Prokiraalisuus

Prokiraalisuus tarkoittaa sellaista molekyylirakennetta, josta voi yhdellä reaktioaskeleella muodostua kiraalinen rakenne. Prokiraalisuudella on useita määritelmiä, jotka voivat olla osittain ristiriitaisia. Yleisesti käytettyjä määritelmiä ovat, että prokiraalisen molekyylin tulee sisältää vähintään yksi atomi, josta voi reaktiaskeleella muodostua kiraalinen keskus, tämä on niin sanottu prokiraalinen keskus, tai että molekyyli sisältää tooppisen ryhmän, eli ryhmän jonka korvautuminen johtaa joko enantiomeerin tai diastereomeerin muodostumiseen. Mikäli molekyylistä muodostuu kiraalinen kahdessa vaiheessa kutsutaan sitä proprokiraaliseksi. Monissa biokemiallisesti tärkeissä reaktioissa on prokiraalisia molekyylejä, joista muodostuu entsyymien katalysoimana kiraalisia molekyylejä.

Terminologiaa
Mikäli orgaanisen yhdisteen rakenteessa on tetraedrimäinen sp3-hybridisoitunut hiiliatomi, johon on sitoutunut kolme erilaista atomiryhmää, joista kaksi on ekeskenään samoja, muodostuu toisen tällaisen ryhmän korvautuessa kiraalinen molekyyli. Tämän molekyylin hiiliatomi on prokiraalinen keskus ja keskenään samankaltaiset ryhmät ovat enantiotooppisia, mikä tarkoittaa sitä, että toisen niistä korvautuessa muodostuu enantiomeereja. Jos molekyylissä on jo valmiiksi kiraalinen ryhmä ovat korvautuvat ryhmät diastereotooppisia ja korvautumisreaktiossa muodostuu diastereomeerejä. Keskenään samankaltaisia ryhmiä kutsutaan nimityksillä pro-R tai pro-S riippuen siitä, mikä on muodostuvan stereokeskuksen konfiguraatio. Mikäli konfiguraatio on R, on korvautunut ryhmä pro-R ja vastaavasti pro-S-rymän korvautuessa muodostuu S-enantiomeeri.

Orgaaninen yhdiste on tasomainen hiilistomin kohdalta hiiliatomin ollessa sp2-hybridisoitunut. Esimerkkejä tällaisista yhdisteistä ovat karbonyyliyhdisteet. Prokiraalisia karbonyyliyhdisteitä ovat esimerkiksi aldehydit ja ketonit, joiden alkyyliryhmät ovat keskenään erilaisia. Näiden molekyylien prokiraalinen keskus on karbonyyliryhmän hiiliatomi, joka reagoi additioreaktiolla muodostaen kiraalisen yhdisteen. Tällaisissa tapauksissa prokiraalinen keskus on tasomainen ja additioreaktio voi tapahtua kummalta puolelta tahansa. Re-puoli on se puoli, jonka suunnalta additioreaktion tapahtuessa muodostuu R-isomeeri ja mikäli reaktio tapahtuu si-puolelta muodostuu S-isomeeri.

Lähteet

Stereokemia