Proxección de Fischer

En química, a proxección de Fischer, ideada por Emil Fischer en 1891, é unha representación tridimensional dunha molécula orgánica por proxección. As proxeccións de Fischer foron propostas orixinalmente para representar carbohidratos e son utilizadas especialmente en química orgánica e bioquímica. O uso das proxeccións de Fischer en moléculas que non son carbohidratos é desaconsellada, porque neses casos as representacións son ambiguas e fáciles de confundir con outras. O principal propósito das proxeccións de Fischer é mostar a quiralidade dunha molécula e distinguir entre un par de enantiómeros. Algúns usos notables son a representqación de azucres e de isómeros. Convencións
Todos os enlaces son representados como liñas horizontai ou verticais. A cadea de carbonos represéntase verticalmente, e ás veces os átomos de carbono non se mostran e considérase que están no centro das liñas que se cruzan (ver a figura máis abaixo). A orientación da cadea carbonada ten o primeiro carbono (C1) na parte superior. Nunha aldosa, C1 é o carbono do grupo aldehido; pero nunha cetosa, o C1 é o carbono máis próximo ao grupo cetona, que se atopa tipicamente en C2.
A forma correcta de ollar unha proxección de Fischer é orientar verticalmente a molécula en relación coa cadea carbonada, ter todos os enlaces horizontais apuntando cara ao observador, e orientar todos os enlaces verticais para que apunten afastándose do observador. As moléculas cunha xeometría tetraédrica simple poden ser rotadas doadamente no espazo para que se cumpran estas condicións (ver figuras). As proxeccións de Fischer constrúense normalmente empezando cunha representación de cabalete. Para facelo, todos os enlaces coa cadea de carbonos principal deben rotarse para que a proxección de Newman resultante mostre unha configuración eclipsada. Despois, a cadea de carbonos sitúase verticalmente para arriba con todos os enlaces horizontais apuntando cara ao observador. Finalmente, os enlaces cos carbonos da cadea principal que se afastan do observador sitúanse na posición vertical da proxección de Fischer, e aqueles que se dirixen cara ao observador son situados na posición horizontal da proxección de Fischer. Cada intersección entre unha liña horizontal e vertical na proxección de Fischer representa un carbono na cadea de carbonos principal.
As proxeccións de Fischer son representacións exactas da configuración molecular tridimensional en certos casos. Por exemplo, un monosacárido con tres átomos de carbono (unha triosa), como o D-gliceraldehido mostrado arriba, ten unha xeometría tetraédrica, co C2 no seu centro, e pode ser rotado no espazo para que a cadea carbonada sexa vertical co C1 na parte superior, e os enlaces horizontais que conectan C2 co hidróxeno e o OH estean ambos inclinados cara ao observador.
Porén, cando se crea unha proxección de Fischer dun monosacárido con máis de tres carbonos, non hai forma de orientar a molécula no espazo de modo que todos os enlaces horizontais queden inclinados cara ao observador. Despois de rotar a molécula para que ambos os enlaces horizontais con C2 estean inclinados cara ao observador, os enlaces horizontais con C3 estarán inclinados afastándose do observador. Así, despois de debuxar os enlaces con C2, e antes de debuxar os enlaces con C3 a molécula debe ser rotada no espazo 180° respecto ao seu eixe vertical. Pode ser necesario realizar rotacións similares para completar o debuxo.
Isto implica que na maioría dos casos unha proxección de Fischer non sexa unha representación exacta da configuración 3D real da molécula. Pode considerarse como unha proxeción dunha versión modificada da molécula, retorcida idealmente a moitos niveis ao longo do seu esqueleto molecular. Por exemplo, unha molécula de cadea aberta da D-glicosa rotada de tal xeito que os enlaces horizontais con C2 queden inclinados cara ao observador, tería o enlaces con C3 e C5 inclinados afastándose do observador, e, polo tanto, a súa proxección real non coincidiría coa dunha proxección de Fischer. Para facer unha representación máis fiel dunha molécula de cadea aberta, debe usarse a proxección de Natta.
Segundo as regras da IUPAC, preferiblemente todos os átomos de hidróxeno deberían debuxarse explicitamente; en concreto, deberían estar presentes os átomos de hidróxeno do grupo final do carbohidrato. A este respecto, a proxección de Fischer é diferente das fórmulas esqueléticas. Quiralidade
As moléculas quirais poden describirse como un conxunto de estereoisómeros ou enantiómeros esquerdos e dereitos. Como definiu Lord Kelvin, unha molécula ten quiralidade “se a súa imaxe nun espello plano, realizada idealmente, non se pode facer que coincida consigo mesma. ” Noutras palabras, unha molécula quiral é asimétrica no sentido que a súa imaxe especular non será unha copia exacta de si mesma. A quiralidade é fundamental para comprender en campos como o desenolvemento de fármacos como un enantiómero dun fármaco pode causar efectos adversos, mentres que outro proporciona alivio a unha doenza. Isto é significativo en canto ás proxeccións de Fischer, xa que a qauiralidade é un factor importante a considerar cando as debuxamos ou lemos. Unha grande vantaxe do modelo é a capacidade de interpretar a quiralidade con facilidade baseándose na orientación dos substituíntes. Lixeiros cambios no formato destes modelos poden causar que a estereoquímica se interprete de forma diferente, o que significa que as moléculas foron debuxadas incorrectamente. As proxeccións de Fischer proporcionan axuda para visualizar a quiralidade, así como onde están orientados os substituíntes no espazo, que é o que fai esta aplicación útil.
A quiralidade na proxección
Determinar a quiralidade baseándose nas proxeccións de Fischer é igual que no método estándar. A principal diferenza é a vantaxe de que as proxeccións de Fischer proporcionan ao representar a orientación dos substituíntes coas liñas verticais e horizontais. Considerando que a orientación destas moléculas xa se coñece, estas poden representarse axeitadamente con cuñas e liñas descontinuas se cómpre. Despois disto, establécese a prioridade de cada un dos grupos enlazados co carbono e determínase a quiralidade da maneira estándar. Aínda que non hai diferenzas significativas no proceso de determinar a quiralidade, as proxeccións de Fischer permiten que se visualice mellor onde están os substituíntes no espazo. En certos casos, pode ser de axuda debuxar a proxección de Fischer dunha molécula máis grande para visualizar e determinar a quiralidade dun carbono específico. Outros modelos
As proxeccións de Haworth son unha notación química relacionada usada para representar azucres que forman ciclos. Os grupos á dereita na proxección de Fischer equivalen aos que están por debaixo do plano do anel da molécula nas proxeccións de Haworth. As proxecións de Fischer non deberían confundirse coas estruturas de Lewis, que non conteñen ningunha información sobre a xeometría tridimensional. A proxeción de Newman é outro sistma que se pode utilizar como representación da estrutura dunha molécula nos estados de conformación cambaleante ou eclipsada. A notación de cuña e trazo descontinuo axuda a mostrar a estereoquímica dunha molécula específica.