المتشكلات الفراغية Stereoisomerism
- تقسم المتشكلات الفراغية الضوئية إلى قسمين الأنداد الضوئية (Enantiomers) والأضداد الضوئية (Diastereomers)
- الأنداد الضوئية (Enantiomers) هي متشكلات فراغية يكون أحدها صور مرآة للآخر.
- الأضداد الضوئية (Diastereomers) فهي متشكلات فراغية وليست صورة مرآة أحدهما للآخر أي لا يرتبطان كالجسم وصورته في المرآة.
- أن هذا التصنيف يعتمد على كونهما صورة مرآة الواحد للآخر أم لا.
الأنداد الضوئية Enantiomers
- ولغرض توضيح ظاهرة الأنداد الضوئية يجب أن نرجع إلى الصيغة الهرمية لذرة الكاربون فإذا أتصلت ذرة الكربون بأربع مجموعات مختلفة تكون ذرة كيرالية وتميز بوضع نجمة عليها.
- فمثلاً ذرة الكاربون رقم (2) في مركب 2- ميثيل – 1 – بيوتانول تعد كيرالية Chiral (مركز عدم التناظر) فهي تتصل بالمجموعات هيدروكسيل ، هيدروجين ، ميثيل وايثيل وهكذا بقية المركبات المذكوره معه.
- وصف كيرالي مشتق من معنى يوناني يرتبط باليد ولأن علاقة الند للآخر كعلاقة اليد اليمنى باليسرى فقد وصفت هذه المشكلات بأنها كيرالية ، فحين ننظر إلى صورة اليد اليمنى في المرآة فإن ما نشاهده هو يد يسرى كما بالشكل التالي إضافة إلى اليد اليمنى لا تتطابق مع اليد اليسرى.
نظام L , D للمتشكلات الفراغية
- توسع عدد كبير من العلماء في دراسة التوزيع الفراغي للكربوهيدرات والأحماض الأمينية وذلك لأهميتها البيولوجية والعلمية حيث أختير مركب الجليسرالدهيد كأبسط الديهيد يحتوي على ذرة كربون كيرالية وله القابلية على التحول إلى مركبات طبيعة عديدة لها نشاط ضوئي فمثلا يمكن تحويل ( + ) جليسرالدهيد إلى ( - ) حامض اللاكتيك كما يلي:
- ولعدد من السنوات كان التوزيع الفراغي للأنداد الضوئية يرمز له بالحروف L و D وذلك مشيرا إلى علاقته ب (+) أو (-) جليسرالدهيد (2. 3 – ثنائي هيدروكسي برونال ) حيث تقع مجموعة الهيدروكسي في الند D جليسرالدهيد إلى يمين ذرة الكربون الكيرالية بينما تقع إلي يسارها فى الند L جليسرالدهيد .
- ويمكن تطبيق هذا النظام على عدد من المركبات المماثلة للجليسرالدهيد كذلك تحتوي الأحماض الامينية ، ما عدا الجلايسين على ذرة كربون كيرالية في الموقع ألفا ، لذلك يوجد ندان لكل حامض أميني احدهماصورة مرآة للثاني.
- ويكون التوزيع الفراغي للأحماض الأمينية نسبة إلى تلك الموجودة فى مركب L - أو D - جليسر الدهيد حيث تحتل مجموعة الكربوكسيل قمة السلسلة وتوضع مجموعة (NH2) إلى يمين أو يسار التقاطع ، أن جميع الأحماض الا مينية الموجودة في الطبيعة تكون من النوع (L). ماعدا أن هناك عدد من الكائنات المجهرية تكون بروتيناتها من النوع D.
- وبما أن إشارة الدوران النوعي هي صفة فيزيائية فأن أهميتها ليست ضرورية عند مقارنتها D أو L في حالة التوزيع الفراغي. ولقد وجد أن نظام D/L يكون من الصعب تطبيقه في حالات عدم تشابه المجاميع الموجودة حول الكربون الكيرالية مع تلك الموجودة في مركب الجليسر الدهيد .
- وخاصة في حالة و جود أكثر من ذرة كاربون كيرالية وجد كل من أنجولد وبريلوغ صيغة أخرى ذات شمولية أكثر وقواعد أدق لوصف التوزيع الفراغي للمركبات الحاوية على ذرة أو أكثر من الكاربون الكيرالية وسمى بنظام R-S
الخلاصة
- إذا احتوي المركب على ذرة كربون أو أكثر غير متناظرة Asymmetric ( ذرة كربون تحتوى على أربع استبدالات مختلفة ) فالمركب يكون فعالأً بصرياً Optically active كما هو الحال فى السكريات الأحادية والأحماض الأمينية .
- وعليه فعندما تمر حزمة لضوء مستقطب من جهاز مقياس الأستقطاب polarimeter على المحلول فإن شعاع الضوء المستقطب إما يدور يميناً فيكون المركب أيمن الدوران ويرمز له ( + أو D) أو يدور يساراً فيكون أيسر الدوران ويرمز له ( - أوL )
- السكر الثلاثي الألدهيدي جليسرالدهيد توجد به ذرة كربون واحدة غير متماثلة أو غير متناظرة هى ذرة الكربون رقم 2 (نجمه) والتى بإستطاعتها تدوير الضوء المستقطب لذلك يوجد هذا المركب بشكل إيزومرين Stereo isomers هما D ، L
التمييز بين الشكل (L) والشكل (D)
أولاً/ فى السكريات
(1) أذا كانت OH لآخر ذرة كربون كيرالية ناحية اليمين فأن السكر من النوع (D)
(2) أذا كانت OH لآخر ذرة كربون كيرالية ناحية اليسار فأن السكر من النوع (L)
ثانياً/ فى الأحماض الأمينية
(1) إذا كانت مجموعة الأمين (NH2) ناحية اليمين فأن الحمض الأمينى يكون من النوع (D)
(2) إذا كانت مجموعة الأمين (NH2) ناحية اليمين فأن الحمض الأمينى يكون من النوع (L)
