4.11 : البروكيرالية

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.

يؤدي مفهوم البروكيرالية إلى تسمية الوجوه الفردية للجزيء ويلعب دورًا حاسمًا في التفاعل الانتقائي التماثلي. إنه مفهوم يتفاعل فيه جزيئين أو أكثر من الجزيئات اللاكيرالية لإنتاج منتجات كيرالية. العملية النموذجية هي تفاعل الكيتون اللاكيرالي لتوليد كحول كيرالي. هنا، يتفاعل المتفاعل اللاكيرالي مع عامل اختزال لاكيرالي، بوروهيدريد الصوديوم، لتوليد خليط متساوي المولية من مُصاوِغٌ مِرْآتِيّ اللاكيرالية للمنتج. على سبيل المثال، ينتج 2-بيوتانون لاكيرالي المتقابلات البصرية لـ (R)-2-بيوتانول و(S)-2-بيوتانول. هنا، يُعرف المتفاعل اللاكيرالي الذي يمكن تحويله إلى منتج كيرالي عن طريق تغيير مجموعة بديلة واحدة فقط باسم البروكيرالي.

من الناحية الميكانيكية، يعتمد التكوين اللولبي للمنتج على اتجاه مجموعة الهيدريد الواردة التي تضيف إلى الكربون المهجن sp². وبما أن كل وجه من وجوه الجزيء فريد من نوعه، فيمكن تعيين أسماء فريدة لهم. يتبع ذلك نظام كان-إنجولد-بريلوج، حيث يتم تعيين الأولويات للبدائل في مركز الكربون الثلاثي بناءً على أعدادها الذرية عند نقطة الاختلاف الأولى. يتم بعد ذلك تسمية وجه الجزيء اعتمادًا على ما إذا كان تسلسل المجموعات في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. يُسمى التسلسل في اتجاه عقارب الساعة في الوجه بـ "re"، بينما يُسمى الوجه عكس اتجاه عقارب الساعة بـ "si". وهنا يلعب العامل اللولبي دورًا رئيسيًا. في غياب الكواشف الكيرالية، يمكن للمجموعة الواردة أن تلتصق بالجزيء من أي من الوجهين، مما يؤدي إلى خليط راسيمي من المنتج. على العكس من ذلك، يمكن للمحفزات أو الإنزيمات الكيرالية أن تملي تكوين أحد مُصاوِغٌ مِرْآتِيّ على الآخر. وفقًا لذلك، يشار إلى هذه التفاعلات باسم التفاعلات الانتقائية التماثلية.

يكون التصنيف الإضافي للعناصر الفرعية على الكربون البروكيرالي على أنها متماثلة تمامًا ، ومتخالفة فضائيًا ، ومتماثلة فضائيًا مهمًا ويتم التعمق فيه. على سبيل المثال، يتم تصنيف بدائل الهيدروجين المختلفة في (+)-2,6-ثنائي ميثيل سيكلوهكسانون بشكل فردي. كما هو موضح في الشكل 1 (أ)، فإن ذرتي الهيدروجين باللون الأزرق متماثلتين، والهيدروجينين الملونين باللون الأخضر في الشكل 1 (ب) متماثلان، والهيدروجين الأحمر في الشكل 1 (ج) متخالفان فضائيًا.

الشكل 1: تصنيف البدائل على الكربون البروكيرالي لـ (+) -2,6-ثنائي ميثيل سيكلوهكسانون - (أ) متماثلة تمامًا، (ب) متماثلة فضائيًا، و (ج) متخالفة فضائيًا

From Chapter 4:

article

Now Playing

4.11 : البروكيرالية

Stereoisomerism

3.8K Views

article

4.1 : chirality

Stereoisomerism

23.3K Views

article

4.2 : تصاوغ

Stereoisomerism

18.0K Views

article

4.3 : الأيزومرات الفراغية

Stereoisomerism

12.4K Views

article

4.4 : تسمية المتماثلات

Stereoisomerism

19.9K Views

article

4.5 : خصائص المتماثلات والنشاط البصري

Stereoisomerism

16.7K Views

article

4.6 : الجزيئات ذات المراكز اللولبية المتعددة

Stereoisomerism

11.3K Views

article

4.7 : إسقاطات فيشر

Stereoisomerism

13.0K Views

article

4.8 : مخاليط راسيمية ودقة المتماثلات

Stereoisomerism

18.1K Views

article

4.9 : التجسيمية للمركبات الحلقية

Stereoisomerism

8.7K Views

article

4.10 : chirality في النيتروجين والفوسفور والكبريت

Stereoisomerism

5.7K Views

article

4.12 : chirality في الطبيعة

Stereoisomerism

12.9K Views

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved