Mistura racêmica - Racemic mixture

Em química , uma mistura racica , ou racemato ( / r s i m t , r ə -, r Æ s ɪ m t / ), é aquele que tem iguais quantidades de destros e canhotos enantiómeros de uma molécula quiral . A primeira mistura racêmica conhecida foi o ácido racêmico , que Louis Pasteur descobriu ser uma mistura dos dois isômeros enantioméricos do ácido tartárico . Uma amostra com apenas um único enantiômero é um composto enantiomericamente puro ou enantiopuro .

Etimologia

De ácido racêmico encontrado em uvas; do latim racemus , que significa um cacho de uvas. Esse ácido, quando produzido naturalmente na uva, é apenas a versão destra da molécula, mais conhecida como ácido tartárico . Em muitas línguas germânicas, o ácido racêmico é chamado de “ácido de uva”, por exemplo, traubensäure alemã e druvsyra sueca . Carl von Linné deu ao sabugueiro vermelho o nome científico Sambucus racemosa, já que o nome sueco, druvfläder , significa 'sabugueiro da uva', assim chamado porque seus frutos crescem em um cacho semelhante a uma uva.

Nomenclatura

Uma mistura racêmica é denotada pelo prefixo (±) - ou dl- (para açúcares o prefixo dl - pode ser usado), indicando uma mistura igual (1: 1) de isômeros dextro e levo. Também o prefixo rac- (ou racem- ) ou os símbolos RS e SR (todos em itálico ) são usados.

Se a proporção não for 1: 1 (ou não for conhecida), o prefixo (+) / (-) , d / l - ou d / l- (com uma barra) será usado.

O uso de d e l é fortemente desencorajado pela IUPAC .

Propriedades

Um racemato é opticamente inativo , o que significa que não há rotação da luz polarizada no plano . Embora os dois enantiômeros girem a luz polarizada no plano em direções opostas, as rotações se cancelam porque estão presentes em quantidades iguais.

Em contraste com os dois enantiômeros puros, que têm propriedades físicas idênticas, exceto para a direção de rotação da luz polarizada no plano, um racemato às vezes tem propriedades diferentes de qualquer um dos enantiômeros puros. Diferentes pontos de fusão são mais comuns, mas diferentes solubilidades e pontos de ebulição também são possíveis.

Os produtos farmacêuticos podem estar disponíveis como um racemato ou enantiômero puro, que pode ter diferentes potências. Como os sistemas biológicos têm muitas assimetrias quirais, os enantiômeros puros freqüentemente têm efeitos biológicos muito diferentes; exemplos incluem glicose e metanfetamina .

Cristalização

Existem quatro maneiras pelas quais um racemato pode ser cristalizado, dependendo da substância; três dos quais HWB Roozeboom havia distinguido em 1899:

Conglomerado (às vezes conglomerado racêmico )
Se as moléculas da substância tiverem uma afinidade muito maior pelo mesmo enantiômero do que pelo oposto, resultará em uma mistura mecânica de cristais enantiomericamente puros. A mistura de cristais R e S enantiomericamente puros forma uma mistura eutética . Consequentemente, o ponto de fusão do conglomerado é sempre inferior ao do enantiômero puro. A adição de uma pequena quantidade de um enantiômero ao conglomerado aumenta o ponto de fusão. Aproximadamente 10% dos compostos quirais racêmicos cristalizam como conglomerados.
Composto racêmico (às vezes verdadeiro racemato )
Se as moléculas têm uma afinidade maior para o enantiômero oposto do que para o mesmo enantiômero, a substância forma uma única fase cristalina na qual os dois enantiômeros estão presentes em uma razão ordenada de 1: 1 na célula elementar. Adicionar uma pequena quantidade de um enantiômero ao composto racêmico diminui o ponto de fusão. Mas o enantiômero puro pode ter um ponto de fusão superior ou inferior do que o composto. Um caso especial de compostos racêmicos são os compostos criptoracêmicos (ou criptoracematos ), nos quais o próprio cristal possui lateralidade (é enantiomórfico), apesar de conter ambos os enantiomorfos na proporção de 1: 1.
Pseudoracemato (às vezes solução sólida racêmica )
Quando não há grande diferença na afinidade entre o mesmo enantiômero e os enantiômeros opostos, então, em contraste com o composto racêmico e o conglomerado, os dois enantiômeros irão coexistir de uma maneira desordenada na estrutura cristalina. A adição de uma pequena quantidade de um enantiômero altera ligeiramente o ponto de fusão ou não altera o ponto de fusão.
Quasiracemato
Um quasiracemato é um cocristal de dois compostos semelhantes, mas distintos, um dos quais é canhoto e o outro destro. Embora quimicamente diferentes, eles são estericamente semelhantes (isostéricos) e ainda são capazes de formar uma fase cristalina racêmica. Um dos primeiros racematos estudados, por Pasteur em 1853, forma-se a partir de uma mistura 1: 2 do sal bis amônio do ácido (+) - tartárico e do sal bis amônio do ácido (-) - málico na água. Re-investigados em 2008, os cristais formados são em forma de haltere com a parte central consistindo de amônio (+) - bitartarato, enquanto as partes externas são uma mistura quasiracêmica de amônio (+) - bitartarato e amônio (-) - bimalato.

Resolução

A separação de um racemato em seus componentes, os enantiômeros puros, é chamada de resolução quiral . Existem vários métodos, incluindo cristalização, cromatografia e o uso de enzimas . A primeira resolução bem-sucedida de um racemato foi realizada por Louis Pasteur , que separou manualmente os cristais de um conglomerado.

Síntese

Sem uma influência quiral (por exemplo, um catalisador quiral , solvente ou material de partida), uma reação química que produz um produto quiral sempre produzirá um racemato. Isso pode tornar a síntese de um racemato mais barata e mais fácil do que fazer o enantiômero puro, pois não requer condições especiais. Esse fato também leva à questão de como a homoquiralidade biológica evoluiu no que se presume ser uma terra primordial racêmica.

Os reagentes de, e as reações que produzem, misturas racêmicas são considerados "não estereoespecíficos " ou "não estereosseletivos ", por sua indecisão em um estereoisomerismo particular . Um cenário frequente é o de uma espécie plana (como um átomo de carbono sp 2 ou um intermediário carbocátion ) agindo como um eletrófilo. O nucleófilo terá 50% de probabilidade de 'atingir' qualquer um dos dois lados do agrupamento planar, produzindo assim uma mistura racêmica:

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Farmacêuticos racêmicos

Algumas moléculas de drogas são quirais e os enantiômeros têm efeitos diferentes nas entidades biológicas. Eles podem ser vendidos como um enantiômero ou como uma mistura racêmica. Os exemplos incluem talidomida , ibuprofeno , cetirizina e salbutamol . Adderall é uma mistura desigual de ambos os enantiômeros anfetamínicos . Uma dose única de anfetamina combina os sais de sulfato neutro de dextroanfetamina e anfetamina, com o isômero dextro de sacarato de anfetamina e D / L-anfetamina aspartato monohidratado. O tramadol analgésico prescrito também é um racemato.

Em alguns casos (por exemplo, ibuprofeno e talidomida ), os enantiômeros se interconvertem ou racemizam in vivo . Isso significa que preparar um enantiômero puro para a medicação é em grande parte inútil. No entanto, às vezes amostras contendo enantiômeros puros podem ser feitas e vendidas a um custo mais alto nos casos em que o uso requer especificamente um isômero (por exemplo, para um reagente estereoespecífico ); compare omeprazol e esomeprazol . Mudar de uma droga racêmica para uma droga específica quiral pode ser feito para um melhor perfil de segurança ou um índice terapêutico melhorado. Esse processo é chamado de troca quiral e a droga enantiopura resultante é chamada de troca quiral . Para citar alguns exemplos, o esomeprazol é uma troca quiral de (±) -omeprazol; levocetirizina é uma troca quiral de (±) -cetirizina

Embora muitas vezes apenas um enantiômero da droga possa estar ativo, há casos em que o outro enantiômero é prejudicial, como o salbutamol e a talidomida . O enantiômero (R) da talidomida é eficaz contra o enjoo matinal, enquanto o enantiômero (S) é teratogênico, causando defeitos congênitos. Uma vez que a droga racemiza, ela não pode ser considerada segura para uso por mulheres em idade fértil, e seu uso é rigidamente controlado quando usado no tratamento de outras doenças.

A metanfetamina está disponível sob prescrição sob a marca Desoxyn . O componente ativo do Desoxyn é o cloridrato de dextrometanfetamina . Este é o isômero destro da metanfetamina. O isômero canhoto da metanfetamina, a levometanfetamina , é um medicamento OTC de ação menos central e mais ação periférica.

Regra de Wallach

A regra de Wallach (proposta inicialmente por Otto Wallach ) afirma que os cristais racêmicos tendem a ser mais densos do que seus equivalentes quirais . Esta regra foi substanciada por análises de banco de dados cristalográficos.

Veja também

Referências