Enantiomerfelesleg

Az enantiomerfelesleg a kémiában az enantiomerkeverékek összetételének jellemzésére használt mennyiség, az anyag tisztaságának mértéke. Ebben az esetben a szennyezés a nem kívánt enantiomer (a királis vegyület tükörképi párja). Általában „ee”-nek rövidítik (az angol elnevezés – enantiomeric excess – alapján).

Definíció

Az enantiomerfelesleg a két enantiomer móltörtjének abszolút különbsége:[1]

  e e = | F + − F − |   {\displaystyle \ ee=|F_{+}-F_{-}|\ }

ahol

  F + + F − = 1   {\displaystyle \ F_{+}+F_{-}=1\ }

A gyakorlatban többnyire százalékos értékben adják meg:

  e e = | F + − F − | ⋅ 100 %   {\displaystyle \ ee=|F_{+}-F_{-}|\cdot 100\%\ }

Az enantiomerfelesleg más módon is meghatározható, ha ismerjük a keletkezett enantiomerek mennyiségét. Ha tudjuk, hogy az egyes enantiomerekből hány mól keletkezett, akkor:

  e e = | R − S | R + S ⋅ 100 %   {\displaystyle \ ee={{|R-S|} \over {R+S}}\cdot 100\%\ }

  R {\displaystyle \ R} és   S {\displaystyle \ S} a megfelelő enantiomerek mennyisége vagy hányada a keverékben.

Az enantiomerfelesleg az aszimmetrikus szintézis sikerességének egyik mérőszáma. Diasztereomerek keveréke esetén hasonló módon definiálják és használják a diasztereomer felesleg és a százalékos diasztereomer felesleg fogalmát.

Egy 70% R és 30% S izomert tartalmazó minta enantiomerfeleslege például 40%. Ezt az anyagot úgy is tekinthetjük, mint 40% tiszta R izomer és 60% racém elegy (mely a teljes mennyiséghez 30% R és 30% S izomerrel járul hozzá) keveréke.

Két enantiomer nem racém elegyének optikai forgatóképessége nullától különbözik. A keverék fajlagos forgatóképességének mérésével, a tiszta enantiomer fajlagos forgatóképességének ismeretében meghatározható az optikai tisztaság.[2]

  o . t . = [ α ] m e ´ r t [ α ] m a x ⋅ 100 %   {\displaystyle \ o.t.={[\alpha ]_{m{\acute {e}}rt} \over [\alpha ]_{max}}\cdot 100\%\ }

Ideális esetben az egyes komponenseknek a teljes optikai forgatóképességhez történő hozzájárulása egyenesen arányos a komponens móltörtjével, és így az optikai tisztaság számértéke megegyezik az enantiomerfelesleg értékével. Emiatt elterjedt a két kifejezés nem hivatalos szinonimaként való használata, főként azért, mert az enantiomerfelesleg meghatározásának az optikai tisztaság mérése volt a hagyományos módja. Ma már azonban az egyes enantiomerek mennyiségét külön-külön is meg lehet mérni, például királis oszlopkromatográfia vagy NMR-spektroszkópia segítségével.

Az enantiomerfelesleg és az optikai tisztaság közötti azonosság nem mindig teljesül. Például:

  • a (S)-2-etil-2-metilborostyánkősav fajlagos optikai forgatóképessége koncentrációfüggő
  • a Horeau-effektus nevű jelenség miatt a mól alapú és az optikai forgatóképességen alapuló enantiomerfelesleg között nemlineáris kapcsolat is lehet, a borostyánkősav példájában 50% enantiomerfeleslegnél az optikai aktivitás a vártnál kisebb.
  • az enantiomertiszta 1-feniletanol fajlagos forgatóképességét növeli a szennyezőként mellette levő akirális acetofenon.

Az enantiomerfelesleg fogalmát Morrison és Mosher vezette be 1971-ben megjelent Asymmetric Organic Reactions című publikációjukban.[3] Az enantiomerfelesleg használata az optikai forgatással való kapcsolata miatt terjedt el. Volt olyan javaslat, hogy az ee helyett az er vagy er (S:R)[4] vagy q (S/R) enantiomer arány (enantiomeric ratio) fogalmat kellene használni, mivel az optikai tisztaság mérését felváltották más, az R és S enantiomer mennyiségét közvetlenül mérő módszerek, és mert ezzel egyszerűsödne az egyensúlyi állandók és relatív reakciósebességek számításának matematikai kezelésmódja. Hasonló érvek vannak a diasztereomer feleslegről (de) a diasztereomer arányra (dr) való áttérés mellett is..

Jegyzetek

  1. ↑ Enantiomer excess, A kémiai terminológia kompendiuma – Arany könyv (internetes kiadás). International Union of Pure and Applied Chemistry (1996) 
  2. ↑ Optical purity, A kémiai terminológia kompendiuma – Arany könyv (internetes kiadás). International Union of Pure and Applied Chemistry (1996) 
  3. ↑ Morrison, James D.; Mosher, Harry S.: Asymmetric Organic Reactions, Prentice-Hall, Englewood Cliff, New Jersey, 1971 (ISBN 0130495514)
  4. ↑ Do the Terms "% ee" and "% de" Make Sense as Expressions of Stereoisomer Composition or Stereoselectivity? Robert E. Gawley J. Org. Chem.; 2006; 71(6) pp 2411 - 2416;doi:10.1021/jo052554w

Fordítás

  • Ez a szócikk részben vagy egészben az Enantiomeric excess című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Külső hivatkozások

  • https://web.archive.org/web/20090902153944/http://www.chem.science.unideb.hu/Oktatas/TKBE0304/TKBE0304Eload3.pdf
  • https://books.google.com/books?id=etMn6bCjaE0C&printsec=frontcover&dq=enantiomer+excess&source=gbs_summary_s&cad=0