Purezza ottica e eccesso enantiomerico

Le molecole che presentano un centro chirale sono dette otticamente attive in quanto hanno la capacità di ruotare il piano della luce polarizzata e sono dotate di potere ottico rotatorio determinabile con un polarimetro.

Una coppia di molecole che sono immagini speculari l’una dell’altra e non sovrapponibili sono dette enantiomeri e presentano un potere rotatorio che è uguale in valore assoluto ma di segno opposto per ognuno dei due enantiomeri.

Una miscela 50:50 di due enantiomeri non ruota quindi il piano della luce polarizzata in quanto gli effetti dei due enantiomeri si annullano a vicenda. Una miscela di questo tipo, detta racemo, ha una rotazione specifica pari a zero.

Ad esempio l’(S)-2-bromobutano ha una rotazione specifica di +23.1° quindi l’ (R)-2-bromobutano ha una rotazione specifica di -23.1°. Una miscela 50:50 ha una rotazione specifica pari a zero.

Se la rotazione specifica di una miscela costituita dai due enantiomeri ha una rotazione specifica maggiore di zero ma minore di 23.1° allora essa contiene una quantità di (S)-2-bromobutano maggiore rispetto all’enantiomero R.

Dalla rotazione specifica di una miscela di due enantiomeri si può calcolare la purezza ottica definita come:

purezza ottica = rotazione specifica osservata/ rotazione specifica dell’enantiomero  (1)

Ad esempio se la miscela ha una rotazione specifica di + 9.2° la purezza ottica è data da:

purezza ottica = + 9.2°/ + 23.1° = 0.40

purezza ottica % = rotazione specifica osservata ∙ 100/ rotazione specifica dell’enantiomero = 40%

Ciò implica che la miscela contiene il 40% di un enantiomero in eccesso mentre il 60% è costituito da una miscela racemica.

La miscela, che ha una rotazione specifica positiva di + 9.2°, contiene un eccesso di (S)-2-bromobutano pari al 40%. Il rimanente 60% contiene entrambi gli enantiomeri nella stessa quantità ovvero il 30% di (S)-2-bromobutano e il 30% di (R)-2-bromobutano.

In definitiva nella miscela è quindi contenuto (S)-2-bromobutano in ragione del 40 + 30 = 70% mentre il 30% è costituito da (R)-2-bromobutano.

Un metodo alternativo per descrivere la composizione di una miscela di enantiomeri è dato dall’eccesso enantiomerico definito come la differenza, in valore assoluto, tra le moli di ogni enantiomero presente rispetto al numero totale di moli; a volte le concentrazioni delle specie sostituiscono, nell’espressione le moli. L’eccesso enantiomerico e.e. viene spesso espresso in termini percentuali:

e.e. = | [R] – [S] |∙ 100/ [R] + [S]  (2)

Il valore numerico della purezza ottica è uguale a quello dell’eccesso enantiomerico.

Condividi
Avatar

Author: Chimicamo

Share This Post On