11.2. Стереоизомерия соединений с двумя центрами хиральности.

Молекулы природных соединений часто содержат не один, а нес­колько центров хиральности. Например, в глюкозе 4 асимметрических атомов углерода, а представитель стероидов - холестерин содержит 8 асимметрических атомов углерода. Возрастание числа центров хи­ральности и приводит к появлению нового вида стереоизомерии - ди­астереомерии. Общее число стереоизомеров соответствует формуле 2ⁿ, где n-число асимметрических атомов.

Особый случай встречается в диастереомерии соединений, у ко­торых центры хиральности содержат одинаковые заместители. Это приводит к тому, у молекулы может появиться плоскость симметрии (именно из-за одинаковых заместителей) и тогда такая молекула пе­рестает быть хиральной; ее называют мезоформой. Мезоформы опти­чески неактивны. Примером служит мезовинная кислота.

НООС-СН-СН-СООН винная кислота

│ │

ОН ОН

Стереоизомеры винной кислоты:

D-винная L-винная

кислота кислота мезовинная кислота

I II III

I и II - энантиомеры, I и III, II и III - диастереомеры.

В молекуле мезовинной кислоты появилась плоскость симметрии, поэтому она оптически неактивна.

К соединениям с двумя центрами хиральности относят также и некоторые аминокислоты, участвующие в биосинтезе белков. Примером такой аминокислоты служит треонин:

СН₃ - СН - СН – СООН

׀ ׀

ОН NH₂

D-алло треонин L-алло треонин D-треонин L-треонин

I II III IY

Энантиомеры - I и II; III и IY

Диастереомеры - I и III; I и IY; II и III; II и IY

Приставка алло используется для той пары энантиомеров, L-изомер которой не является структурным элементом белков.

11.3. π - диастереомеры

π-Диастереомеры относятся к конфигурационным стереоизомерам. Их название обусловлено содержанием в структуре органических сое­динений π-связи как стерического центра. Этот вид изомерии наблю­дается у соединений с двойными связями (>C=C<, >C=N-, -N=N-),строение которых исключает свободное вращение вокруг двой­ной связи.

Диастереомеры, имея одинаковую последовательность связей атомов в молекуле и различаются между собой конфигурацией, т.е. пространственной ориентацией атомов или групп атомов по отношению к плоскости двойной связи. Молекулы π-диастереомеров - ахиральны, поэтому для них не может быть энантиомеров. π-диастереомеры также обозначают как цис- и транс-стереоизомеры.

Не все соединения, содержащие двойную связь образуют π-диас­тереомеры. При наличии в молекуле двух одинаковых заместителей при одном атоме углерода с двойной связью х существование цис- и транс- изомеров невозможно.

НООС СООН НООС Н

\ / \ /

С = С С = С

/ \ / \

Н Н Н СООН

Малеиновая кислота Фумаровая кислота

Н₃С СООН Н СООН

\ / \ /

С = С С = С

/ \ / \

Н Н СН₃ Н

Изокротоновая Кротоновая

кислота кислота

СН₃(СН₂)₇ (СН₂)₇СООН Н (СН₂)₇СООН

\ / \ /

С = С С = С

/ \ / \

Н Н СН₃(СН₂)₇ Н

Олеиновая кислота Элаидиновая кислота

Для проявления биологической активности органических соеди­нений имеет значение не только структура вещества, но и их кон­фигурация.

Пространственное строение органических молекул тесно связано с проявлением ими биологической активности или возможностью учас­тия в биологических процессах.

В биохимический процесс, как правило, вводится только один из двух энантиомеров, либо только один диастереомер. Вещества с различной конфигурацией могут иметь разный вкус, неодинаковую, а иногда и противоположную биологическую активность.

Следствием стереоселективности взаимодействия живого с опти­ческими изомерами является, в частности, различие в терапевтичес­кой активности энантиомеров оптически активных лекарственных ве­ществ.

Так холестерин содержит 8 хиральных центров, т.е. 256 опти­ческих изомеров, между тем природный холестерин – единственный из всех возможных стереоизомеров.

Из двух энантиомеров более физиологически активный - называ­ют эвтомер, второй (менее или физиологически неактивный) - дисто­мер.

В настоящее время приблизительно 40 процентов лекарственных веществ являются хиральными и только ничтожная часть этих соеди­нений представлена индивидуальными энантиомерами. А энантиомеры обладают и различающимся фармакологическим действием.

Так, анальгетический препарат дарвон - это эвтомер, а его дистомер - лекарство против кашля.

Трагична история применения транквилизатора талидомида, ис­пользование которого беременными женщинами привело к огромному числу уродств у новорожденных, т.к. дистомер, присутствующий в равных количествах в препарате обладает тератогенным (вызывающим уродства) действием.

Существует проблема хиральной чистоты окружающей среды. В настоящее время производится масса хиральных соединений без их разделения и очистки, что приводит к загрязнению окружающей среды обитания такими препаратами, последствия чего пока даже трудно предугадать.