Mezozlúčenina

Mezozlúčeniny sú diastereoméry, ktoré nie sú opticky aktívne (nestáčajú rovinu polarizovaného svetla) napriek prítomnosti chirálnych centier, pretože majú nejaký prvok symetrie, typicky rovinu. To znamená, že napriek prítomnosti stereocentier tieto molekuly nie sú chirálne. Mezozlúčeniny sa totiž dajú zjednotiť so svojím zrkadlovým obrazom (zrkadlový obraz sa dá otočiť tak, aby bol identický s pôvodnou zlúčeninou). Kvôli tomu mezozlúčeniny nestáčajú rovinu polarizovaného svetla. Názov mezozlúčenina pochádza z gréckeho mésos, stred.

 Pôvod mezozlúčenín 
Medzi príklady patrí napríklad kyselina vínna, ktorá existuje v podobe troch stereoizomérov, ktoré možno znázorniť pomocou Fischerovej projekcie. Na obrázku nižšie sú v hornej časti štyri izoméry kyseliny vínnej, z čoho prvé dva sú mezozlúčeniny (izoméry 2R,3S a 2S,3R sú ekvivalentné) a druhé dva sú opticky aktívne enantioméry (izoméry 2R,3S a 2S,3S). Mezozlúčenina obsahuje rovinu symetrie, naznačenú prerušovanou červenou čiarou. Táto rovina ale nie je prítomná u enantiomérov, čo je naznačené červeným písmenom X. Po zrkadlení zlúčeniny cez túto rovinu, ktorá je kolmá na rovinu, v ktorej molekuly ležia, vzniká ten istý stereoizomér – to však neplatí pre enantioméry (ktoré sú si zrkadlovými obrazmi navzájom a nie sú zjednotiteľné). Mezozlúčeniny sú však odlišné od racemátu, ktorý obsahuje dva enantioméry v pomere 1:1, i keď mezozlúčeniny ani racemáty nie sú opticky aktívne a teda nie sú merateľné polarimetrom.

stred|750x750bod

U všetkých mezozlúčenín musia mať dve stereocentrá aspoň dva zhodné substituenty. Aj keď je táto podmienka splnená, látka ešte nemusí byť mezozlúčeninou. Napríklad v prípade 2,4-pentándiolu majú obe stereogénne centrá (uhlíky C2 a C4) všetky substituenty rovnaké.

Keďže mezozlúčeniny majú zjednotiteľný zrkadlový obraz, zlúčenina s n chirálnymi centrami nemôže mať až 2n stereoizomérov (podľa Le Belovho-van ’t Hoffovho vzťahu), ak je jeden z izomérov mezozlúčeninou.Bruice, Paula. Organic Chemistry. 2007. Pearson Prentice Hall. Upper Saddle River NJ.

náhľad|Jeden z mezo izomérov 1,2,3,4-tetrafluórspiropentánu, ktorý má symetriu S4.

Mezozlúčenina nemusí mať rovinu symetrie. Môže mať aj stred inverzie alebo nevlastnú os symetrie. Existujú napríklad dva izoméry 1,4-difluór-2,5-dichlórcyklohexánu, ktoré sú mezozlúčeninami, ale ani jeden z nich nemá rovinu symetrie, alebo napríklad dva izoméry 1,2,3,4-tetrafluórspiropentánu, ktoré sú mezozlúčeninami. V niektorých konformáciách dokonca mezozlúčeniny nemusia mať žiadnu symetriu, ako je to napríklad u mezo-kyseliny vínnej v gauche konformácii. Molekuly bez symetrie sú chirálne. Prítomnosť rovnakého množstva opačných konformácií však opäť znamená, že roztok nebude stáčať rovinu polarizovaného svetla.

 Cyklické mezozlúčeniny 
Existujú i cyklické mezozlúčeniny, medzi ktoré patrí napríklad 1,2-substituovaný cyklopropán, ktorý má cis-izomér (ktorý má rovinu symetrie, takže je to mezozlúčenina) a dva trans-enantioméry:

stred|600x600bod

Cis-steroizoméry 1,2-substituovaného cyklohexánu sa pri izbovej teplote väčšinou správajú ako mezozlúčeniny. Pri izbovej teplote sa totiž väčšina z nich rýchlo preklápa z jednej konformácie na druhú (okrem prípadov s objemnými substituentmi), takže sa tieto cis-izoméry správajú chemicky identicky, i pri reakciách s chirálnymi činidlami.Vollhardt, K. Peter C. Organic Chemistry: Structure and Function, Fourth Ed. 2003. W.H. Freeman and Co. New York. pp. 187. Pri nízkych teplotách to však neplatí, pretože sa zvýši aktivačná energia preklápania kruhu, takže sa jednotlivé izoméry správajú ako enantioméry a s chirálnymi činidlami poskytujú rôzne produkty. Za zmienku takisto stojí, že i pri preklápaní kruhu sa nemení absolútna konfigurácia stereocentier.

stred|600x600bod

 Referencie 

 Zdroj 

Kategória:Stereochémia