إسقاط فيشر

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
إسقاط فيشر لـ D- جليسرالدهيد .
إسقاط جزيء رباعي الأوجه على سطح مستوٍ.
تصور إسقاط فيشر.

في الكيمياء ، يُعدّ إسقاط فيشر ، الذي ابتكره إميل فيشر عام 1891، تمثيلاً ثنائي الأبعاد لجزيء عضوي ثلاثي الأبعاد عن طريق الإسقاط . وقد اقتُرحت إسقاطات فيشر في الأصل لتصوير الكربوهيدرات ، مثل السكريات ، واستُخدمت بشكل خاص في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية . والغرض الرئيسي من إسقاطات فيشر هو تصوير الجزيئات الكيرالية والتمييز بين زوج من المتماثلات الضوئية . [ 1 ] يُنصح بتجنب استخدام إسقاطات فيشر في المواد غير الكربوهيدراتية، لأن هذه الرسومات غامضة ويمكن الخلط بينها بسهولة وأنواع أخرى من الرسومات.

الاتفاقيات

إسقاط فيشر باستخدام ذرات الكربون
إسقاط فيشر بدون ذرات الكربون
إسقاط ناتا
ثلاثة إسقاطات مختلفة لنفس الجزيء (D- جلوكوز )

تُصوَّر جميع الروابط بخطوط أفقية أو رأسية. تُصوَّر سلسلة الكربون رأسيًا، وقد لا تُمثَّل ذرات الكربون أحيانًا بأحرف، بل بمركز تقاطع الخطوط (انظر الشكل أعلاه). يكون اتجاه سلسلة الكربون بحيث تكون ذرة الكربون الأولى (C1) في الأعلى. [ 2 ] في الألدوز ، C1 هي ذرة الكربون في مجموعة الألدهيد ؛ وفي الكيتوز ، C1 هي ذرة الكربون الأقرب إلى مجموعة الكيتون ، والتي توجد عادةً عند C2. [ 3 ]

الطريقة الصحيحة لعرض إسقاط فيشر هي توجيه الجزيء عموديًا بالنسبة لسلسلة الكربون، بحيث تشير جميع الروابط الأفقية نحو المشاهد، بينما تشير جميع الروابط الرأسية بعيدًا عنه. [ 4 ] يمكن تدوير الجزيئات ذات الشكل الرباعي الأوجه البسيط بسهولة في الفضاء لتحقيق هذا الشرط (انظر الأشكال). تُنشأ إسقاطات فيشر عادةً بدءًا من تمثيل على شكل حامل منشار. وللقيام بذلك، يجب تدوير جميع الروابط المتصلة بذرات الكربون في السلسلة الرئيسية بحيث تُظهر إسقاطات نيومان الناتجة شكلًا محجوبًا . [ 2 ] ثم توضع سلسلة الكربون عموديًا لأعلى مع توجيه جميع الروابط الأفقية نحو المشاهد. [ 2 ] أخيرًا، توضع الروابط المتصلة بذرات الكربون في السلسلة الرئيسية التي لا تواجه المشاهد في الوضع الرأسي لإسقاط فيشر، بينما توضع تلك التي تواجه المشاهد في الوضع الأفقي. [ 4 ] يمثل كل تقاطع بين خط أفقي وخط رأسي على إسقاط فيشر ذرة كربون في سلسلة الكربون الرئيسية. [ 2 ]

تُعدّ إسقاطات فيشر تمثيلات فعّالة للتكوين الجزيئي ثلاثي الأبعاد في بعض الحالات. على سبيل المثال، يمتلك سكر أحادي يحتوي على ثلاث ذرات كربون ( تريوز )، مثل D- جليسرالدهيد الموضح أعلاه، شكلاً رباعي الأوجه، حيث تقع ذرة الكربون C2 في مركزه، ويمكن تدويره في الفضاء بحيث تكون سلسلة الكربون عمودية مع وجود ذرة الكربون C1 في الأعلى، وتكون الروابط الأفقية التي تربط C2 بالهيدروجين والهيدروكسيد مائلة باتجاه المشاهد.

مع ذلك، عند إنشاء إسقاط فيشر لسكر أحادي يحتوي على أكثر من ثلاث ذرات كربون، لا توجد طريقة لتوجيه الجزيء في الفراغ بحيث تكون جميع الروابط الأفقية مائلة نحو المشاهد. بعد تدوير الجزيء بحيث تكون الروابط الأفقية مع ذرة الكربون الثانية (C2) مائلة نحو المشاهد، فإن الروابط الأفقية مع ذرة الكربون الثالثة (C3) ستكون عادةً مائلة بعيدًا. لذا، بعد رسم الروابط مع ذرة الكربون الثانية (C2)، وقبل رسم الروابط مع ذرة الكربون الثالثة (C3)، يجب تدوير الجزيء في الفراغ بمقدار 180 درجة حول محوره الرأسي. قد يلزم إجراء المزيد من عمليات التدوير المماثلة لإكمال الرسم.

هذا يعني أن إسقاط فيشر، في معظم الحالات، لا يُمثل بدقة التكوين ثلاثي الأبعاد الفعلي للجزيء. يُمكن اعتباره إسقاطًا لنسخة مُعدّلة من الجزيء، مُلتوية بشكل مثالي على مستويات متعددة على طول هيكله الأساسي. على سبيل المثال، جزيء مفتوح السلسلة من D- جلوكوز، إذا تم تدويره بحيث تكون الروابط الأفقية مع ذرة الكربون الثانية (C2) مائلة نحو المُشاهد، فإن الروابط مع ذرتي الكربون الثالثة (C3) والخامسة (C5) ستكون مائلة بعيدًا عن المُشاهد، وبالتالي لن يتطابق إسقاطه الدقيق مع إسقاط فيشر. وللحصول على تمثيل أكثر دقة لجزيء مفتوح السلسلة، يُمكن استخدام إسقاط ناتا .

وفقًا لقواعد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) ، يُفضّل رسم جميع ذرات الهيدروجين بشكل صريح؛ وعلى وجه الخصوص، يجب أن تظهر ذرات الهيدروجين في المجموعة الطرفية للكربوهيدرات. [ 5 ] في هذا الصدد، يختلف إسقاط فيشر عن الصيغ الهيكلية .

الكيرالية

يمكن وصف الجزيئات الكيرالية بأنها جزيئات تحتوي على مجموعة من المتصاوغات الفراغية، أو المتصاوغات المرآتية اليمنى واليسرى . وكما عرّفها اللورد كلفن ، فإن الجزيء يتمتع بالكيرالية "إذا لم يكن من الممكن جعل صورته في مرآة مستوية، في الحالة المثالية، تتطابق مع صورته". بعبارة أخرى، الجزيء الكيرالي غير متماثل بمعنى أن صورته المرآتية لن تكون نسخة طبق الأصل منه. [ 6 ] تُعدّ الكيرالية أساسية في العديد من المجالات، مثل تطوير الأدوية، حيث قد يُسبب أحد المتصاوغات المرآتية للدواء آثارًا جانبية خطيرة، بينما يُخفف الآخر من المرض. [ 7 ] وهذا مهم في سياق إسقاطات فيشر، إذ تُعدّ الكيرالية عاملًا مهمًا يجب مراعاته عند رسمها وقراءتها. ومن أهم مزايا هذا النموذج سهولة تفسير الكيرالية بناءً على اتجاه البدائل. قد تؤدي التغييرات الطفيفة في تنسيق هذه النماذج إلى تفسير الكيمياء الفراغية بشكل مختلف، مما يعني أن الجزيء قد تم تمثيله بشكل غير صحيح. توفر إسقاطات فيشر المساعدة في تصور الكيرالية وكذلك مكان توجيه البدائل داخل الفضاء، وهذا هو السبب في أن تطبيقها يمكن أن يكون مفيدًا للكثيرين.

الكيرالية من الإسقاط

يُعدّ تحديد الكيرالية باستخدام إسقاطات فيشر مماثلاً عمليًا للطريقة القياسية. ويكمن الاختلاف الرئيسي في ميزة إسقاطات فيشر في توضيح اتجاه المجموعات البديلة باستخدام الخطوط الرأسية والأفقية. وبما أن اتجاه هذه الجزيئات معروف مسبقًا، فيمكن تمثيله بشكل صحيح باستخدام الخطوط المائلة والمتقطعة عند الحاجة. بعد ذلك، تُصنّف أولوية كل مجموعة مرتبطة بذرة الكربون، ويُحدد اتجاه الكيرالية بالطريقة القياسية. [ 8 ] على الرغم من عدم وجود فرق جوهري في عملية تحديد الكيرالية نفسها، فإن إسقاطات فيشر تُتيح تصورًا أفضل لمواقع المجموعات البديلة في الفراغ، مما يُسهّل تحديد الكيرالية S أو R بناءً على هذا النموذج . في بعض الحالات، قد يكون من المفيد رسم إسقاط فيشر لجزيء أكبر لتصور وتحديد اتجاه كيرالية ذرة كربون معينة.

نماذج أخرى

تُعدّ إسقاطات هاوورث نظامًا كيميائيًا مشابهًا يُستخدم لتمثيل السكريات في شكلها الحلقي. تُكافئ المجموعات الموجودة على الجانب الأيمن من إسقاط فيشر تلك الموجودة أسفل مستوى الحلقة في إسقاطات هاوورث. [ 9 ] يجب عدم الخلط بين إسقاطات فيشر وبنى لويس ، التي لا تحتوي على أي معلومات حول الهندسة ثلاثية الأبعاد . تُعدّ إسقاطات نيومان نظامًا آخر يُمكن استخدامه، حيث تُظهر بنية الجزيء في حالات التشكيل المتناوبة أو المتراكبة . [ 10 ] يُساعد استخدام الرموز المائلة والمتقطعة في توضيح الكيمياء الفراغية داخل جزيء مُحدد.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جريجرسن إي. "إسقاط فيشر | التعريف والحقائق" . موسوعة بريتانيكا . تم الاسترجاع في 17 نوفمبر 2022 .
  2. 1 2 3 4 مورينو، ل. ف. (يناير 2012). "فهم إسقاط فيشر وتحويل تمثيل الخط الزاوي". مجلة التعليم الكيميائي . 89 (1): 175-176 . Bibcode : 2012JChEd..89..175M . doi : 10.1021/ed101011c . ISSN 0021-9584 . 
  3. ↑ وولفرام إم إل وآخرون (لجنة التسمية التابعة لقسم كيمياء الكربوهيدرات في الجمعية الكيميائية الأمريكية واللجنة البريطانية لتسمية الكربوهيدرات [لجنة فرعية تابعة للجنة المنشورات في الجمعية الكيميائية (لندن)]) (فبراير 1963). "قواعد تسمية الكربوهيدرات". مجلة الكيمياء العضوية . 28 (2): 281-291 . doi : 10.1021/jo01037a001 . ISSN 0022-3263 .  
  4. 1 2 هانت الأول (2022). "الفصل 3: تشكيلات الألكانات والألكانات الحلقية" . تم الاسترجاع في 16 نوفمبر 2022 .
  5. ↑ بريشر، ج. (يناير 2006). "التمثيل البياني للتكوين الفراغي (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2006)" (ملف PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 78 (10): 1897-1970 (1933-1934). doi : 10.1351/pac200678101897 . S2CID 97528124 . 
  6. ↑ دورينغ أ، أوشاكوفا إي، روغاش أ.ل. (مارس 2022). "نقاط الكربون الكيرالية: التركيب، والخصائص البصرية، والتطبيقات الناشئة" . الضوء : العلوم والتطبيقات . 11 (1): 75. Bibcode : 2022LSA....11...75D . doi : 10.1038/s41377-022-00764-1 . PMC 8964749. PMID 35351850 .  
  7. ↑ هوت إيه جيه، أوغرادي جيه (يناير 1996). "الكيرالية الدوائية: دراسة لأهمية الكيمياء الفراغية للعوامل المضادة للميكروبات" . مجلة العلاج الكيميائي المضاد للميكروبات . 37 (1): 7-32 . doi : 10.1093/jac/37.1.7 . PMID 8647776 . 
  8. ↑ إبلينغ، جي. أ. (أغسطس 1982). "تحديد التكوين الجزيئي الكيرالي في إسقاطات فيشر". مجلة التعليم الكيميائي . 59 (8): 650. Bibcode : 1982JChEd..59..650E . doi : 10.1021/ed059p650 . ISSN 0021-9584 . 
  9. ↑ ماثيوز سي كيه، فان هولد كيه إي، أهيرن كيه جي (2000). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الثالثة). سان فرانسيسكو، كاليفورنيا: بنجامين كامينغز. ISBN  978-0-8053-3066-3.
  10. ↑ إيلييل إي إل، ويلين إس إتش، ماندر إل إن (1994). الكيمياء الفراغية للمركبات العضوية . نيويورك: وايلي. ISBN 978-0-471-01670-0. OCLC 27642721 .