En química, la quiralidad axial es un caso especial de quiralidad en el que una molécula contiene dos pares de grupos químicos en una disposición no plana alrededor de un eje de quiralidad de modo que la molécula no es superponible en su imagen especular. [1] [2] El eje de quiralidad (o eje quiral ) suele estar determinado por un enlace químico que está restringido contra la rotación libre ya sea por impedimento estérico de los grupos, como en compuestos de biarilo sustituidos como BINAP , o por rigidez torsional de los enlaces, como en los dobles enlaces C=C en alenos como el ácido glutínico . La quiralidad axial se observa más comúnmente en compuestos de biarilo sustituidos en los que la rotación alrededor del enlace arilo-arilo está restringida, por lo que da como resultado atropisómeros quirales , como en varios bifenilos orto-sustituidos y en binaftilos como BINAP .
La quiralidad axial difiere de la quiralidad central (quiralidad puntual) en que la quiralidad axial no requiere un centro quiral como un átomo de carbono asimétrico , la forma más común de quiralidad en compuestos orgánicos . El enlace al carbono asimétrico tiene la forma Cabcd donde a, b, c y d deben ser grupos distintos. Los alenos tienen la forma abC=C=Ccd y los grupos no necesitan ser todos distintos siempre que los grupos en cada par sean distintos: abC=C=Cab es suficiente para que el compuesto sea quiral, como en el ácido penta-2,3-dienodioico . De manera similar, los atropisómeros quirales de la forma abC−Ccd pueden tener algunos grupos idénticos ( abC−Cab ), como en BINAP.
Los enantiómeros de compuestos quirales axiales suelen recibir las etiquetas estereoquímicas ( R a ) y ( S a ), [1] a veces abreviadas ( R ) y ( S ). [3] Las designaciones se basan en las mismas reglas de prioridad de Cahn-Ingold-Prelog utilizadas para los estereocentros tetraédricos. [3] El eje quiral se ve de frente y se clasifican los dos sustituyentes "cercanos" y dos "lejanos" en la unidad axial, pero con la regla adicional de que los dos sustituyentes cercanos tienen mayor prioridad que los lejanos. [4]
La quiralidad de una molécula que tiene una geometría helicoidal, de hélice o en forma de tornillo se denomina helicidad [5] o quiralidad helicoidal . [6] [7] El eje del tornillo o el eje de simetría principal D n o C n se considera el eje de la quiralidad. Algunas fuentes consideran que la quiralidad helicoidal es un tipo de quiralidad axial, [7] y otras no. [6] [8] La IUPAC no se refiere a la helicidad como un tipo de quiralidad axial. [5] [1]
Los enantiómeros que tienen helicidad pueden etiquetarse usando la notación de prefijo ( P ) ("más") o Δ (del latín dexter , "derecha") para una hélice dextrógira, y ( M ) ("menos") o Λ (del latín levo , "izquierda") para una hélice levógira. [5] [3] [9] La terminología P / M o Δ/Λ se usa particularmente para moléculas que realmente se parecen a una hélice, como los helicenos . Esta notación también se puede aplicar a estructuras no helicoidales que tienen quiralidad axial considerando la orientación helicoidal de las clasificaciones de grupos de Cahn-Ingold-Prelog de los grupos "frontales" en comparación con los "posteriores", cuando se ven desde cualquier dirección a lo largo del eje.
Eje quiral. La estructura se considera como un tetraedro alargado y se observa a lo largo del eje; no importa desde qué extremo se observe; el par de ligandos más cercano recibe las dos primeras posiciones en el orden de preferencia.