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 se puede superponer en su imagen especular. [1] [2] El eje de quiralidad (o eje quiral ) generalmente está determinado por un enlace químico que está restringido contra la libre rotación 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 los 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 se diferencia 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 los compuestos orgánicos . El enlace al carbono asimétrico tiene la forma Cabcd donde a, b, cyd deben ser grupos distintos. Los alenos tienen la forma abC=C=Ccd y no es necesario que todos los grupos sean distintos siempre que los grupos de cada par sean distintos: abC=C=Cab es suficiente para que el compuesto sea quiral, como en penta-2,3-dienodioico. ácido . 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 axialmente quirales generalmente reciben 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 los dos sustituyentes "cercanos" y los dos "lejanos" de la unidad axial están clasificados, 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 en forma de hélice, hélice o tornillo se llama helicidad [5] o quiralidad helicoidal . [6] [7] El eje del tornillo o el eje de simetría del principio D n o C n se considera el eje de quiralidad. Algunas fuentes consideran la quiralidad helicoidal como 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 derecha, y ( M ) ("menos") o Λ (latín levo). , "izquierda") para una hélice izquierda. [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 los grupos 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 ve a lo largo del eje; es indiferente desde qué extremo se mira; el par de ligandos más cercano recibe las dos primeras posiciones en el orden de preferencia