متماثل فراغي

المتماثلات الفراغية التي هي أيضًا متماثلات فراغية
دي -ثريوز	د -إريثروس

في الكيمياء الفراغية ، تُعدّ المتصاوغات الفراغية (أو المتصاوغات المتماثلة ) نوعًا من المتصاوغات الفراغية . ^{[ 1 ]} تُعرَّف المتصاوغات الفراغية بأنها متصاوغات فراغية غير متطابقة، وليست صورًا معكوسة. لذا، فهي تحدث عندما يكون لمتصاوغين فراغيين أو أكثر لمركب ما تكوينات مختلفة عند مركز فراغي واحد أو أكثر (وليس جميعها) من المراكز الفراغية المتكافئة (المرتبطة) ، ولا تُشكّل صورًا معكوسة لبعضها البعض. ^{[ 2 ]} عندما يختلف متصاوغان فراغيان عن بعضهما البعض عند مركز فراغي واحد فقط، يُطلق عليهما اسم المتصاوغات المتماثلة . يُنتج كل مركز فراغي تكوينين مختلفين، وبالتالي يزيد عدد المتصاوغات الفراغية عادةً بمقدار الضعف.

تختلف المتصاوغات الفراغية عن المتصاوغات المرآتية في أن الأخيرة عبارة عن أزواج من المتصاوغات الفراغية التي تختلف في جميع مراكزها الفراغية، وبالتالي فهي صور معكوسة لبعضها البعض. ^{[ 3 ]} كما أن المتصاوغات المرآتية لمركب يحتوي على أكثر من مركز فراغي واحد هي أيضًا متصاوغات فراغية للمتصاوغات الفراغية الأخرى لهذا المركب التي لا تمثل صورتها المعكوسة (أي باستثناء المتصاوغ المرآتي المقابل). تتميز المتصاوغات الفراغية بخصائص فيزيائية مختلفة (على عكس معظم خصائص المتصاوغات المرآتية) وغالبًا ما تختلف في تفاعليتها الكيميائية .

لا تختلف المتصاوغات الفراغية في الخصائص الفيزيائية فحسب، بل تختلف أيضًا في التفاعل الكيميائي - أي كيفية تفاعل المركب مع المركبات الأخرى. على سبيل المثال، يُعدّ كل من الجلوكوز والجلاكتوز متصاوغين فراغيين. ورغم تساويهما في الوزن الجزيئي، إلا أن الجلوكوز أكثر استقرارًا من الجلاكتوز. هذا الاختلاف في الاستقرار يجعل الجلاكتوز يُمتصّ أسرع قليلًا من الجلوكوز في جسم الإنسان. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

الانتقائية الفراغية هي تفضيل تكوين متصاوغ فراغي واحد أو أكثر على الآخر في التفاعلات العضوية . وبشكل عام، تُعزى الانتقائية الفراغية إلى التفاعلات الالتوائية والفراغية في المركز الفراغي الناتجة عن اقتراب الكواشف المحبة للإلكترونات من المركز الفراغي أثناء التفاعل. ^{[ 6 ]}

عندما تكون الرابطة الأحادية بين المركزين حرة الدوران، تصبح مصطلحات cis/trans غير صالحة. يُستخدم مصطلحا syn و anti على نطاق واسع لتمييز المتصاوغات الفراغية على الروابط المهجنة sp³ في جزيء مفتوح السلسلة . اقترح ماساموني هذه المصطلحات التي تعمل حتى لو لم تكن المجموعات مرتبطة بذرات كربون متجاورة. كما أنها تعمل بغض النظر عن أولويات CIP . يصف syn المجموعات على نفس الوجه، بينما يصف anti المجموعات على وجهين متقابلين. ينطبق هذا المفهوم فقط على إسقاط Zigzag. تصف هذه المصطلحات الكيمياء الفراغية النسبية فقط، وليست الكيمياء الفراغية المطلقة. جميع المتصاوغات متطابقة.

لا تزال البادئتان القديمتان ثريو وإريثرو شائعتين الاستخدام لتمييز المتصاوغات الفراغية . في حالة السكريات، عند رسمها في إسقاط فيشر، يحتوي متصاوغ إريثرو على بديلين متطابقين على نفس الجانب، بينما يحتوي متصاوغ ثريو على بديلين متقابلين. ^{[ 7 ]} عند رسمها كسلسلة متعرجة، يحتوي متصاوغ إريثرو على بديلين متطابقين على جانبين مختلفين من المستوى (مضاد). تُشتق هذه الأسماء من الألدوزات الرباعية الكربون المتماثلة فراغيًا إريثروس وثريوز . لا يُنصح باستخدام هذه البادئات بشكل عام لأنه غالبًا ما يصعب تحديد كيفية تطبيق تعريفاتها على مركبات معينة. ^{[ 8 ]} ومع ذلك، يمكن للبادئات أن تصف بشكل مفيد التكوين النسبي لمركب له الخصائص التالية: يحتوي على أربع ذرات كربون على الأقل، اثنتان من ذرات الكربون هذه بالضبط هي مراكز فراغية ، المراكز الفراغية متجاورة، ويمكن تصنيف البديلين على كل مركز فراغي بوضوح على أنهما "أكبر" (عادةً ما تكون ذرة غير متجانسة مثل N أو O أو S) و"أصغر" (عادةً H).

الثريتول والإريثريتول كلاهما كحولات سكرية رباعية الكربون . الإريثريتول غير متماثل (له على الأقل شكل فراغي واحد بمستوى أو مركز تناظر)، بينما الثريتول متماثل. من الوسائل المفيدة لتذكر الفرق في اللغة الإنجليزية أن كلمتي "ثريتول" و"كيرال" تبدآن بحروف ساكنة، بينما كلمتي "إريثريتول" و"أشيرال" تبدآن بحروف متحركة.

مركب ثريو آخر هو الثريونين ، وهو أحد الأحماض الأمينية المشفرة بواسطة الحمض النووي DNA . أما نظيره الإريثرو، وهو الألوثريونين ، فلا يُشفر بواسطة الحمض النووي DNA وهو نادر جدًا في الطبيعة.

L- ثريونين (2S ، 3R ) و D- ثريونين ( 2R ، 3S )

L- ألوثرونين ( 2S ،3S ) و D- ألوثرونين ( 2R ، 3R )

في تفاعلات إضافة الألكين ، تعطي الإضافة المتزامنة إلى الألكين المتحول، أو الإضافة المضادة إلى الألكين المتماثل، منتجًا ثريو، بينما تعطي الإضافة المتزامنة إلى الألكين المتماثل، أو الإضافة المضادة إلى الألكين المتحول، منتجًا إريثرو.

إذا احتوى جزيء ما على مركزين غير متماثلين، فإنه يوجد ما يصل إلى أربعة تكوينات ممكنة، ولا يمكن أن تكون جميعها صورًا معكوسة غير قابلة للتراكب. وتتزايد احتمالات المتصاوغات المختلفة مع إضافة المزيد من المراكز الفراغية إلى الجزيء. بشكل عام، يمكن تحديد عدد المتصاوغات الفراغية لجزيء ما بحساب 2^ ⁿ ، حيث n  =  عدد المراكز الكيرالية في الجزيء. ينطبق هذا باستثناء الحالات التي يكون فيها للجزيء أشكال ميزو . هذه المركبات الميزو هي جزيئات تحتوي على مراكز فراغية ، ولكنها تمتلك مستوى تناظر داخليًا يسمح بتراكبها على صورتها المعكوسة. لا يمكن اعتبار هذه التكوينات المتكافئة متصاوغات فراغية. ^{[ 9 ]}

عندما n = 3، يوجد ثمانية متصاوغات فراغية. من بينها، أربعة أزواج من المتصاوغات المرآتية: R,R,R و S,S,S؛ و R,R,S و S,S,R؛ و R,S,S و S,R,R؛ و R,S,R و S,R,S. يوجد عدد أكبر بكثير من أزواج المتصاوغات غير المرآتية، لأن كل تكوين من هذه التكوينات يُعد متصاوغًا غير مرآتي بالنسبة إلى كل تكوين آخر باستثناء نظيره المرآتي (على سبيل المثال، R,R,R هو متصاوغ غير مرآتي لـ R,R,S؛ و R,S,R؛ و R,S,S). عندما n = 4، يوجد ستة عشر متصاوغًا فراغيًا، أو ثمانية أزواج من المتصاوغات المرآتية. تُعد أزواج المتصاوغات المرآتية الأربعة من الألدوبنتوزات وأزواج المتصاوغات المرآتية الثمانية من الألدوهكسوزات (مجموعات فرعية من السكريات الخماسية والسداسية الكربون) أمثلة على مجموعات من المركبات التي تختلف بهذه الطريقة.

تُعتبر متصاوغات الرابطة المزدوجة دائمًا متصاوغات فراغية، وليست متصاوغات ضوئية. ويمكن أن تحدث المتصاوغات الفراغية أيضًا عند الرابطة المزدوجة ، حيث تُعطي المواضع النسبية للمجموعات البديلة (cis و trans) متصاوغين غير قابلين للتطابق. كما أن العديد من المتصاوغات التشكيلية هي متصاوغات فراغية أيضًا.

في حالة حدوث التماثل الفراغي عند الرابطة المزدوجة، يتم استخدام EZ ، أو entgegen و zusammen ( بالألمانية)، في تسمية الألكينات . ^{[ 10 ]}

كما ذُكر سابقًا، لا يمتلك متصاوغان فراغيان نفس الخصائص الكيميائية. تُستغل هذه المعلومة في التخليق الكيرالي لفصل خليط من المتصاوغات المرآتية. هذا هو المبدأ الأساسي للفصل الكيرالي . بعد تحضير المتصاوغات الفراغية، يتم فصلها بواسطة الاستشراب أو إعادة التبلور . لاحظ أيضًا مثال الكيمياء الفراغية لتكوين الكيتون من الإينولات والإينولات .

• قواعد كان-إنجولد-بريلوغ للأولوية في التسمية.