อะโทรพิโซเมอร์ เป็น สเตอริโอไอโซเมอร์ชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนที่ถูกจำกัดรอบพันธะเดี่ยวโดยที่ ความแตกต่าง ของพลังงานอันเนื่องมาจากความเครียดเชิงสเตอริกหรือปัจจัยอื่นๆ ทำให้เกิดอุปสรรคต่อการหมุนที่สูงพอที่จะทำให้สามารถแยกโรตาเมอร์ แต่ละตัว ได้^{[ 1 ] [ 2 ]} เกิดขึ้นตามธรรมชาติและมีความสำคัญบ้างในการออกแบบยา^{[ 3 ]}เมื่อหมู่แทนที่ไม่มีไครัล คอนฟอร์เมอร์เหล่านี้จะเป็นเอนัน ติโอเมอร์ ( อะโทรโพเอนันติโอเมอร์ ) ซึ่งแสดงไครัลลิตี้ตาม แกน มิฉะนั้นจะเป็นไดแอสเตอริโอเมอร์ ( อะโทรโพ ไดแอสเตอริโอเมอร์ ) ^{[ 1 ]}

คำว่าatropisomer ( ภาษากรีก : ἄτροπος , atropos , หมายถึง "ไม่สามารถหมุนได้") ถูกบัญญัติขึ้นเพื่อประยุกต์ใช้กับแนวคิดเชิงทฤษฎีโดยนักชีวเคมีชาวเยอรมัน Richard Kuhn สำหรับหนังสือStereochemieเล่มสำคัญของKarl Freudenberg ในปี 1933 ^{[ 4 ]}การเกิด atropisomerism ถูกตรวจพบในเชิงทดลองครั้งแรกในbiphenyl ที่มีการแทนที่สี่ตำแหน่ง ซึ่งเป็น กรดไดคาร์บอกซิลิกโดย George Christie และ James Kenner ในปี 1922 ^{[ 5 ]} Michinori Ōki ได้ปรับปรุงคำจำกัดความของ atropisomers ให้ดียิ่งขึ้นโดยคำนึงถึงการพึ่งพาอุณหภูมิที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปของคอนฟอร์เมอร์ โดยระบุว่า atropisomers จะเปลี่ยนรูปโดยมีครึ่งชีวิตอย่างน้อย 1000 วินาทีที่อุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งสอดคล้องกับกำแพงพลังงาน 93 kJ·mol ⁻¹ (22 kcal·mol ⁻¹ ) ที่ 300 K (27 °C) ^{[ 6 ] [ 7 ]}

ความเสถียรของอะโทรพิโซเมอร์แต่ละตัวเกิดจากปฏิกิริยาผลักกันที่ยับยั้งการหมุน ทั้งมวลเชิงสเตอริกและโดยหลักการแล้ว ความยาวและความแข็งแกร่งของพันธะที่เชื่อมต่อหน่วยย่อยทั้งสองมีส่วนช่วย^{[ 1 ] [ 7 ]}โดยทั่วไป อะโทรพิโซเมอริซึมจะถูกศึกษาโดย สเปกโทรสโก ปีนิวเคลียร์แมกเนติกเร โซแนนซ์แบบไดนามิก เนื่องจากอะโทรพิโซเมอริซึมเป็นรูปแบบหนึ่งของฟลักซ์ชันนาลิตี [ ^{7 ] การ}อนุมานจากทฤษฎีและผลลัพธ์ของปฏิกิริยาและผลผลิตก็มีส่วนช่วยเช่นกัน^{[ 8 ]}

อะโทรพิโซเมอร์แสดงไครัลลิตีตามแกน ( ไครัลลิตีตามระนาบ ) เมื่ออุปสรรคต่อการเกิดราเซมิเซชันสูง ดังที่แสดงโดย ลิแกนด์ BINAPปรากฏการณ์นี้จะมีคุณค่าในทางปฏิบัติในการสังเคราะห์แบบไม่สมมาตร เมทาควาโลน ซึ่งเป็นยาคลายความวิตกกังวลและยานอนหลับ-ยากล่อมประสาท เป็นตัวอย่างคลาสสิกของโมเลกุลยาที่แสดงปรากฏการณ์อะโทรพิโซเมอริซึม^{[ 9 ] [ 10 ]}

ตัวอย่างส่วนใหญ่ของอะโทรพิโซเมอริสม์มุ่งเน้นไปที่อนุพันธ์หรืออะนาล็อกของ ไบ ฟีนิลระบบอะไซคลิกบางระบบ เช่นเอไมด์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งไทโอเอไมด์ก็แสดงปรากฏการณ์นี้เช่นกันเนื่องจากลักษณะพันธะคู่บางส่วนของพันธะ CN ในระบบเหล่านี้^{[ 11 ]}

การกำหนดสเตอริโอเคมีตามแกนของอะโทรพิโซเมอร์ไบแอริลสามารถทำได้โดยใช้การฉายภาพนิวแมนตามแกนของการหมุนที่ถูกจำกัด หมู่แทนที่ออร์โธและในบางกรณีเมตาจะได้รับการกำหนดลำดับความสำคัญก่อนโดยอิงตามกฎลำดับความสำคัญของ Cahn–Ingold–Prelogแผนการตั้งชื่อแบบหนึ่งนั้นอิงตามการจินตนาการถึงความเป็นเกลียวที่กำหนดโดยกลุ่มเหล่านี้^{[ 12 ]}เริ่มต้นด้วยหมู่แทนที่ที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดในวงแหวนที่ใกล้ที่สุดและเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุดไปยังหมู่แทนที่ที่มีลำดับความสำคัญสูงสุดในวงแหวนอื่น การกำหนดค่าสัมบูรณ์จะถูกกำหนดเป็นPหรือ Δ สำหรับตามเข็มนาฬิกา และMหรือ Λ สำหรับทวนเข็ม นาฬิกา ^{[ 1 ]}หรืออีกทางหนึ่ง กลุ่มทั้งสี่สามารถจัดอันดับได้ตามกฎลำดับความสำคัญของ Cahn–Ingold–Prelog โดยให้ลำดับความสำคัญโดยรวมแก่สองกลุ่มบนอะตอม "ด้านหน้า" ของการฉายภาพนิวแมน การกำหนดค่าสองแบบที่กำหนดในลักษณะนี้เรียกว่า Ra และ_Saในลักษณะ_{เดียว}กับ R/S แบบดั้งเดิมสำหรับสเตอริโอเซ็นเตอร์แบบเตตระเฮดรัลแบบดั้งเดิม^{[ 13 ]}

สารประกอบไบแอริลไครัลตามแกนถูกเตรียมโดยปฏิกิริยาการเชื่อมต่อ เช่นการเชื่อมต่อแบบ UllmannปฏิกิริยาSuzuki–Miyauraหรือการเติมหมู่แอริลที่เร่งปฏิกิริยาด้วยแพลเลเดียมของอะรีน^{[ 14 ]}หลังจากการสังเคราะห์ ไบแอริลแบบราเซมิกจะถูกแยกออกโดยวิธีการแบบดั้งเดิม การเชื่อมต่อแบบไดแอสเตอริโอซีเลคทีฟสามารถทำได้โดยการใช้สะพานไครัลที่เชื่อมต่อกลุ่มแอริลสองกลุ่ม หรือโดยการใช้ตัวช่วยไครัลที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งใกล้กับสะพานตามแกน การเชื่อมต่อแบบเอนันติโอซีเลคทีฟสามารถทำได้โดยการใช้กลุ่มที่หลุดออกไครัลบนไบแอริลตัวใดตัวหนึ่ง หรือภายใต้สภาวะออกซิเดชันที่ใช้อะมีนไครัลเพื่อกำหนดโครงสร้างตามแกน^{[ 1 ]}

สามารถแยกไอโซเมอร์อะโทรพิโซเมอร์แต่ละตัวได้โดยการตกผลึกแบบกำหนดทิศทางของราเซเมต ดังนั้น1,1'-ไบแนฟทิลจึงตกผลึกจากสารละลายหลอมเหลวเป็นเอนันติโอเมอร์แต่ละตัว^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

ในการประยุกต์ใช้หนึ่ง ความไม่สมมาตรในอะโทรพิโซเมอร์จะถูกถ่ายโอนในปฏิกิริยาเคมีไปยังสเตอริโอเซ็นเตอร์ใหม่^{[ 18 ]}อะโทรพิโซเมอร์เป็นสารประกอบไอโอโดอะริลที่สังเคราะห์ขึ้นโดยเริ่มจาก (S)- วาลีนและมีอยู่เป็นไอโซเมอร์ (M,S) และไอโซเมอร์ (P,S) อุปสรรคในการเปลี่ยนรูประหว่างทั้งสองคือ 24.3  กิโลแคลอรี / โมล (101.7  กิโลจูล /โมล) ไอโซเมอร์ (M,S) สามารถได้มาโดยเฉพาะจากส่วนผสมนี้โดยการตกผลึกใหม่จากเฮกเซนหมู่ไอโอดีนจะ ถูกกำจัดออก โดยวิธี โฮโมไลติก เพื่อสร้างอนุมูลอะริลโดย ส่วนผสมของไตร บิวทิลทินไฮไดรด์ /ไอเอทิลโบรอน/ออกซิเจน เช่นเดียวกับในปฏิกิริยาของบาร์ตัน-แมคคอมบีแม้ว่าการหมุนที่ถูกกีดขวางจะถูกกำจัดออกไปในอนุมูลอะริลแล้ว แต่ปฏิกิริยาภายในโมเลกุลกับอัลคีน นั้นเร็วกว่าการหมุนของ พันธะคาร์บอน-ไนโตรเจนมากจนสเตอริโอเคมีได้รับการรักษาไว้ ด้วยวิธีนี้ ไอโซเมอร์ (M,S) จะให้ผลลัพธ์เป็นไดไฮโดรอินโดโลน (S, S )

กลุ่มของอะโทรพิโซเมอร์ที่สำคัญที่สุดคือไบแอริลเช่นกรดไดฟีนิกซึ่งเป็นอนุพันธ์ของไบฟีนิล ที่มีหมู่แทนที่ ออร์ โธ ครบชุด นอกจากนี้ ยังมีอะนาล็อกเฮเทอโรอะโรมาติกของสารประกอบไบฟีนิล ซึ่งมีการหมุนที่ถูกจำกัดรอบพันธะคาร์บอน-ไนโตรเจนหรือพันธะไนโตรเจน-ไนโตรเจน^{[ 7 ]}อื่นๆ ได้แก่ ไดเมอร์ของ อนุพันธ์แน ฟทาลีนเช่น1,1'-ไบ-2-แนฟทอลในทำนองเดียวกัน ระบบวงแหวนอะลิฟาติก เช่นไซโคลเฮกเซนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว อาจแสดงอะโทรพิโซเมอริซึมได้หาก มีหมู่ แทนที่ ขนาดใหญ่ การใช้สารประกอบไบแอริลไครัลตามแกน เช่นBINAP , QUINAP และBINOLพบว่ามีประโยชน์ในด้านการเร่งปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตรในฐานะลิแกนด์ไครัล

ความสามารถในการเหนี่ยวนำสเตอริโอทำให้มีการนำไปใช้ในปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน อีพอกซิเดชัน การเติม และอัลลิลิกอัลคิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะ[ ^{1 ] ปฏิกิริยา}อื่นๆ ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้โดยใช้สารประกอบไบแอริลไครัล ได้แก่ปฏิกิริยา Grignard ปฏิกิริยา UllmannและปฏิกิริยาSuzuki ^{[ 19 ]}ตัวอย่างล่าสุดในด้านการเร่งปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตรของไบแอริลไครัลใช้ไอมีดาโซลห้าสมาชิกเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างอะโทรพิโซเมอร์ ลิแกนด์ฟอสฟอรัสไนโตรเจน เฉพาะนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถทำการเชื่อมต่อ A ³แบบเอนันติโอซีเลคทีฟได้^{[ 20 ]}

อะโทรพิโซเมอร์จำนวนมากเกิดขึ้นในธรรมชาติ และบางชนิดมีประโยชน์ในการออกแบบยา^{[ 21 ]}พบว่าผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติอย่างมาสติโกโฟรีน เอ ช่วยในการเจริญเติบโตของเส้นประสาท^{[ 1 ] [ 22 ]} ตัวอย่างอื่นๆ ของอะโทรพิโซเมอร์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ได้แก่แวนโคไมซินที่แยกได้จากแบคทีเรียแอคติโนแบคทีเรียม และนิโฟโลนซึ่งพบในรากของKniphofia foliosaในวงศ์Asphodelaceaeความซับซ้อนของโครงสร้างในแวนโคไมซินมีความสำคัญ เนื่องจากสามารถจับกับเปปไทด์ได้เนื่องจากความซับซ้อนของสเตอริโอเคมี ซึ่งรวมถึงสเตอริโอเซ็นเตอร์หลายแห่ง ระนาบไครัลสองระนาบในแกนไบแอริลสเตอริโอเจนิก นิโฟโลนที่มีไครัลลิตี้ตามแกน เกิดขึ้นในธรรมชาติและแสดงให้เห็นว่ามีฤทธิ์ต้านมาลาเรียและต้านมะเร็งที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบ M ^{[ 1 ]}

การใช้ยาอะโทรพิโซเมอริกช่วยให้ยามีรูปแบบสเตอริโอเคมีที่แตกต่างกันและมีความจำเพาะในการออกแบบ^{[ 23 ]}ตัวอย่างหนึ่งคือ (–)- N -acetylallocolchinol ซึ่งเป็นยาที่ถูกค้นพบว่าช่วยในการรักษาโรคมะเร็งด้วยเคมีบำบัด^{[ 23 ] [ 24 ]}

เทเลนเซพีนเป็นอะโทรพิโซเมอริกในโครงสร้างของ วงแหวน ไทเอโนเบนโซไดอะ ซีพีนตรงกลาง ไอโซเมอร์ทั้งสองได้รับการแยกออก และพบว่าไอโซเมอร์ (+) มีฤทธิ์มากกว่าไอโซเมอร์ (–) ประมาณ 500 เท่าที่ตัวรับมัสคารินิกในเปลือกสมองของหนู^{[ 25 ]}อย่างไรก็ตาม การออกแบบยาไม่ได้ได้รับความช่วยเหลือจากอะโทรพิโซเมอริซึมเสมอไป ในบางกรณี การสร้างยาจากอะโทรพิโซเมอร์เป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากไอโซเมอร์อาจเปลี่ยนไปมาได้เร็วกว่าที่คาดไว้ อะโทรพิโซเมอร์อาจมีปฏิกิริยาแตกต่างกันในร่างกาย และเช่นเดียวกับสเตอริโอไอโซเมอร์ ประเภทอื่นๆ การตรวจสอบคุณสมบัติเหล่านี้ก่อนให้ยาแก่ผู้ป่วยจึงเป็นสิ่งสำคัญ^{[ 25 ]}

• มุมไดเฮดรัล

• Takizawa, Shinobu; Salem, Mohamed, บรรณาธิการ (12 พฤศจิกายน 2024). Atropisomerism ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์แบบไม่สมมาตร: ความท้าทายและการประยุกต์ใช้ (ฉบับที่ 1). Wiley. doi : 10.1002/9783527844258 . ISBN 978-3-527-35283-8.
• Allen K (14 พฤศจิกายน 2005). "Atropisomerism: Axial Chirality in Nature and Synthesis" (PDF) . สัมมนาวรรณกรรม, กลุ่มวิจัย Stoltz . สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 3 มีนาคม 2016.