Magdaz: Utworzono nową stronę " ==ELEMENTY STEREOCHEMII== '''Stereochemia''' zajmuje się ustalenie..."

2015-06-02T08:16:45Z

Utworzono nową stronę " ==ELEMENTY STEREOCHEMII== '''Stereochemia''' zajmuje się ustalenie..."

Nowa strona

==ELEMENTY STEREOCHEMII==

'''Stereochemia''' zajmuje się ustaleniem przestrzennej struktury
cząsteczek oraz badaniem jej wpływu na reaktywność związków
chemicznych. Ponieważ w stereochemii chodzi o wzajemne relacje
pomiędzy obiektami w przestrzeni trójwymiarowej, wymaga ona używania
pewnych pojęć rzadko spotykanych w codziennym życiu.

'''Chiralność''' – cecha obiektów trójwymiarowych (np. cząsteczek
chemicznych nie posiadających płaszczyzny symetrii), przejawiająca się
w tym, że cząsteczka wyjściowa i jej lustrzane odbicie '''nie są identyczne i nie można ich nałożyć na siebie''' na drodze translacji i
obrotu w przestrzeni.

[[Plik:enancjomery.svg]]

Takie obiekty stanowią parę '''enancjomerów'''. Ich równomolowa
mieszanina zwana jest '''mieszaniną racemiczną''' lub
'''racematem'''.

Warunkiem wystarczającym chiralności danego obiektu jest brak
występowania jakiegokolwiek elementu wewnętrznej symetrii (środka, osi
lub płaszczyzny symetrii), czyli jego pełna '''asymetria'''. Nie jest
to jednak warunek konieczny: istnieją bowiem obiekty chiralne
posiadające dwukrotną oś symetrii, będącą wszak elementem
symetrii. Takie obiekty nazywamy '''dysymetrycznymi''' (lecz nie można
ich nazwać asymetrycznymi). Warunkiem koniecznym i wystarczającym
chiralności jest nieposiadanie przez obiekt ani inwersyjnej osi
symetrii, ani płaszczyzny symetrii.
[[Plik:Związek_dysymetryczny.gif]]

==Czynność optyczna==

Zjawisko to zaobserwowano przepuszczając przez niektóre roztwory światło liniowo
spolaryzowane.

Różnica między światłem niespolaryzowanym a światłem liniowo
spolaryzowanym polega na tym, że w pierwszym przypadku wektor pola
elektrycznego (oraz prostopadle do niego położony wektor pola
magnetycznego) położony jest we wszystkich możliwych płaszczyznach
przechodzących przez oś kierunku propagacji fali a w drugim – tylko w
jednej płaszczyźnie, zwaną płaszczyzną polaryzacji (zwyczajowo jest to
płaszczyzna drgań pola elektrycznego, a nie magnetycznego).

[[Plik:Polarisation (Linear).svg|200px]]

Podczas przechodzenia przez chiralny ośrodek (np. roztwór związku
chiralnego, nieracemicznego), płaszczyzna światła spolaryzowanego
ulega skręceniu zgodnie (+) lub przeciwnie (-) do ruchu wskazówek
zegara. Dwa związki stanowiące parę enancjomerów, mają skręcalność
równą co do wartości bezwzględnej, lecz z przeciwnym znakiem. Z reguły
znak ten podaje się przy nazwie chiralnego związku (nawet, jeżeli jego
konfiguracja absolutna nie jest znana).

Skręcalność optyczna w rzeczywistości ma związek z różną prędkością
propagacji (i co za tym idzie, różnym współczynnikiem załamania)
światła prawo- i lewoskrętnie kołowo spolaryzowanego.

Polaryzację liniową można bowiem uważać za superpozycję dwóch
możliwych dla danej długości fali polaryzacji kołowych.

[[Plik:Polarisation_(Circular).svg|200px]]

Upraszczając - można powiedzieć, iż każda chiralna molekuła w próbce,
przez którą przechodzi światło liniowo spolaryzowane, skręca
płaszczyznę jego polaryzacji o pewną bardzo niewielką wartość, w
„prawo” (+) lub „lewo” (-). W przypadku mieszanin racemicznych, tyle
samo jest molekuł które skręcają zgodnie i przeciwnie do ruchu
wskazówek zegara, dlatego '''skręcalność optyczna racematu zawsze równa jest 0'''. Skręcalność rośnie w przybliżeniu liniowo wraz ze
stężeniem molowym i zmienia się w zależności od rozpuszczalnika
(czasami znacznie, włącznie ze zmianą znaku skręcalności przy zmianie
rozpuszczalnika). Wartości bezwzględne skręcalności optycznej z reguły
rosną wraz ze zmniejszaniem się długości fali świetlnej, lecz przy
pewnej długości absorpcja światła przez próbkę staje się na tyle duża,
że znacząco utrudnia pomiary.

Skręcalność próbki o stężeniu 10 mg/mL, w kuwecie o długości 10 cm,
dla długości fali 589 nm (linia D sodu) jest zdefiniowana jako
'''skręcalność właściwa [α]D'''. Skręcalność właściwa
zależy tylko od rozpuszczalnika oraz temperatury (dane te podaje się
zawsze podczas podawania skręcalności właściwej danej substancji).

Istnieją także związki, które pomimo posiadania centrum
stereogenicznego, nie wykazują czynności optycznej. Związki takie
nazywa się '''kryptochiralnymi'''. Wśród substancji kryptochiralnych
znajduje się większość tłuszczów właściwych, będących estrami
glicerolu oraz długołańcuchowych kwasów karboksylowych (kwasów
tłuszczowych). Jest to jednak cecha dość wyjątkowa – można przyjąć, iż
nieracemiczny związek chiralny najprawdopodobniej będzie posiadał
niezerową czynność optyczną.

Czynność optyczna związana jest też z innym zjawiskiem zwanym
'''dichroizmem kołowym''' ('''CD''' – circular dichroizm). Jego
przyczyna także leży w różnym oddziaływaniu chiralnego ośrodka ze
światłem kołowo spolaryzowanym, lecz w tym wypadku chodzi nie o
różnicę w prędkości propagacji, lecz o różnicę w absorpcji. Widmo CD w
świetle widzialnym i ultrafiolecie daje istotne informacje na temat
budowy i stereochemii badanej substancji.

W chemii przyjmujemy zgodnie z '''zasadą Curie''' (Pierre Curie,
1859-1906), iż '''chiralność musi być indukowana i rozróżniana przez inną chiralność'''. Jak widać, nawet w przypadku światła, możemy mówić
o jego „chiralności” ze względu na możliwość polaryzacji kołowej i
eliptycznej.

Tylko dlatego światło płasko spolaryzowane może „rozróżniać”
enancjomery.

==IZOMERY==

'''Izomeria''' to relacja, wiążąca cząsteczki o takim samym składzie
atomowym, lecz różnej budowie przestrzennej. Dlategoteż '''izomery''' są
związkami chemicznymi o identycznych sumarycznych wzorach
cząsteczkowych, różniące się między sobą sposobem połączenia atomów,
ich kolejnością, albo ich innym rozmieszczeniem w przestrzeni.

[[Plik:Izomeria.PNG|500px]]

===Izomery konstytucyjne===

różnią się kolejnością połączenia atomów w cząsteczce.

{|class="wikitable"
|C2H6O
|C2H6O
|-
|CH3CH2–OH
|CH3–O–CH3
|-
|alkohol etyowy
|eter dimetylowy
|}

===Izomery konformacyjne===

różnią się wzajemnym ułożeniem atomów w przestrzeni, konformery mogą się wzajemnie w siebie przekształcać, na przykład na skutek obrotu wokół wiązania pojedynczego.

[[Plik:conformers_1,2-dichloroethane.svg|thumb|center|300px|Konformery 1,2-dichloroetanu]]

[[Plik:Konformery_metylocykloheksanonu.gif|thumb|center|300px|Konformery metylocykloheksanu]]

===Izomery konfiguracyjne (stereoizomery)===

różnią się rozmieszczeniem atomów w przestrzeni i w przeciwieństwie do izomerów
konformacyjnych nie przekształcają się w siebie wzajemnie.

===Enancjomery===

są stereoizomerami, których cząsteczki mają się do siebie jak obiekt i jego lustrzane odbicie. Charakterystyczną cechą enancjomerów jest chiralność molekuł. W najprostszym przypadku
enancjomery posiadają jedno '''centrum stereogeniczne''' (niepoprawnie
zwane także „centrum chiralnym”. Pamiętać należy, iż chiralność jest
cechą całego obiektu, nie dotyczy więc pojedynczych atomów, lecz
cząsteczek). Najczęściej centrum stereogeniczne stanowi atom węgla
podstawiony czterema różnymi grupami, ale nie jest to jedyna
możliwość. Mogą też istnieć enancjomery, które nie posiadają centrum
stereogenicznego zlokalizowanego na jakimkolwiek z atomów, albowiem
elementem generującym enancjomerię (stereogennym) jest oś, płaszczyzna
lub cała przestrzeń (spirala).

Centrów stereogenicznych może być wiele, przy czym dla pary
enancjomerów konfiguracje na wszystkich centrach muszą być przeciwne
(tylko wtedy mamy do czynienia z „lustrzanymi odbiciami”).

Parę enancjomerów stanowi zawsze para związków, które mają przeciwne
konfiguracje na wszystkich centrach stereogenicznych.

Równomolową mieszaninę enancjomerów nazywamy '''mieszaniną racemiczną''' lub '''racematem'''.

Enancjomery mają identyczne widma NMR. Z reguły widma czystych
enancjomerów są też identyczne z widmami NMR racematu.

Większość właściwości fizycznych substancji, które stanowią parę
enancjomerów jest identyczna, poza skręcalnością optyczną, oraz
dichroizmem kołowym.

===Diastereoizomery (diastereomery)===
— stereoizomery, które są
nienakładalne na siebie i nie są swoim odbiciem lustrzanym. Zaliczamy do nich:
<ul>
<li> izomery geometryczne (izomeria spowodowana zahamowaną rotacją wokół wiązań, zarówno podwójnych, jak i w pierścieniach).
{| class="wikitable centered" style="text-align:center" 
|-
| [[Plik:Cis-1,2-dichloroethene.png‎|120px]] [[Plik:Trans-1,2-dichloroethene.png‎|120px]] 
|-
| cis-1,2-dichloroeten i trans-1,2-dichloroeten
|-
|}

[[Plik:Trans_i_cis_1,3-dimetylocyklopentan.gif|thumb|left|trans- i cis- 1,3-dimetylocyklopentan]]

<li> diastereomery zawierające minimum 2 centra stereogeniczne, przy czym których przynajmniej jedno ma tę samą konfigurację a co najmniej jedno – przeciwną. Związki będące diastereoizomerami posiadają w ogromnej większości przypadków różne widma NMR.
{| class="wikitable centered" style="text-align:center" 
|-
| [[Plik:L-allo-Threonine.svg‎|160px]] [[Plik:D-allo-Threonine.svg‎|160px]] 
|-
| L-''allo''-Treonina (2''S'',3''S'') i D-''allo''-Treonina (2''R'',3''R'')
|-
|}
</ul>

==Początki stereochemii==

Odkrycie enancjomerii wśród molekuł i tym samym stworzenie podstaw
stereochemii, jest zasługą Ludwika Pasteura. Krystalizował on między
innymi sole kwasu winowego, substancji naturalnej powstającej podczas
fermentacji winnej. Podczas rekrystalizacji winianu sodowo-amonowego z
roztworu wodnego, w temperaturze zbliżonej do pokojowej zauważył w
otrzymanym osadzie dwa rodzaje bardzo podobnych do siebie
kryształów. Różniły się jedynie tak, jak różni się przedmiot od
swojego odbicia w lustrze ('''enancjomorficzność''').

Pasteur doszedł do wniosku, że różnice wyglądu zewnętrznego kryształu
wynikają z różnic przestrzennej budowy cząsteczki. Inaczej mówiąc,
niektóre cząsteczki kwasu winowego stanowią odbicie lustrzane innych —
są w stosunku do siebie enancjomerami.

Pasteur rozdzielił te kryształy za pomocą pęsety i stwierdził, że ich
skład chemiczny, a także właściwości fizykochemiczne były identyczne.
Różniły się jedynie znakiem skręcalności właściwej. Roztwór o tym
samym stężeniu sporządzony z kryształów jednego rodzaju skręcał
światło spolaryzowane w polarymetrze o ten sam kąt lecz w przeciwną
stronę, niż roztwór sporządzony z kryształów drugiego rodzaju. Jedna
odmiana winianu sodowo-amonowego skręcała zatem w prawo (+), a druga w
lewo (-).

Zostały one nazwane prawoskrętną i lewoskrętną odmianą tego
związku. Obie odmiany zmieszane razem traciły zdolność skręcania
płaszczyzny światła spolaryzowanego, podobnie jak przed rozdzieleniem
stawały się optycznie nieczynne. Taka mieszanina została nazwana
mieszaniną racemiczną. Dzięki innemu przestrzennemu ułożeniu
podstawników przy C2 i C3 kwasu winowego powstają trzy jego odmiany:
lewoskrętna (-), prawoskrętna (+) i optycznie nieczynna zwana kwasem
''mezo''-winowym (cząsteczka posiada płaszczyznę symetrii).

;Izomery optyczne kwasu winowego:
{| cellpadding="5" cellspacing="0"
|-
| align="center" width="150" style="border-right:1px dashed black;" |
[[Plik:L-Weinsäure.svg|120 px]]
| align="center" width="150" style="border-right:1px solid black;" | [[Plik:D-Weinsäure.svg|120px]]
| align="center" width="270" | [[Plik:Meso-Weinsäure Spiegel.svg|120 px]]
|-
| align="center" valign="bottom" style="border-right:1px dashed black;" |
kwas (+)-winowy konfiguracja R,R lub L (naturalny)
| align="center" valign="middle" style="border-right:1px solid black;" |
kwas (-)-winowy konfiguracja S,S lub D
| align="center" valign="middle" |
kwas mezo-winowy konfiguracja R,S
|}

Symbole (''R'') i (''S'') oznaczają tzw. '''konfigurację absolutną'''
oznaczoną, określoną wg '''reguły Cahna-Ingolda-Preloga''':
<ol>
<li> ustala się kolejność pierwszeństwa podstawników przyłączonych do atomu stanowiącego centrum stereogeniczne</li>
<li> podstawnik o najniższym pierwszeństwie (D) musi znajdować się jak najdalej od obserwatora</li>
<li> jeśli układ pozostałych podstawników jest taki, że patrząc od strony obserwatora należy wodzić okiem od podstawnika o największym pierwszeństwie (A) do trzeciego w kolejności (C) zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara to konfiguracja absolutna jest oznaczana literą ''R'' (do łac. ''rectus'' — prawy) , a gdy odwrotnie literą ''S'' (od łac. ''sinister'' — lewy).
[[Plik:Milchsäure Enantiomerenpaar.svg|frame|right|(''S'')-(+)-kwas mlekowy (lewy) and (''R'')-(–)-kwas mlekowy (prawy) są swoimi lustrzanymi odbiciami]]
</li>
</ol>

W ramach konwencji Cahna-Ingolda-Preloga istnieją cztery reguły ustalania
kolejności podstawników:
<ol>
<li> liczba atomowa (l.a) atomu podstawnika, który jest bezpośrednio przyłączony do centrum chiralności, np.: w sytuacji, gdy podstawniki są czterema różnymi pojedynczymi atomami (np.: jod (I, l.a = 53), brom (Br, l.a = 35), chlor (Cl, l.a= 17), wodór (H, l.a = 1) ich kolejność jest następująca: I > Br > Cl > H;</li>
<li> w wypadku występowania izotopów, o pierwszeństwie decyduje ich większa liczba masowa;</li>
<li> jeśli podstawniki łączą się z centrum chiralności tymi samymi atomami, to bierze się pod uwagę kolejne atomy przyłączone bezpośrednio do atomu, którym cały podstawnik łączy się z centrum chiralności;</li>
<li> gdy dalsze atomy są połączone wiązaniami wielokrotnymi, liczy się je jakby były połączone wiązaniami pojedynczymi, tyle że wiele razy.</li></ol>

Należy podkreślić, że '''nie istnieje żadna prosta zależność pomiędzy konfiguracją absolutną''' na centrum, lub centrach stereogenicznych '''a znakiem skręcalności''' światła liniowo spolaryzowanego. Dlatego podaje się w osobnych nawiasach konfigurację absolutną i znak skręcalności. Możemy być natomiast pewni, że drugi enancjomer danego związku będzie miał skręcalność równą co do wartości, lecz o przeciwnym znaku.

==Chiralne kryształy==

Ciekawym wnioskiem płynącym z rozważań na temat substancji
enancjomerycznie czystych, jest to, iż nie mogą one krystalizować z
utworzeniem kryształów '''centrosymetrycznych'''. Oznacza to, iż
komórka elementarna takich kryształów, podobnie jak i całe kryształy,
nie mogą nigdy posiadać środka symetrii.

Związki chiralne, na przykład dwutlenek krzemu, także mogą (lecz nie
muszą!) tworzyć kryształy niecentrosymetryczne (w wypadku
SiO2 — kwarc).

Z pozoru nieistotna cecha, jaką jest '''niecentrosymetryczność'''
kryształów, niesie za sobą ważne konsekwencje — kryształy takie
mogą posiadać pewne unikalne właściwości nigdy nie występujące w
kryształach centrosymetrycznych. Należą do nich:
*podwójne załamanie (dwójłomność) — podczas przechodzenia przez kryształ, promień świetlny ulega rozdzieleniu na tzw. promień zwyczajny i nadzwyczajny. Podwójne załamanie jest szeroko wykorzystywane w wielu dziedzinach optyki.
* piezoelektryczność — pod wpływem sił mechanicznych działających na kryształ, dochodzi do separacji ładunków elektrycznych i powstania potencjału. Jednocześnie przyłożenie napięcia do kryształu, wywołuje jego drgania mechaniczne.
* tryboluminescencja emisyjna — podczas łamania kryształu dochodzi do emisji kwantów promieniowania elektromagnetycznego.

Kryształy związków czystych enancjomerycznie (czystych optycznie) dają możliwość
eksperymentalnego zmierzenia ich konfiguracji absolutnej. Rentgenowska analiza
strukturalna monokrystalicznej substancji nie pozostawia żadnych wątpliwości.

==Rentgenowska analiza strukturalna==

Czy można uzyskać „zdjęcie” cząsteczki chemicznej? Tak! Choć
porównanie do fotografii jest nieco zbyt daleko idącym uproszczeniem,
to dzięki rentgenowskiej analizie strukturalnej jesteśmy w stanie
uzyskać trójwymiarowy obraz komórki elementarnej, z uwzględnieniem
przestrzennego ułożenia atomów — a więc i rzeczywisty przestrzenny
obraz pojedynczej molekuły.

Rentgenografia strukturalna jest techniką analityczną, opartą na
rejestracji obrazów dyfrakcyjnych promieniowania X (rentgenowskiego),
przechodzącego przez kryształ pod różnymi kątami. Wysokoenergetyczne
kwanty promieniowania, przechodząc przez kryształ oddziałują z
chmurami elektronowymi atomów, tworząc trójwymiarową mapę gęstości
elektronowej. Matematyczna obróbka obrazu dyfrakcyjnego umożliwia:
* wyznaczenie pozycji i odległości cząsteczek względem siebie w sieci krystalicznej,
* wyznaczenie położenia poszczególnych atomów względem siebie,
* ustalenie kątów i długości wiązań między atomami,
* ustalenie rozkładu gęstości chmur elektronowych wokół poszczególnych atomów, co umożliwia obliczenie momentu dipolowego wiązań i całych cząsteczek oraz precyzyjne ustalenie natury poszczególnych wiązań.

Dzięki olbrzymiemu postępowi w tej dziedzinie analitycznej, obecnie
możliwe jest wykonywanie rentgenostruktur nawet olbrzymich białek i
innych makromolekuł.

Ogromną zaletą tej metody jest możliwość dokładnego ustalenia
struktury chemicznej związków chemicznych z niemal absolutną
pewnością, umożliwiającą zbudowanie ich rzeczywistego modelu
przestrzennego. Żadna inna metoda analityczna nie daje takiej pewności
i zawsze zostawia możliwość różnej interpretacji wyników.

Wadą rentgenografii jest konieczność uzyskania czystego monokryształu
analizowanego związku chemicznego o wymiarach liniowych rzędu 0,1mm. W
przypadku niektórych związków chemicznych wyhodowanie takiego
kryształu jest z wielu względów bardzo trudne, a czasem wręcz
niemożliwe. Nierzadko krystalizacja białek trwa latami i jest wielkim
osiągnięciem badawczym. Inną wadą rentgenografii jest stosunkowo
wysoki koszt i czasochłonność wykonywania takiej analizy, wynikające
także z trudności manualnych związanych z operowaniem bardzo
niewielkim kryształem. Powoduje to, iż przy wykonywaniu analizy liczy
się gruntowne wyszkolenie i doświadczenie operatora.

Nowoczesny monokrystaliczny dyfraktometr rentgenowski kosztuje w
granicach 100—500 tys.€. Pomiar danych dla przeciętnego związku
organicznego lub metaloorganicznego zabiera w zależności od urządzenia
od kilku godzin do ok. dwóch tygodni. Analiza otrzymanych danych
(rozwiązanie struktury związku), jeśli jego struktura jest w miarę
prosta, jest dość szybka, natomiast w przypadku bardzo złożonych
struktur, np. kryształów białek, czas ten może wynosić nawet kilka
tygodni.

==Spektroskopia NMR==

— od ang. Nuclear Magnetic Resonance — Spektroskopia
Jądrowego Rezonansu Magnetycznego, to obok analizy rentgenowskiej,
jedna z najważniejszych technik analitycznych w chemii, oraz
diagnostycznych w medycynie (MRI — Magnetic Resonance Imaging).

Spektroskopia NMR polega na wzbudzaniu spinów jąder, znajdujących się
w silnym zewnętrznym polu magnetycznym, poprzez szybkie zmiany pola
magnetycznego, a następnie rejestrację promieniowania
elektromagnetycznego powstającego na skutek zjawisk relaksacji, gdzie
przez relaksację rozumiemy powrót układu spinów jądrowych do stanu
równowagi termodynamicznej. NMR jest zatem jedną ze spektroskopii
rezonansowych.

Ważnym ograniczeniem jest fakt, iż łatwo możemy obserwować tylko jądra o spinie
niecałkowitym. '''1H''', '''13C''', '''15N''', '''19F''' i '''31P''' są jądrami o największym znaczeniu w spektroskopii NMR:
* 1H z uwagi na dużą czułość i występowanie w licznych związkach chemicznych,
* 13C ze względu na to, że węgiel jest głównym składnikiem związków organicznych (mimo że 13C ma niewielką zawartość w stosunku do izotopu 12C, który ma spin 0 i jest nieaktywny w NMR),
* 15N z uwagi na występowanie azotu w kluczowych w biochemii związkach: białkach i DNA (mimo iż 15N ma znikomą zawartość w stosunku do izotopu 14N, który ma niezerowy moment kwadrupolowy, co powoduje poszerzenie sygnałów NMR),
* 19F z uwagi na dużą czułość,
* 31P z uwagi na częste wstępowanie z związkach organicznych (w tym DNA) i dość dużą czułość.

Spektroskopia NMR ta jest w chemii organicznej podstawową techniką
analityczną. W odróżnieniu od spektrometrii mas, daje ona bardzo dużo
informacji na temat budowy przestrzennej związku chemicznego. Więcej
informacji daje tylko rentgenowska analiza strukturalna, jednak tam
potrzebne są związki w postaci monokryształów, a takie często nie
dadzą się uzyskać, lub ich uzyskanie jest bardzo czasochłonne.

W tomografii MRI wykorzystuje się rezonans magnetyczny protonów
zawartych w molekułach wody, uzyskując z dużą dokładnością obraz jej
zawartości w poszczególnych narządach. Ponieważ różne tkanki i narządy
zawierają różne proporcje wody w stosunku do innych składników,
możliwe jest uzyskanie dokładnych przekrojów organizmu, w sposób
całkowicie nieinwazyjny.

W chemii organicznej zaletą spektroskopii NMR jest to, iż próbka może
się znajdować w roztworze. Ponieważ większość rozpuszczalników zawiera
atom wodoru, w praktyce należy wżywać rozpuszczalników deuterowanych
— takich, w których udział izotopu 2H został
zwiększony z ok. 1% do ponad 99.5%. Rozpuszczalnika jest zwykle
(molowo) znacznie więcej niż próbki, więc jądra 1H (protu)
całkowicie „zakrywałyby” sygnały od próbki.

Dzięki ekranowaniu badanego jądra przez inne jądra w badanej molekule
(zwykle — co bardzo istotne — nie obserwuje się
oddziaływań pomiędzy dwoma molekułami; dzięki temu stężenie próbki
jest mało istotne), a także dzięki ekranowaniu przez elektrony jądra o
różnym otoczeniu chemicznym dają różne sygnały na widmie NMR. To
właśnie dzięki temu ilość informacji, jaką można uzyskać dzięki
opisywanej technice jest tak duża.

Bez wnikania w szczegóły, poprawnie wykonane widmo NMR daje informacje na temat:
* obecności charakterystycznych grup funkcyjnych w badanej molekule organicznej,
* wzajemnego położenia danych jąder — stereochemii molekuły,
* w przypadku 1H—NMR — względny stosunek ilościowy nieidentycznych chemicznie jąder,
* niektórych procesów chemicznych zachodzących w badanej próbce.

Spośród możliwych izomerów, teoretycznie tylko '''enancjomery'''
posiadają identyczne widma NMR. Dlatego bezpośrednio nie jesteśmy w
stanie powiedzieć czy w skład próbki wchodzi tylko jeden enancjomer,
czy któryś z nich jest w przewadze, czy też jest to mieszanina
racemiczna (patrz rodział Stereochemia). I tutaj istnieje jednak
pewien sposób — dodanie do próbki enancjomerycznie czystych
związku, mogącego kompleksować badany produkt powoduje powstawanie
dwóch diastereomerycznych kompleksów, które mogą być już
rozróżnione. Jak zawsze działa tu '''zasada Curie''' — tylko
chiralność może rozróżniać drugą chiralność (patrz wyżej).

Dzięki powyższym cechom spektroskopii NMR, dobry chemik — przy
wykorzystaniu danych widmowych oraz wiedzy chemicznej — bardzo
często jest w stanie poznać nawet subtelne szczegóły strukturalne
badanego związku, a także wnioskować o zmianach jego budowy podczas
przebiegu reakcji chemicznych.

==Znaczenie poznania struktury związków chemicznych==
'''Znaczenie''' znajomości dokładnej budowy związku, łącznie z
określeniem konfiguracji absolutnej na wszystkich centrach
stereogenicznych występujących w cząsteczce '''jest ogromne''', ze
względu na to iż podstawowe „cegiełki” budulcowe organizmów żywych są
chiralne, i enancjomerycznie czyste (na przykład praktycznie wszystkie
aminokwasy białkowe poza L—cysteiną, mają tę samą konfigurację
absolutną ''S''. ''R''-aminokwasy rzadko kiedy wchodzą w skład
organizmów! '''Związki chemiczne występujące w organizmach żywych i w konsekwencji struktury biologiczne z nich zbudowane, precyzyjnie „rozpoznają” (różnicują) enancjomery'''. Skoro receptory, odczytujące
informację chemiczną niesioną przez molekuły substancji leczniczej są
chiralne, to oba enancjomery danego leku będą miały różną aktywność
metaboliczną.

===Dobrze obrazuje to następujący, smutny przykład===

Talidomid — lek działający przeciwwymiotnie, przeciwbólowo,
nasennie i uspokajająco — otrzymany był jako mieszanina
racemiczna, tzn. zawierająca w równych proporcjach oba
enancjomery. Okazało się niestety, że jeden z enancjomerów (o
konfiguracji absolutnej ''R'') ma działanie lecznicze, a drugi (''S'')
jest silnym mutagenem zaburzającym embriogenezę. Tragedia polegała m.in. na tym, iż talidomid był
wprowadzony do lecznictwa jako lek uspokajający przeznaczony dla
kobiet w ciąży.

{| class="wikitable centered" style="text-align:center" 
|-
| [[Plik:‎S-thalidomide-2D-skeletal.png|120px]] [[Plik:R-thalidomide-2D-skeletal.png|120px]] 
|-
| (S)-talidomid i (R)-talidomid
|-
|}

Zanim nagłośniono teratogenne działanie tego związku, jego ofiarami
zostało ok. 15 000 ciężarnych kobiet, z czego 12 000 ciąż zostało
donoszonych, a urodzone dzieci miały głębokie wady wrodzone. Pierwszy
rok życia przeżyło ok. 8 000 dzieci. Większość z ocalałych dzieci żyje
do tej pory, choć niemal wszystkie mają ciężkie deformacje ciała, na które składają się przedwszystkim brak kończyn i bardzo nienaturalne proporcje. Po tych
odkryciach talidomid został wycofany z lecznictwa i wstrzymano na
wiele lat jego produkcję. Naukowcy zbadali, który z enancjomerów ma
działanie lecznicze, a który jest odpowiedzialny za działanie
mutagenne, a następnie opracowali syntezę asymetryczną prowadzącą do
otrzymania tylko enancjomery o działaniu leczniczym. Okazało się
jednak, że w organizmach żywych związek ten ulega stopniowej
racemizacji, a zatem nawet podanie czystego izomeru o działaniu
leczniczym nie jest do końca bezpieczne.

PCzEB/Elementy stereochemii - Historia wersji

Magdaz: Utworzono nową stronę " ==ELEMENTY STEREOCHEMII== '''Stereochemia''' zajmuje się ustalenie..."