Prochiralità: differenze tra le versioni

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La '''prochiralità''' in chimica è la proprietà geometrica di una molecola achirale di diventare [[chiralità (chimica)|chirale]] in un singolo passaggio; in biochimica è invece la proprietà di una molecola achirale di agire asimmetricamente con siti attivi asimmetrici.<ref>{{Cita libro|titoloname=I principi di biochimica di Lehninger}}"goldbook.iupac.org">https://goldbook.iupac.org/html/P/P04859.html</ref>.

[[File:Acetaldehyde prochiral faces.png|frame|right|A seconda di quale faccia prochirale sia attaccata dello ione idruro si ha l'enantiomero R o S]]

Una molecola achirale è definita prochirale se essa può essere trasformata in una molecola chirale cambiando un atomo o un gruppo di atomi. Ad esempio, se sostituendo prima uno poi l'altro [[idrogeno]] di un gruppo [[Metandiile|metilenico]] di una molecola con [[deuterio]] si ottengono due nuove molecole che sono l'una l'immagine speculare dell'altra, la molecola è prochirale. Gli atomi o gruppi di atomi che, se sostituiti con un altro atomo o gruppo achirale, portano alla formazione di [[Enantiomero|enantiomeri]] vengono detti '''enantiotopici'''. Se la sostituzione porta alla formazione di [[diastereoisomero|diastereoisomeri]] gli atomi o gruppi di atomi sono '''diastereotopici''', ma la molecola non è prochirale. Atomi o gruppi che sostituiti portano alla formazione di stereoisomeri sono detti '''eterotopici''', mentre se la sostituzione non porta alla formazione di [[Stereoisomero|stereoisomeri]], la molecola non è prochirale ed i gruppi sono detti '''omotopici'''.

La '''prochiralità''' in chimica è la proprietà di una molecola achirale di diventare [[chiralità (chimica)|chirale]] in un singolo passaggio; in biochimica è invece la proprietà di una molecola achirale di agire asimmetricamente con siti attivi asimmetrici<ref>{{Cita libro|titolo=I principi di biochimica di Lehninger}}</ref>.

Questo passaggio può essere la sostituzione o l'addizione di un [[atomo]] o di un gruppo di atomi alla molecola. Ad esempio se sostituendo in un -CH₂- di una molecola prima uno poi l'altro [[idrogeno]] con [[deuterio]] si ottengono due molecole tali che una è l'immagine speculare non sovrapponibile dell'altra allora la molecola è prochirale.

Il termine prochirale si applica anche a molecole achirali che contengono un sistema trigonale, come un [[Chetoni|chetone]] o un [[Alcheni|alchene]], che possono essere trasformate in molecole chirali tramite addizione di un atomo o un gruppo di atomi achirale<ref name="goldbook.iupac.org" />. Le facce di questo gruppo trigonale sono dette '''prochirali''' e sono '''eterotopiche'''. Se l'addizione porta alla formazione di due diastereoisomeri, le facce sono '''diastereotopiche'''.

==Esempi==

[[File:EthaneEthanol prochiral hydrogensprochirality.pngsvg|frame|right|sostituendo prima uno poi l'altro idrogeno al C-2 dell'etanolo con deuterio si ottengono due enantiomeri.]]

* LaL'ipotetica sostituzione prima di uno poi dell'altro degli idrogeni legati al C(2) dell'[[1,3-propandiolo]] con [[deuterio]], un [[eteroatomi|eteroatomo]] o un gruppo achirale genera due molecole sovrapponibili (omomeri), cioè due molecole uguali. La molecola non è prochirale ed i due idrogeni si dicono '''omotopici'''.

* La riduzione della [[formaldeide]] a [[metanolo]] non genera alcun stereoisomero, quindi le facce della formaldeide sono '''omotopiche'''.

* LaL'analoga stessaipotetica sostituzione effettuata suglidegli idrogeni legati al C(1) nell'[[etanolo]] con deuterio porta alla formazione di due [[enantiomero|enantiomeri]]. La molecola è prochirale, i due idrogeni si dicono '''eterotopici''' e più precisamentesono '''enantiotopici'''. Se la sostituzione avesse portato alla formazione di [[diastereoisomero|diastereoisomeri]] gli idrogeni sarebbero stati '''diastereotopici'''. I due idrogeni vengono indicati con H_R e H_S a seconda che la sostituzione con deuterio (per non alterare l'ordine di priorità) porti in quello [[elemento stereogenico|stereocentro]] una configurazione di tipo R o S.

* LLa riduzione dell'[[acetaldeide]] è una molecola planare. La riduzione con litio alluminio deuteroidruro (LiAlD₄) porta alla formazione di un [[alcoli|alcol]] di formula CH₃CHDOD. A seconda di quale faccia '''enantiotopica''' sia attaccata dall'atomo di deuterio si può avere uno stereoisomero R o S. In questo caso si parla di '''facce prochirali''.

*Nel [[ciclo di Krebs]] l'acido citrico reagisce asimmetricamente con l'[[aconitasi]], spostando l'ossidrile sul carbonio che deriva dall'ossalacetato e mai su quello che deriva dall'acetato. Ciò è supportato da verifiche sperimentali con il ¹⁴C.

*

== Conseguenze ==

Due atomi eterotopici di una molecola prochirale in un ambiente achirale sono indistinguibili ed hanno la stessa reattività.

[[File:Ethane prochiral hydrogens.png|frame|right|sostituendo prima uno poi l'altro idrogeno al C-2 dell'etanolo con deuterio si ottengono due enantiomeri.]]

* I due idrogeni legati al C-1 dell'etanolo danno all'[[Risonanza magnetica nucleare|NMR]] un unico segnale. Se invece si aggiunge un reagente di shift chirale, l'intorno dei due protoni cambia e i [[sostituente|sostituenti]] enantiotopici diventano distinguibili, facendo parte di un complesso chirale.

* [[ossidazione|Ossidando]] l'etanolo ad acetaldeide con un reagente achirale non si ha la rimozione preferenziale di uno o dell'altro idrogeno.

* Facendo reagire l'acetaldeide deuterata al C-1 con sodio boro idruroboroidruro in ambiente achirale, si ottiene un [[racemo (chimica)|racemo]], quindi lo [[ione]] [[idruro]] attacca indistintamente le due facce prochirali.

*L'[[enzima]] [[alcol deidrogenasi]] [[catalizzatore|catalizza]] sia l'ossidazione dell'etanolodi [[alcoli]] ad [[acetaldeidealdeidi]] sia la [[riduzione (chimica)|riduzione]] dell'acetaldeide ad etanoloinversa. L'intorno chimico della reazione è in questo caso il sito attivo dell'enzima che è chirale: nell'ossidazione dell'etanoloalcol si ha la rimozione selettiva di uno solo dei due idrogeni prochiralienantiotopici, allo stesso modomentre nella riduzione dell'acetaldeidealdeide si ha l'attacco selettivo dell'idrogenoidruro su una sola delle due facce prochirali, dando origine preferenzialmente ad un solo enantiomero.

==Note==

Due atomi eterotopici di una molecola prochirale in un ambiente achirale sono indistinguibili ed hanno la stessa reattività. Ad esempio i due idrogeni legati al C-1 dell'etanolo danno all'[[Risonanza magnetica nucleare|NMR]] un unico segnale composto da quattro picchi [[ossidazione|ossidando]] l'etanolo ad acetaldeide non si ha la rimozione preferenziale di uno o dell'altro idrogeno.

<references/>

Facendo reagire l'acetaldeide deuterata al C-1 con sodio boro idruro in ambiente achirale, si ottiene un [[racemo (chimica)|racemo]], quindi lo [[ione]] [[idruro]] attacca indistintamente le due facce prochirali.

L'[[enzima]] [[alcol deidrogenasi]] [[catalizzatore|catalizza]] sia l'ossidazione dell'etanolo ad [[acetaldeide]] sia la [[riduzione (chimica)|riduzione]] dell'acetaldeide ad etanolo. L'intorno chimico della reazione è in questo caso il sito attivo dell'enzima che è chirale: nell'ossidazione dell'etanolo si ha la rimozione di uno solo dei due idrogeni prochirali, allo stesso modo nella riduzione dell'acetaldeide si ha l'attacco dell'idrogeno su una sola delle due facce prochirali.

== Voci correlate ==

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* [[Stereochimica]]

* [[Enantiomero]]

== Collegamenti esterni ==

* {{cita web|http://www.iupac.org/goldbook/P04859.pdf|Definizione IUPAC|lingua=en}}

{{Stereochimica}}