那麼反應將以相同的速率進行。

不幸的是,長答案是由於可能在過渡態中形成新的鍵而造成的。立體定向中心。換句話說,您可能會有類似的內容:

$$ \ ce {($ S $)-A + B -> [($ S $,$ R $)-AB] ^ {\ ddagger } + [($ S $,$ S $)-AB}] ^ {\ ddagger} $$

這是非對映異構體,通過這兩個過渡態的速率不同。

但是$ \ ce {($ R $)-A} $確實做同樣的事情。因此,反應率是通過4個過渡狀態控制的:

  1. $ \ ce {[($ S $,$ R $)-AB] ^ {\ ddagger}} $
  2. $ \ ce {[($ S $,$ S $)-AB] ^ {\ ddagger}} $
  3. $ \ ce {[($ R $,$ S $)-AB ] ^ {\ ddagger}} $
  4. $ \ ce {[($ R $,$ R $)-AB] ^ {\ ddagger}} $
  5. ol>

    這裡的1和3、2和4分別是對映體,反應將通過成對的對映體過渡態進行,但是由於它們是對映體,因此兩組過渡態與對映體反應物對的速率匹配。

    因此,我們可以安全地得出結論,對映體反應物與非手性試劑的反應速度相同。

ringo
2018-08-10 18:14:40 UTC
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對映體具有相同的化學和物理性質(保存其光學活性),並且將與非手性底物進行相同的反應以形成一對新的對映體。要分離它們,您需要一種手性底物,它將形成非對映體產物。非對映異構體具有獨特的化學和物理性質,從而促進了它們的分離。

我的老師給了我比喻握手的類比。如果您用桿子(一個非手性物體)握手,您將無法確定他們使用了哪隻手,但是當您使用您的手(另一個手性物體)時,您將能夠立即使用。

Patrick Graham
2018-08-10 20:23:41 UTC
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它們可能以相同的方式反應,因為對映異構體具有相同的化學和物理性質,並且非手性物質不在乎它是與左旋對映體還是右旋對映體反應。這並不意味著該產品是非手性的,因為該反應可能首先破壞使它們手性的原因,或者可以保留使它們手性的原因,這取決於反應。

刪除“可能”並替換為“將始終”
不,我不會刪除它,因為最初的問題是“這怎麼可能”,並且我使用與該問題相同的語言來解釋為什麼可能。同樣,“將永遠”是錯誤的,因為在逐個分子的基礎上,您可能會有副產物,其中某些隨機因素會引起不同的反應,但並不總是100%。一分子的l-分子反應形成副產物,一分子的r-分子形成預期產物的可能性。這是由機會決定的,並且兩者都不大可能形成副產品,但它們可能不會總是反應相同。
作為化學家,他們並不關注單個分子,而是始終關注整體。產品的成分不是偶然的50:50。
David Richerby
2018-08-10 22:02:54 UTC
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產品是否手性取決於您的反應。如果您將乳酸與甲醇反應生成酯,則乳酸基團仍然是手性的。如果改為在氧氣中燃燒,則二氧化碳和水都是非手性的。

Emilio Pisanty
2018-08-11 02:12:08 UTC
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1。反應產物可能是手性也可能不是手性。

考慮以下兩種對映體

圖像源 sup>

,並想像它們與兩種非手性反應物$ R_1 $和$ R_2 $反應,例如:

  • $ R_1 $是一個氧原子,該原子接近氫原子並將其自身插入到碳和氫之間,從而CH鍵變為懸掛的COH羥基。該分子保持手性。
  • $ R_2 $是一些需要氫的河馬,它會抓住氫並帶走氫,因此您得到$$ \ ce {CBrClFH} + R_2 \ to \ ce {CBrClF} + R_2 \ ce {H},$$,其中氫化物$ R_2 \ ce {H} $是非手性的,其餘的支架$ \ ce {CBrClF} $現在是平面的,因此是非手性的。

(實際機制可能不太現實-我是物理學家,而不是化學家;-)。但是原理仍然成立。)

如您所見,反應產物可以保持手性(這是非平凡的性質)。但也有可能在反應中破壞手性。

如果反應產物確實是手性的,則它們有義務為給定相反對映體的產物生產相反對映體手性反應物。

2。反應速度本身是相同的。

這可能是您的書中所說的“一對對映異構體與非手性物質的反應方式相同”的意思。

如果回到上面的兩個例子,反應物本身並不關心與之相互作用的對映異構體:它只是看到一個CH鍵並填充了它,並且並不關心鹵素原子在另一種上的排列方式碳的側面。

在一個更複雜的分子中,該反應實際上可能從手性中心的其他部分“反彈”,或與該分子的其餘部分發生甚至更複雜的相互作用。但是,對於S對映異構體中的每個反應途徑,都會有一個與R對映異構體相等但鏡像的反應途徑,並且兩者都是動態等效的,因此反應速率必須相同。 (另一方面,如果另一種反應物本身是手性的,那就不再正確了,反應速率和產物可能會完全不同。)



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