Racemisch mengsel
Een racemisch mengsel (of racemaat) is een mengsel van gelijke delen van optische isomeren (spiegelbeelden van dezelfde stof). Racemische mengsels zijn zelf niet optisch actief en worden met DL en/of ± weergegeven. Bijvoorbeeld L(+)-wijnsteenzuur en D(-)-wijnsteenzuur vormt het racemaat DL(±)-wijnsteenzuur.
Optische isomeren hebben gelijke chemische en fysische eigenschappen maar in reacties met andere optische isomeren zijn de eigenschappen soms totaal verschillend. Vooral in de biochemie is dit van groot belang. Vandaar dat het van belang kan zijn om racemische mengsels te voorkomen of te scheiden.
Inhoud |
[bewerk] Geschiedenis
COOH
|
HO-C-H
|
H-C-OH
|
COOH
D(-)-
wijnsteenzuur
|
HOOC
|
H-C-OH
|
HO-C-H
|
HOOC
L(+)-
wijnsteenzuur
|
Het eerste racemaat werd gevonden door Louis Pasteur. Het was een mengsel van de twee isomeren van (zouten van) wijnsteenzuur. In 1848 bemerkte hij dat kristallen uit wijn optische isomerie vertoonden, maar synthetische wijnsteenzuur niet. Hij slaagde erin om kristallen van synthetische wijnsteenzuur onder een microscoop met behulp van een pincet te verdelen in twee even grote porties optische isomeren. Hij concludeerde dat natuurlijke wijnsteenzuur chiraal is en dat synthetisch wijnsteenzuur een mengsel is gelijke delen spiegelbeeldige isomeren.
[bewerk] Scheiden van isomeren
Voor scheiden van een racemisch mengsel in zijn isomeren noemt men resolutie. Men kan een racemisch mengsel bijvoorbeeld scheiden via de volgende methoden.
- Scheiding als diastereomeer. Door reactie van het mengsel met een chiraal zuiver reagens ontstaan 2 diastereomeren met verschillende chemische en fysische eigenschappen. Vergelijk dit met een verzameling linker- en rechter-handschoenen in combinatie met een rechterhand. De diastereomeren zijn door hun verschillende eigenschappen eenvoudiger te scheiden.
- Kinetische resolutie. Bij een reactie van het mengsel met een chiraal zuiver reagens (zoals hierboven) kan door verschil in reactiesnelheden één van de isomeren wel en de andere niet (of in mindere mate) omgezet worden in het reactieproduct. Eén vrijwel zuiver vorm blijft achter.
- Kinetische resolutie met behulp van een katalysator. Bij een reactie van het mengsel met een reagens met behulp van een chirale katalysator wordt eveneens één van de isomeren omgezet in het reactieproduct.
Veel gebruikte reacties zijn zuur-base reacties, die na scheiding eenvoudig teruggedraaid kunnen worden waardoor de oorspronkelijke zuren en basen optisch zuiver verkregen worden.
[bewerk] Kristallisatie
Er zijn 3 manieren waarop racemische oplossingen kunnen kristalliseren.H.W.B. Bakhuis Roozeboom heeft in 1899 deze 3 manieren beschreven.
- Conglomeraat (of racemisch mengsel). Een conglomeraat bestaat uit aparte kristallen van zuivere enantiomeren. Deze vorm komt echter maar bij weinig verbindingen voor.
- Racemische verbinding. De beide enantiomeren ordenen zich paarsgewijs in een verhouding van 1:1 in dezelfde kristallen. De meerderheid van alle verbindingen kristalliseert op deze manier
- Pseudoracemaat. De beide enantiomeren kristalliseren willekeuring. Ook deze vorm komt zelden voor.
[bewerk] Racemisatie
Racemisatie kan optreden door niet-stereospecifieke chemische reacties, maar ook bij verhoogde temperaturen of onder invloed van licht.
Afhankelijk van het mechanisme van chemische reacties kan er wel of geen racemisatie optreden. Bijvoorbeeld bij SN2-reacties vindt geen racemisatie plaats maar bij SN1-reacties wel.
