Enantiomer

Enantiomerer eller speilbildeisomerer er betegnelsen for to molekyler hvis kjemiske struktur er ens, men hvis respektive romlige struktur er hverandres speilbilder. De to molekyler inneholder derfor samme grunnstoffer og de samme kjemiske bindingene, men har speilvendt romlig oppbygning. Slike to molekyler har ens kjemiske og fysiske egenskaper, bortsett fra at de roterer planpolarisert lys i motsatt retning. De kan også reagere ulikt med andre speilbildeisomere forbindelser. En blanding av like store mengder av to enantiomerer kalles en racemisk blanding. En racemisk blanding roterer ikke polarisert lys.

Denne form for isomeri spiller en stor rolle i biologien, da det typisk kun er den ene enantiomer som brukes, mens den andre enten ikke har noe innflytelse, eller denne er negativ på organismen.

Kiralitet

De to enantiomerene av bromklorfluormetan

Det finnes enantiomerer av en kjemisk forbindelse hvis forbindelsen har et (eller flere) karbonatomer som det er bundet fire forskjellige atomer/atomgrupper til. Et slikt karbonatom kalles et kiralt senter. Man benytter dog også betegnelsene asymmetrisk eller stereogent. Det simpleste eksempel på et molekyl med et kiralt senter er metan, hvor tre av hydrogenatomene er utskiftet med tre forskjellige atomer, f.eks. brom, klor og fluor. Dette molekylet har en romlig oppbygning som et tetraeder, hvor karbonatomet sitter inne i tetraederets sentrum, mens H, Br, Cl og F sitter i hjørnene. Hvis man lar to av atomene bytte plass vil det oppstå en ny forbindelse som er et speilbilde av den opprinnelige. De to forbindelsene har samme kjemiske formel (bruttoformel), men viser forskjell i den romlige oppbygning av deres molekyler. De to enantiomerene kan ikke bringes til å dekke hverandre fullstendig.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Enantiomerer har alle de samme fysiske egenskaper, nemlig den retningen de dreier planpolarisert lys. Den ene enantiomeren dreier lyset mot høyre, mens den andre dreier det mot venstre. De dreier dog lyset like mye, kun i motsatt retning.

Enantiomerer har identiske kjemiske egenskaper, bortsett fra ved reaksjon med andre stoffer som selv er enantiomerer, optisk aktive reagenser.

Nomenklatur

Etter optisk aktivitet: (+) og (-)

Enantiomerer kan navngis etter hvilken retning de roterer planpolarisert lys. Hvis molekylet roterer lyset med uret (sett mot lysets retning) får det betegnelsen (+). Speilbildemolekylet får betegnelsen (-). Her kan også navnsettingen (d) og (l) brukes. (d) indikerer at lyset roteres med urets retning, altså ekvivalent til (+), og (l) indikerer en avdreining mot klokka, altså ekvivalent (-i). Et rasemat, altså en 1:1 blanding av de to enantiomerene, navngir man som (±)- eller (d,l). Et rasemat vil ikke dreie planpolarisert lys.

Etter konfigurasjon: D og L

D- og L-konfigurasjonene er betegnelser for molekylenes romlige struktur. De finnes ved sammenligning med glyceraldehyd.

Etter konfigurasjon: R og S

Betegnelsene R og S benyttes til å skille mellom to enantiomers konfigurasjoner. Ved bestemmelse av konfigurasjonen for en enantiomer tas det utgangspunkt i et kiralt senter. Navngivningen skjer etter Cahn-Ingold-Prelogs prioritetsregler der man ser hvilke substituenter som er bundet til det kirale karbonatomet. En setter opp en prioritetsliste på disse og beskuer så forbindelsen fra motsatt side av den lavest prioriterte gruppen. Når man nå ser på de tre andre gruppene vil man ha en R konfigurasjon om den synkende prioriteten går med klokka og S- om det går mot klokken. Flere kirale sentra angis som vanlig er med tallnummerering, eksempelvis (2R,3S).

Biologisk betydning

De aller fleste enzymer foretrekker en bestemt enantiomer som substrat. I perioden 1958 til 1961 solgte det tyske firmaet Grünenthal et legemiddel som ble anbefalt til gravide kvinner mot kvalme. Det aktive stoffet i legemiddelet var thalidomid, som ble påstått å være fullkommen harmløst og virke beroligende. Imidlertid viste stoffet seg ikke å være så harmløst som først påstått. Av gravide kvinner som hadde inntatt middelet ble det i årene etter 1958 født omkring 8 000 misdannede barn på verdensbasis, som manglet både armer og ben. Thalidomid er siden blitt kalt tilbake fra markedet, og man har nå funnet ut av at thalidomid inneholder et asymmetrisk karbonatom, som medfører speilbildeisomeri.

Av de to speilbildeisomerene har det ene til egenskap å hemme kvalme, hvorimot det andre stanser blodtilførselen. Det sistnevnte anvendes i dag bl.a. til behandling av kreftsvulster, da det kan stanse blodtilførselen til kreftsvulsten.

For å avgjøre om to stoffer er R/S-isomere gjelder de samme prioriteringsreglene som ved bestemmelse av Z/E-isomeri mht. trans-/cis-isomeri. Prinsippet bak denne prioriteringen er at atomgrupper med høyest atomnumre prioriters høyest. Har man med to atomgrupper, hvorav det samme atomet er knyttet karbonatomet ser man på hvilket atom som inngår i atomgruppen.