Přeskočit na obsah

Racemizace: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
pokračování
dokončení
Řádek 1: Řádek 1:
{{Pracuje se}}

'''Racemizace''' je chemický proces, při němž se enantiomerně čistá (je přítomen pouze jeden [[chiralita|enantiomer]]) látka mění na směs několika enantiomerů. Při racemizaci dojde k&nbsp;vytvoření stejného množství <small>D</small> a <small>L</small> enantiomerů, vzniká tak [[racemická směs]].<ref name="streitwieser">Streitwieser & Heathcock (1985) pp. 122–124</ref><ref name=Lehninger>{{cite book|last1 = Nelson|first1 = D. L.|last2 = Cox|first2 = M. M.|title=Lehninger Principles of Biochemistry|year = 2013|publisher =W. H. Freeman|location = New York|isbn = 1429234148|edition=6th}}</ref>
'''Racemizace''' je chemický proces, při němž se enantiomerně čistá (je přítomen pouze jeden [[chiralita|enantiomer]]) látka mění na směs několika enantiomerů. Při racemizaci dojde k&nbsp;vytvoření stejného množství <small>D</small> a <small>L</small> enantiomerů, vzniká tak [[racemická směs]].<ref name="streitwieser">Streitwieser & Heathcock (1985) pp. 122–124</ref><ref name=Lehninger>{{cite book|last1 = Nelson|first1 = D. L.|last2 = Cox|first2 = M. M.|title=Lehninger Principles of Biochemistry|year = 2013|publisher =W. H. Freeman|location = New York|isbn = 1429234148|edition=6th}}</ref>


Řádek 8: Řádek 6:
Chirální molekuly mají dvě formy (na každém chirálním centru), které se liší svými optickými vlastnostmi: ''(−)''&nbsp;izomer stáčí rovinu [[polarizace (elektrodynamika)|polarizovaného světla]] doleva, zatímco ''(+)''&nbsp;izomer ji stáčí doprava. Tyto dvě formy se nazývají ''enantiomery''. Tato +/- notace by neměla být zaměňována s&nbsp;označováním <small>D</small> a <small>L</small>, které je odvozeno od struktury <small>D-</small> a <small>L-</small>[[glyceraldehyd]]u.
Chirální molekuly mají dvě formy (na každém chirálním centru), které se liší svými optickými vlastnostmi: ''(−)''&nbsp;izomer stáčí rovinu [[polarizace (elektrodynamika)|polarizovaného světla]] doleva, zatímco ''(+)''&nbsp;izomer ji stáčí doprava. Tyto dvě formy se nazývají ''enantiomery''. Tato +/- notace by neměla být zaměňována s&nbsp;označováním <small>D</small> a <small>L</small>, které je odvozeno od struktury <small>D-</small> a <small>L-</small>[[glyceraldehyd]]u.


Při racemizaci se jeden čistý enantiomer mění na stejná množství obou enantiomerů za vzniku racemické směsi. Je-li přítomno stejné množství (+) a (−) formy, pak k&nbsp;[[optická otáčivost|optické otáčivosti]] nedochází.<ref name="streitwieser"/> Enantiomery nejsou totéž jako diastereomery, druh stereoizomerů, které se lišíí strukturou molekuly kolem stereocentra a nejsou zrcadlovými obrazy.
Při racemizaci se jeden čistý enantiomer mění na stejná množství obou enantiomerů za vzniku racemické směsi. Je-li přítomno stejné množství (+) a (−) formy, pak k&nbsp;[[optická otáčivost|optické otáčivosti]] nedochází.<ref name="streitwieser"/> Enantiomery nejsou totéž jako diastereomery, druh stereoizomerů, které se liší strukturou molekuly kolem stereocentra a nejsou zrcadlovými obrazy.

== Objev optické aktivity ==
Roku 1843 objevil [[Louis Pasteur]] optickou aktivitu u kyseliny parahroznové (racemické [[kyselina vinná|kyseliny vinné]]). Dokázal izolovat krystaly dvou enantiomerů, které otáčely rovinu polarozovaného světla opačným směrem.<ref name="Lehninger"/>


== Vliv na fyzikální vlastnosti ==
== Vliv na fyzikální vlastnosti ==
Řádek 14: Řádek 15:


== Biologický význam ==
== Biologický význam ==
Většina biochemických reakcí je stereoselektivní, takže se jen jeden stereoizomer účastní reakce a druhý nereaguje nebo způsobuje vedlejší účinky; například u [[aminokyselina|aminokyselin]] jsou obvykle biologicky aktivní <small>L</small>&nbsp;izomery a u [[sacharidy|sacharidů]] (hlavně [[glukóza|glukózy]]) <small>D</small>-izomery, což je způsobeno tím, že mnoho biomolekul je [[chiralita|chirálních]] a tak reakcemi se specifickými enantiomery vznikají čisté stereoizomery.<ref name="Voet, Voet, Pratt">{{cite book|last1 = Voet|authorlink1 = Donald Voet|first1 = D.|last2 = Voet|first2 = J. G.|authorlink2 = Judith G. Voet|last3 = Pratt|first3 = C. W.|title = Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level|year = 2013|publisher = [[John Wiley & Sons]]|location = Hoboken, NJ|isbn = 0470547847|edition = 4th}}</ref> Důležitá je rovněž skutečnost, že všechny aminokyseliny se většinou vyskytují v&nbsp;<small>L</small> formě. Některé baktertie ovšem vytvářejí <small>D</small>&nbsp;aminokyselinové zbytky, z&nbsp;nichž se vytvářejí krátké polypeptidy, které lze nalézt vcnbsp;buněčných stěnách těchto bakterií. Zmíněné polypeptidy jsou hůře zpracovávány peptidázami a jsou syntetizovány bakteriálními enzymy namísto mRNA translace, při které se tvoří peptidy z&nbsp;<small>L</small>-aminokyselin.<ref name="Voet, Voet, Pratt"/>
Většina biochemických reakcí je stereoselektivní, takže se jen jeden stereoizomer účastní reakce a druhý nereaguje nebo způsobuje vedlejší účinky; například u [[aminokyselina|aminokyselin]] jsou obvykle biologicky aktivní <small>L</small>&nbsp;izomery a u [[sacharidy|sacharidů]] (hlavně [[glukóza|glukózy]]) <small>D</small>-izomery, což je způsobeno tím, že mnoho biomolekul je [[chiralita|chirálních]] a tak reakcemi se specifickými enantiomery vznikají čisté stereoizomery.<ref name="Voet, Voet, Pratt">{{cite book|last1 = Voet|authorlink1 = Donald Voet|first1 = D.|last2 = Voet|first2 = J. G.|authorlink2 = Judith G. Voet|last3 = Pratt|first3 = C. W.|title = Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level|year = 2013|publisher = John Wiley & Sons|location = Hoboken, NJ|isbn = 0470547847|edition = 4th}}</ref> Důležitá je rovněž skutečnost, že všechny aminokyseliny se většinou vyskytují v&nbsp;<small>L</small>&nbsp;formě. Některé bakterie ovšem vytvářejí <small>D</small>&nbsp;aminokyselinové zbytky, z&nbsp;nichž se vytvářejí krátké polypeptidy, které lze nalézt vcnbsp;buněčných stěnách těchto bakterií. Zmíněné polypeptidy jsou hůře zpracovávány peptidázami a jsou syntetizovány bakteriálními enzymy namísto mRNA translace, při které se tvoří peptidy z&nbsp;<small>L</small>-aminokyselin.<ref name="Voet, Voet, Pratt"/>

⚫
Stereoselektivní povaha většiny biochemických reakcí znamená, že různé enantiomery téže látky mají rozdílné chemické vlastnosti a účinky na organismy. Mnoho psychotropních látek má různou aktivitu či účinnost v&nbsp;závislosti na izomerech, například [[amfetamin]] se často dodává jako racemická směs, ovšem [[dextroamfetamin]] je aktivnější. Podobná situace je u [[metadon]]u, kde je jeden z&nbsp;izomerů opioidovým antagonistou, zatímco druhý je antagonistou NMDA.<ref>{{cite journal|last1 = Arnold|first1 = L. E.|last2 = Wender|first2 = P. H.|last3 = McCloskey|first3 = K.|last4 = Snyder|first4 = S. H.|title = Levoamphetamine and Dextroamphetamine: Comparative Efficacy in the Hyperkinetic Syndrome: Assessment by Target Symptoms.|journal = [[Arch. Gen. Psychiatry]]|year = 1972|volume = 27|issue = 6|pages = 816–822|doi=10.1001/archpsyc.1972.01750300078015|pmid= 4564954}}</ref>











⚫
Stereoselektivní povaha většiny biochemických reakcí znamená, že různé enantiomery téže látky mají rozdílné chemické vlastnosti a účinky na organismy. Mnoho psychotropních látek má různou aktivitu či účinnost v&nbsp;závislosti na izomerech, například [[amfetamin]] se často dodává jako racemická směs, ovšem [[dextroamfetamin]] je aktivnější. Podobná situace je u [[metadon]]u, kde je jeden z&nbsp;izomerů opioidovým antagonistou, zatímco druhý je antagonistou NMDA.<ref>{{cite journal|last1 = Arnold|first1 = L. E.|last2 = Wender|first2 = P. H.|last3 = McCloskey|first3 = K.|last4 = Snyder|first4 = S. H.|title = Levoamphetamine and Dextroamphetamine: Comparative Efficacy in the Hyperkinetic Syndrome: Assessment by Target Symptoms.|journal = Arch. Gen. Psychiatry|year = 1972|volume = 27|issue = 6|pages = 816–822|doi=10.1001/archpsyc.1972.01750300078015|pmid= 4564954}}</ref>


Racemizace [[léčivo|léčiv]] může probíhat ''in vivo''. ''R''&nbsp;enantiomer [[thalidomid]]u je účinný proti ranním nevolnostem, zatímco jeho ''S''&nbsp;enantiomer je [[teratogen]]ní, způsobuje poškození [[embryo|zárodku]] v&nbsp;prvním trimestru těhotenství. Pokud je podán pouze jeden enantiomer, později lze v&nbsp;krevním séru najtít oba;<ref>{{cite journal|journal = Clin. Pharmacokinet.|year = 2004|volume = 43|issue = 5|pages = 311–327|title = Clinical pharmacokinetics of thalidomide|pmid = 15080764|author1 = Teo, S. K.|author2 = Colburn, W. A.|author3 = Tracewell, W. G.|author4 = Kook, K. A.|author5 = Stirling, D. I.|author6 = Jaworsky, M. S.|author7 = Scheffler, M. A.|author8 = Thomas S. D.|author9 = Laskin, O. L.|doi = 10.2165/00003088-200443050-00004}}</ref> látka tak není považována za bezpečnou pro ženy v&nbsp;produktivním věku a i v&nbsp;ostatních případech je její používání pod přísným dohledem.<ref name="nyt-fda">{{cite news|url = https://www.nytimes.com/1998/07/17/us/thalidomide-approved-to-treat-leprosy-with-other-uses-seen.html|title = Thalidomide Approved to Treat Leprosy, With Other Uses Seen|newspaper =[[The New York Times]]|first = S. G.|last = Stolberg|accessdate = 8 January 2012|date = 17 July 1998}}</ref><ref>{{cite web |url = http://www.who.int/lep/research/thalidomide/en/index.html|title = Use of thalidomide in leprosy|work = WHO:leprosy elimination|publisher = [[Světová zdravotnická organizace|World Health Organisation]]|accessdate = 22 April 2010}}</ref>


U [[ibuprofen]]u má protizánětlivé účinky pouze jeden enantiomer, zatímco druhý je biologicky neúčinný.
Obdobně je ''S''&nbsp;stereoisomer [[citalopram]]u mnohem reaktivnější než ''R''&nbsp;enantiomer.<ref name="Lehninger"/><ref name="Voet, Voet, Pratt"/><ref>{{cite journal|last1 = Jacquot|first1 = C.|first2 = D. J.|last2 = David|last3 = Gardier|first3 = A. M.|first4 = C.|last4 = Sánchez|title = Escitalopram and citalopram: the unexpected role of the ''R''-enantiomer|year = 2007|volume = 33|issue = 2|pages = 179–187|pmid = 17675913|journal = Encéphale}}</ref>


Konfigurační stabilita léčiv je z&nbsp;těchto důvodů předmětem zájmu ve farmaceutickém výzkumu.<ref name="reist">{{cite book |title=Stereochemical Aspects of Drug Action and Disposition|volume =153| series =Handbook of Experimental Pharmacology |url=https://books.google.com/books?id=0U_xCAAAQBAJ&pg=PA91&lpg=PA91 |pages= 91–112 |chapter=Drug Racemization and Its Significance in Pharmaceutical Research |editors= Michel F. Eichelbaum, Bernard Testa, Andrew Somogyi |authors=M. Reist, B. Testa, P.-A. Carrupt |doi= 10.1007/978-3-642-55842-9_4}}</ref> Tvorba a analýza enantiomerů ve farmaceutickém průmyslu se studuje v&nbsp;oblasti chirální organické syntézy.


== Tvorba racemických směsí ==
Racemizace lze dosáhnout pouhým smísením stejných množství dvou čistých enantiomerů.


K&nbsp;racemizaci může dojít během následujících procesů:


* Substituční reakce, při nichž vzniká [[karbokation]]tový meziprodukt, jako jsou [[SN1 reakce|jednomolekulární substituce]], vedou k&nbsp;stereonespecifické adici substituentů, která vyústí v&nbsp;racemizaci.
* I&nbsp;když u jednomolekulárních eliminačních reakcí také vzniká karbokation, tak nedochází ke vzniku chirálních center. Místo toho se vytvoří několik [[cis-trans izomerie|geometrických izomerů]] v&nbsp;(''E''/''Z'') formách.
* Pokud při jednomolekulové alifatické [[elektrofilní substituce|elektrofilní substituci]] vzniká [[karbanion]], který je rovinný nebo nemůže zůstat v&nbsp;pyramidální struktuře, pak někdy, ovšem ne vždy, proběhne racemizace.<ref>March (1985) pp. 517–518</ref>
* Pokud při [[radikálová substituce|radikálové substituci]] vzniknou volné radikály na chirálním uhlíku, pak dojde téměř vždy k&nbsp;;racemizaci.<ref>March (1985) p. 610</ref>


Zjišťování míry racemizace <small>L</small>-forem na směs <small>L</small>- a <small>D</small>-forem) je jednou z&nbsp;metod datování biologických vzorků ve tkáních s&nbsp;nízkou mírou obratu, forenzních vzorků a zkaměnělin. Tato metoda se nazývá [[aminokyselinové datování]].


== Odkazy ==


=== Související články ===
* [[Chiralita]]
* [[Racemická směs]]


=== Reference ===


{{Překlad|jazyk=en|článek=Racemization|revize=821604039}}


<references />


{{Portály|Chemie}}


[[Kategorie:Chemické reakce]]
[[Kategorie:Chemické reakce]]

Verze z 25. 2. 2018, 16:24

Racemizace je chemický proces, při němž se enantiomerně čistá (je přítomen pouze jeden enantiomer) látka mění na směs několika enantiomerů. Při racemizaci dojde k vytvoření stejného množství D a L enantiomerů, vzniká tak racemická směs.[1][2]

Stereochemie

Dva enantiomery obecné chirální aminokyseliny

Chirální molekuly mají dvě formy (na každém chirálním centru), které se liší svými optickými vlastnostmi: (−) izomer stáčí rovinu polarizovaného světla doleva, zatímco (+) izomer ji stáčí doprava. Tyto dvě formy se nazývají enantiomery. Tato +/- notace by neměla být zaměňována s označováním D a L, které je odvozeno od struktury D- a L-glyceraldehydu.

Při racemizaci se jeden čistý enantiomer mění na stejná množství obou enantiomerů za vzniku racemické směsi. Je-li přítomno stejné množství (+) a (−) formy, pak k optické otáčivosti nedochází.[1] Enantiomery nejsou totéž jako diastereomery, druh stereoizomerů, které se liší strukturou molekuly kolem stereocentra a nejsou zrcadlovými obrazy.

Objev optické aktivity

Roku 1843 objevil Louis Pasteur optickou aktivitu u kyseliny parahroznové (racemické kyseliny vinné). Dokázal izolovat krystaly dvou enantiomerů, které otáčely rovinu polarozovaného světla opačným směrem.[2]

Vliv na fyzikální vlastnosti

Racemát má často odlišné fytzikální vlastnosti než každý jednotlivý enantiomer kvůli odlišným vnitromolekulárním interakcím. Přeměna z čistého enantiomeru na racemát může způsobit změnu hustoty, teploty tání, rozpustnosti, slučovacího tepla, indexu lomu a také různých spekter. Krystalizací racemické směsi mohou vzniknout oddělené (+) a (−) formy nebo jediná racemická látka.

Biologický význam

Většina biochemických reakcí je stereoselektivní, takže se jen jeden stereoizomer účastní reakce a druhý nereaguje nebo způsobuje vedlejší účinky; například u aminokyselin jsou obvykle biologicky aktivní L izomery a u sacharidů (hlavně glukózy) D-izomery, což je způsobeno tím, že mnoho biomolekul je chirálních a tak reakcemi se specifickými enantiomery vznikají čisté stereoizomery.[3] Důležitá je rovněž skutečnost, že všechny aminokyseliny se většinou vyskytují v L formě. Některé bakterie ovšem vytvářejí D aminokyselinové zbytky, z nichž se vytvářejí krátké polypeptidy, které lze nalézt vcnbsp;buněčných stěnách těchto bakterií. Zmíněné polypeptidy jsou hůře zpracovávány peptidázami a jsou syntetizovány bakteriálními enzymy namísto mRNA translace, při které se tvoří peptidy z L-aminokyselin.[3]

Stereoselektivní povaha většiny biochemických reakcí znamená, že různé enantiomery téže látky mají rozdílné chemické vlastnosti a účinky na organismy. Mnoho psychotropních látek má různou aktivitu či účinnost v závislosti na izomerech, například amfetamin se často dodává jako racemická směs, ovšem dextroamfetamin je aktivnější. Podobná situace je u metadonu, kde je jeden z izomerů opioidovým antagonistou, zatímco druhý je antagonistou NMDA.[4]

Racemizace léčiv může probíhat in vivo. R enantiomer thalidomidu je účinný proti ranním nevolnostem, zatímco jeho S enantiomer je teratogenní, způsobuje poškození zárodku v prvním trimestru těhotenství. Pokud je podán pouze jeden enantiomer, později lze v krevním séru najtít oba;[5] látka tak není považována za bezpečnou pro ženy v produktivním věku a i v ostatních případech je její používání pod přísným dohledem.[6][7]

U ibuprofenu má protizánětlivé účinky pouze jeden enantiomer, zatímco druhý je biologicky neúčinný. Obdobně je S stereoisomer citalopramu mnohem reaktivnější než R enantiomer.[2][3][8]

Konfigurační stabilita léčiv je z těchto důvodů předmětem zájmu ve farmaceutickém výzkumu.[9] Tvorba a analýza enantiomerů ve farmaceutickém průmyslu se studuje v oblasti chirální organické syntézy.

Tvorba racemických směsí

Racemizace lze dosáhnout pouhým smísením stejných množství dvou čistých enantiomerů.

K racemizaci může dojít během následujících procesů:

  • Substituční reakce, při nichž vzniká karbokationtový meziprodukt, jako jsou jednomolekulární substituce, vedou k stereonespecifické adici substituentů, která vyústí v racemizaci.
  • I když u jednomolekulárních eliminačních reakcí také vzniká karbokation, tak nedochází ke vzniku chirálních center. Místo toho se vytvoří několik geometrických izomerů v (E/Z) formách.
  • Pokud při jednomolekulové alifatické elektrofilní substituci vzniká karbanion, který je rovinný nebo nemůže zůstat v pyramidální struktuře, pak někdy, ovšem ne vždy, proběhne racemizace.[10]
  • Pokud při radikálové substituci vzniknou volné radikály na chirálním uhlíku, pak dojde téměř vždy k ;racemizaci.[11]

Zjišťování míry racemizace L-forem na směs L- a D-forem) je jednou z metod datování biologických vzorků ve tkáních s nízkou mírou obratu, forenzních vzorků a zkaměnělin. Tato metoda se nazývá aminokyselinové datování.

Odkazy

Související články

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Racemization na anglické Wikipedii.

  1. ↑ a b Streitwieser & Heathcock (1985) pp. 122–124
  2. ↑ a b c NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 6th. vyd. New York: W. H. Freeman, 2013. ISBN 1429234148. 
  3. ↑ a b c VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level. 4th. vyd. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2013. ISBN 0470547847. 
  4. ↑ ARNOLD, L. E.; WENDER, P. H.; MCCLOSKEY, K.; SNYDER, S. H. Levoamphetamine and Dextroamphetamine: Comparative Efficacy in the Hyperkinetic Syndrome: Assessment by Target Symptoms.. Arch. Gen. Psychiatry. 1972, s. 816–822. DOI 10.1001/archpsyc.1972.01750300078015. PMID 4564954. 
  5. ↑ Teo, S. K.; COLBURN, W. A.; TRACEWELL, W. G.; KOOK, K. A.; STIRLING, D. I.; JAWORSKY, M. S.; SCHEFFLER, M. A. Clinical pharmacokinetics of thalidomide. Clin. Pharmacokinet.. 2004, s. 311–327. DOI 10.2165/00003088-200443050-00004. PMID 15080764. 
  6. ↑ STOLBERG, S. G. Thalidomide Approved to Treat Leprosy, With Other Uses Seen. The New York Times. 17 July 1998. Dostupné online [cit. 8 January 2012]. 
  7. ↑ Use of thalidomide in leprosy [online]. World Health Organisation [cit. 2010-04-22]. Dostupné online. 
  8. ↑ JACQUOT, C.; DAVID, D. J.; GARDIER, A. M.; SÁNCHEZ, C. Escitalopram and citalopram: the unexpected role of the R-enantiomer. Encéphale. 2007, s. 179–187. PMID 17675913. 
  9. ↑ M. Reist, B. Testa, P.-A. Carrupt. Stereochemical Aspects of Drug Action and Disposition. Redakce Michel F. Eichelbaum, Bernard Testa, Andrew Somogyi. [s.l.]: [s.n.] (Handbook of Experimental Pharmacology; sv. 153). Dostupné online. DOI 10.1007/978-3-642-55842-9_4. Kapitola Drug Racemization and Its Significance in Pharmaceutical Research, s. 91–112. 
  10. ↑ March (1985) pp. 517–518
  11. ↑ March (1985) p. 610
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Racemizace&oldid=15887620“