Ongle melange racemique ou le racémate est un composé de deux énantiomères à parts égales et qui est donc optiquement inactif. Cette activité optique fait référence à la capacité de ses solutions à faire tourner, dans le sens horaire ou antihoraire, un faisceau de lumière polarisée qui les traverse dans une direction..
Un énantiomère a la capacité de faire tourner la lumière polarisée, par exemple, vers la gauche (à gauche), de sorte que sa solution pure sera optiquement active. Cependant, si l'énantiomère qui fait tourner la lumière vers la droite (dextrogyre) commence à y être ajouté, son activité optique diminuera jusqu'à ce qu'elle soit inactivée..
Lorsque cela se produit, on dit qu'il y a des quantités égales d'énantiomères gauche et droit; Si une molécule fait tourner la lumière polarisée vers la gauche, son effet sera immédiatement annulé lorsqu'elle "trébuche" avec une autre molécule qui la fait tourner vers la droite. Et ainsi de suite. Par conséquent, nous aurons un mélange racémique.
La première observation d'énantiomérie a été faite par le chimiste français Louis Pasteur en 1848, qui étudiait un mélange de cristaux énantiomériques d'acide tartrique (appelé à l'époque acide racémique). Cet acide étant issu des raisins utilisés pour l'élaboration des vins, ce mélange a fini par être appliqué de manière générale pour toutes les molécules.
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Tout d'abord, pour qu'il y ait un mélange racémique, il faut qu'il y ait deux énantiomères (généralement), ce qui implique que les deux molécules sont chirales et que leurs images miroir ne sont pas superposables. Une paire de chaussures illustre parfaitement cela: peu importe à quel point vous essayez de superposer la chaussure gauche à droite, elles ne pourront jamais s'adapter..
La chaussure droite, pour dire, dévie la lumière polarisée vers la gauche; tandis que la chaussure gauche le fait vers la droite. Dans une solution hypothétique où les chaussures sont les molécules, s'il n'y a que des chaussures droites et chirales, cela sera optiquement actif. La même chose se produira s'il ne reste que des chaussures en solution.
Cependant, s'il y a mille chaussures gauches mélangées à mille chaussures droites, alors nous avons un mélange racémique, qui est également optiquement inactif, car les écarts subis par la lumière à l'intérieur s'annulent..
Si au lieu de chaussures c'étaient des balles, des objets achiraux, il serait impossible que des mélanges racémiques de ceux-ci existent, car ils ne seraient même pas capables d'exister sous forme de paires d'énantiomères..
Revenant à l'acide tartrique, son mélange racémique a été le premier connu. Dans l'image du haut sont représentés ses deux énantiomères, chacun capable de former des cristaux avec des faces morphologiques «gauche» ou «droite». Pasteur, à l'aide d'un microscope et d'un effort rigoureux, a réussi à séparer ces cristaux énantiomériques les uns des autres..
Les cristaux des énantiomères L (+) et D (-), séparément, montrent une activité optique en déviant la lumière polarisée vers la droite ou la gauche, respectivement. Si les deux cristaux en proportions molaires égales se dissolvent dans l'eau, un mélange racémique optiquement inactif sera obtenu..
Notez que les deux énantiomères ont deux carbones chiraux (avec quatre substituants différents). Dans L (+), les OH se situent derrière le plan formé par le squelette carboné et les groupes COOH; tandis qu'en D (-) ces OH sont au-dessus dudit plan.
Ceux qui synthétisent l'acide tartrique obtiendront un mélange racémique. Pour séparer l'énantiomère L (+) du D (-), une résolution chirale est nécessaire, dans laquelle ce mélange est mis à réagir avec une base chirale pour produire des sels diastéréoisomères, capables d'être séparés plus tard par cristallisation fractionnée..
Dans l'exemple ci-dessus, pour désigner un mélange racémique d'acide tartrique, il est généralement écrit comme acide (±) -tartrique. Ainsi, dans le cas de la quinine (image du haut), ce sera la (±) -kinine.
L'isomérie de la quinine est complexe: elle possède quatre carbones chiraux, donnant naissance à seize diastéréoisomères. Fait intéressant, deux de ses énantiomères (l'un avec l'OH au-dessus du plan et l'autre en dessous), sont en fait des diastéréoisomères, car ils diffèrent dans les configurations de leurs autres carbones chiraux (ceux du bicyclo avec l'atome N).
Cependant, il est difficile de déterminer lequel des stéréoisomères de la quinine déviera la lumière polarisée vers la droite ou vers la gauche..
Les énantiomères de la thalidomide sont indiqués ci-dessus. Il n'a qu'un seul carbone chiral: celui qui est lié à l'azote qui relie les deux anneaux (l'un de phtalimide et l'autre de glutéramide).
Dans l'énantiomère R (aux propriétés sédatives), le cycle phtalimide (celui de gauche) est orienté au-dessus du plan; tandis que dans l'énantiomère S (avec des propriétés mutagènes), ci-dessous.
L'œil ne sait pas pour cent lequel des deux dévie la lumière vers la gauche ou la droite. Ce que l'on sait, c'est qu'un mélange 1: 1 ou 50% des deux énantiomères forme le mélange racémique (±) -talidomide.
Si vous souhaitez commercialiser la thalidomide uniquement comme sédatif hypnotique, il est obligatoire de soumettre son mélange racémique à la résolution chirale déjà mentionnée, de manière à obtenir l'énantiomère R pur..
Dans l'image du haut, vous avez la paire d'énantiomères du 1,2-époxypropane. L'énantiomère R dévie la lumière polarisée vers la droite, tandis que l'énantiomère S la dévie vers la gauche; c'est-à-dire que le premier est (R) - (+) - 1,2-époxypropane, et le second est (S) - (-) - 1,2-époxypropane.
Le mélange racémique des deux, à nouveau, dans un rapport de 1: 1 ou 50%, devient le (±) -1,2-époxypropane.
Ci-dessus se trouve un autre mélange racémique formé par les deux énantiomères de la 1-phényléthylamine. L'énantiomère R est la (R) - (+) - 1-phényléthylamine et l'énantiomère S est la (S) - (-) - 1-phényléthylamine; on a le groupe méthyle, CH3, pointant du plan de l'anneau aromatique, et l'autre pointant en dessous.
Notez que lorsque la configuration est R, cela coïncide parfois avec le fait que l'énantiomère fait tourner la lumière polarisée vers la droite; cependant, il ne s'applique pas toujours et ne peut pas être considéré comme une règle générale.
Plus importante que l'existence ou non de mélanges racémiques est leur résolution chirale. Ceci s'applique notamment aux composés dont les effets pharmacologiques dépendent de ladite stéréoisomérie; c'est-à-dire qu'un énantiomère peut être bénéfique pour le patient, tandis que l'autre peut l'affecter.
C'est pourquoi ces résolutions chirales sont utilisées pour séparer les mélanges racémiques en leurs composants, et ainsi pouvoir les commercialiser en tant que médicaments purs sans impuretés nocives..
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