Стереоізомерія - студопедія

Ізомерія - це явище, при якому речовини мають однаковий кількісний, якісний склад, молекулярну масу, але відрізняються хімічною будовою або просторовим розташуванням атомів або груп атомів в молекулі.

Ізомерія ділиться на 2 види: структурну і просторову.

Структурна ізомерія поділяється:

1) ізомерія вуглецевого ланцюга. Пр. CH3 -CH2 -CH2 -CH3 - н-бутан і ізобутан (стер1);

2) ізомерія положення кратних зв'язків. Пр. CH2 # 9552; CH-CH2 -CH2 -CH3 - Пента-1 і CH3 -СH # 9552; CH-CH2 -CH3 - Пента-2

3) ізомерія положення функціональних груп. Пр. CH3 -CH2 -CH2 -OH - пропанол-1 і пропанол-2 (стер2);

4) межклассовая ізомерія. Це вид ізомерії, при якому одній і тій же емпіричній формулі відповідають представники різних класів органічних сполук. Пр. емпіричною формулою С2 H6 O відповідають CH3 -CH2 -OH - етанол і CH3 -O-CH3 - диметиловий ефір;

Просторова ізомерія або стереоізомерія - це вид ізомерії, при якому ізомери або стереоізомери відрізняються один від одного просторовим розташуванням атомів або груп атомів в молекулі.

Стереоізомерія ділиться на наступні види:

2) енантіомер (оптична ізомерія);

3) діастереомер (геометрична ізомерія). Вона, в свою чергу, підрозділяється на:

а) # 948; (Сигма) -діастереомерію;

Енантіомери можлива у будь-яких органічних сполук, що містять асиметричний атом вуглецю.

Асиметричним називається атом вуглецю, з'єднаний з чотирма різними угрупованнями, наприклад # 945; -вуглецевого атом в молекулі молочної кислоти (стер3). Асиметричний атом вуглецю позначається зірочкою (*).

Молекули речовин, що містять асиметричний атом вуглецю, називається хіральними. а асиметричний атом вуглецю називається хіральних центром.

Енантіомери - це вид ізомерії, при якому стереоізомери, звані енантіомерами відносяться між собою як предмет і несумісне з ним дзеркальне зображення.

Пр. пара енантіомерів молочної кислоти: (стер4)

Для позначення зовнішньої конфігурації енантіомерів вводиться поняття про D і L - формах, тобто встановлюють приналежність кожного енантіомера до певного D або L стереохимической ряду.

У D-формах заступник, з'єднаний з хіральних центром, записується справа по відношенню до вуглецевого ланцюга, а в L-формі - зліва по відношенню до вуглецевого ланцюга.

Енантіомери мають оптичну активність, вони здатні обертати площину поляризації світла. Оптична активність енантіомерів визначається на приладі поляриметрії, в якому промінь світла, пройшовши через спеціальну призму, коливається до однієї площини, стає плоскополяризованим. Енантіомери здатні відхиляти такий промінь або вліво, або вправо [відхилення, (стер5)].

У енантіомерів кут обертання площини поляризації світла однаковий, але напрямок обертання протилежна. Один енантіомер - левовращающий (знак «-»), а інший - правообертальні (знак «+»). Напр. у молочної кислоти D (-), # 945; = - 2,6 °; L (+), # 945; = + 2,6 ° (при 22 ° С в 25% розчині).

Знак обертання в площині поляризації світла не пов'язаний з приналежністю до D або L ряду, він визначається експериментально. Енантіомери подібні між собою за фізичними і хімічними властивостями, але відрізняються за оптичними властивостями. Вони є оптичними антиподами. Суміш рівних кількостей енантіомерів називається рацемат. Він не володіє оптичною активністю. Багато біологічно важливі сполуки містять 2 і більше центру хіральності. Кількості стереоізомерів для них розраховується за формулою Z = 2 n. де n - число хіральних центрів. Пр. 2,3,4-трігідроксобутаналь (стер6), n = 2, Z = 2 2 = 4, отже цей альдегід утворює 4 стереоізомери: (стер7,8)

Пари 1 і 3, 1 і 4, 2 і 3, 2 і 4 не є енантіомерами. У них проявляється інший вид стереоизомерии - діастереомер.

Діастереомери - ізомери, які не є енантіомерами.

У перерахованих вище пар стереоизомеров проявляється d-діастереомер. тому заступники з'єднані з хіральними центрами d-зв'язками. Стереоизомер, у якого заступники, з'єднані з хіральними центрами, располагаютя по одну сторону від вуглецевого ланцюга називається ерітроформа. а по різні боки - треоформа.

У d-діастереомерів конфігурація одного хіральних центру однакова, а іншого - протилежна.

Пара сигма діастереомерів. [Еритро-форма, трео-форма, (стер9)]

Поняття Енантіомери і d-діастереомер взаємовиключні. Якщо пара стереоизомеров є енантіомерами, то вони не будуть d-діастереомер і навпаки.

p-діастереомер - це вид стереоизомерии, при якому стереоізомери відрізняються один від одного просторовим розташуванням однакових заступників щодо площини p-зв'язку. Пр. [Бутендіовая к-та, її цис- і транс-ізомери, (стер10)]

Транс-p-діастереомери більш стабільні і тому більш поширені в природі. Зокрема фумарова кислота є в організмі проміжним продуктом обміну вуглеводів в анаеробних умовах.