4.11 : Prochirality

Prochirality refers to the concept of two or more achiral molecules reacting to give rise to chiral products.

For example, consider the reduction of 2-butanone to 2-butanol. Here, the achiral molecules 2-butanone and sodium borohydride react to generate an equimolar mixture of the chiral enantiomers (R)-2-butanol and (S)-2-butanol.

Achiral molecules that can be converted to chiral products by changing only one substituent are referred to as prochiral.

In trigonal prochiral molecules, the chiral configuration of the product depends on whether the incoming group adds to the sp²-hybridized center from the top face or the bottom face of the molecule.

As such, each face of the butanone molecule is unique and should have its own distinct name, which can be assigned with the Cahn–Ingold–Prelog system.

Similar to the naming of chiral molecules, priorities are assigned to the substituents at the trigonal carbon atom based on their atomic numbers at the first point of difference. The faces of the molecule are then labeled depending on whether the one-two-three sequence is clockwise or counterclockwise.

If the sequence is clockwise, the face is labeled as “re”. If the sequence is counterclockwise, the face is labeled as “si”.

In the case of 2-butanone, if the hydride group adds from the “re” face of 2-butanone, (S)-2-butanol is obtained. In contrast, addition of the hydride ion from the “si” face generates (R)-2-butanol.

In the absence of chiral reagents, the hydride group is equally likely to attach to the molecule from either face, and a racemic mixture of the product is obtained.

However, chiral catalysts or enzymes can be used to favor the formation of one enantiomer, which makes the reaction ‘enantioselective’ for that enantiomer.

מושג הProchirality מוביל למינוח הפנים האינדיבידואליות של מולקולה וממלא תפקיד מכריע בתגובה אננטיוסלקטיבית. זהו מושג שבו שתי מולקולות לא כיראליות או יותר מגיבות לייצור תוצרים כיראליים. תהליך טיפוסי הוא התגובה של קטון לא כיראלי ליצירת כוהל כיראלי. כאן, המגיב הלא כיראלי מגיב עם achiral reducing agent, נתרן בורוהידריד, כדי ליצור תערובת equimolar של האננטיומרים הכיראליים של התוצר. לדוגמה, achiral 2-butanone מניב את האננטיומרים הכיראליים של (R)-2-butanol ו- (S)-2-butanol. כאן, המגיב הלא כיראלי שניתן להמיר לתוצר כיראלי על ידי שינוי קבוצת מתמירים אחת בלבד ידוע בשם prochiral.

מבחינה מכאנית, הקונפיגורציה הכיראלית של התוצר תלויה בכיוון של קבוצת ההידריד הנכנסת שמוסיפה לפחמן sp ² -מוכלא. מכיוון שכל פנים של המולקולה הוא ייחודי, ניתן להקצות להם שמות ייחודיים. זה עוקב אחר מערכת Cahn-Ingold-Prelog, שבה מוקצים עדיפויות למתמירים במרכז הפחמן המשולש על סמך המספרים האטומיים שלהם בנקודת השונות הראשונה. פניה של המולקולה מסומנים לאחר מכן בהתאם לשאלה אם רצף הקבוצות הוא עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון. רצף עם כיוון השעון בפנים מסומן בתור "re", בעוד שהפנים נגד כיוון השעון מסומנים "si". כאן, החומר הכיראלי ממלא תפקיד מפתח. בהיעדר מגיבים כיראליים, הקבוצה הנכנסת יכולה להיצמד למולקולה משני הפנים, וכתוצאה מכך נוצרת תערובת רצמית של המוצר. לעומת זאת, זרזים או אנזימים כיראליים יכולים להכתיב את היווצרות אחד מהאננטיומרים על פני האחר. תגובות אלו מכונות בהתאם כתגובות אננטיוסלקטיביות.

סיווג נוסף של המתמירים על הפחמן הprochiral כהומטופיים, דיאסטראוטופים ואננטיוטופיים הוא משמעותי ונבדק. לדוגמה, תחליפי המימן השונים ב-(+)-2,6-dimethylcyclohexanone מסווגים בנפרד. כפי שמתואר באיור 1(א), שני המימנים בכחול הם הומוטופיים, שני המימנים הצבועים בירוק באיור 1(ב) הם אננטיוטופיים, והמימנים האדומים באיור 1(ג) הם דיאסטראוטופים.

איור 1: הסיווג של תחליפים על פחמן prochiral של (+)-2,6-dimethylcyclohexanone - (א) הומוטופי, (ב) אננטיוטופי ו-(ג) דיאסטראוטופי

From Chapter 4:

article

Now Playing

4.11 : Prochirality

Stereoisomerism

3.8K Views

article

4.1 : כיראליות

Stereoisomerism

23.3K Views

article

4.2 : איזומריזם

Stereoisomerism

18.0K Views

article

4.3 : סטריאואיזומרים

Stereoisomerism

12.5K Views

article

4.4 : מתן שמות לאננטיומרים

Stereoisomerism

20.0K Views

article

4.5 : תכונות של אננטיומרים ופעילות אופטית

Stereoisomerism

16.8K Views

article

4.6 : מולקולות עם מרכזים כיראליים מרובים

Stereoisomerism

11.3K Views

article

4.7 : תחזיות פישר

Stereoisomerism

13.1K Views

article

4.8 : תערובות רצמיות ורזולוציית אננטיומרים

Stereoisomerism

18.1K Views

article

4.9 : סטריאואיזומריזם של תרכובות מחזוריות

Stereoisomerism

8.7K Views

article

4.10 : כיראליות בחנקן, זרחן וגופרית

Stereoisomerism

5.7K Views

article

4.12 : כיראליות בטבע

Stereoisomerism

13.0K Views

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved