Stereoisomere

Molekyler med karbon som er bygget opp av samme bestanddeler, og har samme kjemiske bindinger og kjemiske formel, men med forskjellige tredimensjonal konfigurasjon (stereokjemi). 

Karbonatomet har fire bindinger til andre atomer eller substituenter, formet som et tetraeder. Et asymmetrisk karbon kalles et chiralt senter, et stereosenter, (gr. chiros – hånd), og inngår i chirale molekyler. Et par med stereoisomere molekyler som danner speilbilder av hverandre kalles enantiomere.  Enantiomere roterer planpolarisert lys i hver sin retning. Et par med stereoisomere molekyler som ikke er speilbilder av hverandre kalles diastereomere. Reaksjoner med biomolekyler er stereospesifikke, det vil si at det aktive sete på enzymer skiller mellom forskjellige former for stereoisomere. For eksempel er det L-aminosyrer som inngår i protein, og ikke D-aminosyrer.

Konfigurasjon er forskjellig fra konformasjon. For eksempel når det molekyl roterer rundt en karbonbinding (-C-C-) i en kjemisk binding så kan noen av konformasjonene være mer stabile enn andre, bl.a. via resonansstabilisering.

Enantiomere

Hvis det er vannløsnig med like molare mengder av to enantiomere kalles det en racemat blanding (l. racemus – drueklase) og blandingen av de to optiske isomerene gir ikke optisk dreining eller rotasjon, siden rotasjonen av det planpolariserte lyset av den ene enantiomeren oppheves av den andre.

Louis Pasteur (1822-1895) oppdaget fenomenet optisk aktivitet ved å studere krystaller av vinsyre (tartrat), de glassaktige krystallene man kan finne i bunnen på rødvinsflasker eller i vintønner. Pasteur oppdaget at det var to forskjellige typer vinsyrekrystaller som var speilbilder av hverandre. Han atskilte dem og plukket dem ut med pinsett. Når Pasteur sendte planpolarisert lys inn i de to formene med vinkrystaller oppdaget han at den ene formen dreide det planpolariserte lyset til venstre (levorotatorisk, levo , L, laevo) og den andre typen dreide lyset til høyre (dekstrorotatorisk, D, dextro).

Aminosyrene, unntatt glycin finnes i to stereoisomere former L-formen og den mer sjeldne D-formen som inngår i molekyler hos bakterier. Hvis aminosyrer er produsert industrielt er det vanligvis i form av en DL-blanding med like mengder L- og D-form. Innen medisin er det viktig at man bruker den rette optiske isomeren når man skal beregne doser og konsentrasjoner, og at det ikke oppstår uønskete effekter av en av isomerene. 

 Legemiddelet thalidomid inngikk i en tragisk historie og legemiddelskandale, hvor thalidomid ble brukt mot morgenkvalme hos gravide kvinner. Thalidomid finnes i to speilbildeformer, enantiomere (R)-thalidomid og (S)-thalidomid, hvor R-enantiomeren virker beroligende, mens S-enantiomeren virker teratogen og gir fosterskader.

Det kunstige søtningsmiddelet aspartam består av de to aminosyrene aspartat og fenylalanin (L-aspartyl-L-fenylalanin metylester), og det smaker søtt, mens formen L-aspartyl-D-fenylalanin metylester smaker bittert.

Legemiddelet citalopram brukt mot depresjoner virker som en serotonin reopptakshemmer (hemmer reopptaket av nevrotransmittoren serotonin utskilt i nervesynapsene),  og finnes både som (S)(+)-citalopram og ( R)(-)-citalopram. I et racemat finnes både S- og R-enantiomeren samtidig, men det er bare S-enantiomeren som gir den ønskete virkningen, som også påvirkes av hvor aktivt legemiddelet omsettes (metaboliseres av cytokrom P450 enzymet).

Det kjemiske stoffet carvon (karvon) er et terpen (monoterpen) som finnes i eteriske oljer fra noen plantearter,  (R)(-)-carvon smaker peppermynte og som det finnes mye av i peppermynte (Mentha spicata) og peppermynteolje,  mens  enantiomern (S)(+)-carvon smaker karve og finnes i karve (Carum carvi) og dill (Anethum graveolens). De to speilbildeformene gir ikke bare forskjellig smak, men også forskjellig lukt. (S)(+)-carvon tilsvarer dextro (D), og (R)(-)-carvon tilsvarer laevo (L).

R-S systemet

For molekyler med mer enn ett chiralt sete kan man anvende RS-systemet for stereokjemi.

Den formen av vinsyre som dreier planpolarisert lys til høyre (dekstro) er 2R-3R-tartrat og formen som dreier lyset til venstre (levo) er 2S-3S-tartrat. Man angir substituentmolekylene eller atomene som er festet til det chirale karbonatomet forskjellig prioritet eller rang. Når man ser på det tredimensjonale molekylet plasserer man den kjemiske gruppen eller substituenten som har lavest prioritet (rang) lengst vekk fra observator. Hvis prioriteten til de resterende substituentene minsker med klokka har man R (l. Rectus – høyre). Minsker prioriteten til de resterende mot klokka har man S (l. Sinsister - venstre).

For eksempel prioritetsrekkefølge for sidegruppene: metoksy (-OCH3), hydroksy (-OH), amino (-NH3), syre (-COOH), aldehyd (-CHO), metanol (-CH2OH), metyl (-CH3) og hydrogen (-H), hvor hydrogen (-H) har lavest rang.

Cis-Trans isomeri

Cis-Trans isomere er geometriske isomere i molekyler med karbon-karbon dobbeltbindinger, (-C=C-) hvor de resterende atomene som er bundet til karbon (C ) er plassert på samme side av dobbeltbindingen (cis) eller på motsatt side av dobbeltbindingen (trans). Fumarsyre er eksempel på trans, mens eplesyre (malat) er eksempel på cis. Synspigmentet retinal i øyet finnes i cis-trans retinal når et lyseksiert reinalmolekyl roterer rundt en karbondobbeltbinding når pi-elektroner går ut i antibindende orbital når molekylet har absorbert et lyskvant. Denne skiftingen cis-trans danner basis for signalveien som gjør at vi kan se. Det skjer også en tilsvarende cis-trans reaksjon i fytokrom. Det kan dannes transfettsyrer ved hydrogenering av vegetabilsk olje (fett) ved omdanning til  herdet fett

Tilbake til hovedside

Publisert 1. feb. 2021 12:56 - Sist endret 1. feb. 2021 13:58