Izomerizam položaja. Izomerizam i njegove vrste
Strukturni izomeri- To su jedinjenja koja imaju istu molekulsku formulu, ali se međusobno razlikuju po redosledu vezivanja atoma u molekulu.
Strukturna izomerija se dijeli na izomeriju ugljičnog lanca, izomeriju položaja i izomeriju funkcionalne grupe.
Izomerizam ugljičnog lanca. Zbog različitog slijeda vezivanja atoma koji formiraju ugljični kostur molekula. Na primjer, za alkan sastava C 4 H 10 mogu se napisati dva izomera;
Za organska jedinjenja sa cikličkom strukturom, izomerija lanca može biti uzrokovana veličinom ciklusa.
položajni izomerizam zbog različitih pozicija funkcionalnih grupa, supstituenata ili višestrukih veza u molekulu.
Izomerizam funkcionalnih: grupe zbog prisustva u izomerima istog sastava funkcionalnih grupa različite prirode.
PROSTORNA IZOMERIJA (STEREOIZOMERIJA)
Prostorni izomeri- to su spojevi koji imaju istu molekularnu formulu, isti red vezivanja atoma u molekulu, ali se međusobno razlikuju po rasporedu atoma u prostoru.
Prostorni izomeri se nazivaju i stereo izomeri i (od grčkog stereos - prostorni).
Prostorna izomerija se dijeli na konfiguracijsku i konformacijsku.
Ali prije nego što pređemo na razmatranje ovih vrsta stereoizomerizma, zadržimo se na načinima prikazivanja prostorne strukture molekula organskih spojeva.
Za prikaz prostorne strukture molekula, njihove konfiguracije ili konformacije koriste se molekularni modeli i posebne stereoformule.
Molekularni modeli - vizualni prikaz molekula organskih i neorganskih spojeva, koji omogućavaju procjenu relativnog položaja atoma koji čine molekulu.
Najčešće se koriste tri glavna tipa modela: sferni (Kekule-Vant-Hoff modeli), skeletni (Dryding-g modeli) i hemisferični (Stuart-Briegleb modeli).Modeli omogućavaju da se sudi ne samo o međusobnom rasporedu atoma u molekule, ali su zgodne i za razmatranje uglova veze i mogućnosti rotacije oko jednostavnih veza. Modeli sušenja također uzimaju u obzir međuatomske udaljenosti, dok Stewart-Briegleb modeli također odražavaju zapremine atoma. Na slici ispod prikazani su modeli molekula etana i etilena.
Rice. 3.1. Modeli molekula etana (lijevo) i etilena (desno); a - lopta i štap; b - Sušenje; in – hemisferni (Stuart-Brigleb)
stereo formule. Za prikaz prostorne strukture molekule na ravni najčešće se koriste stereohemijske i perspektivne formule, kao i formule Newman projekcije.
AT stereohemijske formule hemijske veze koje se nalaze u ravnini crteža prikazane su kao pravilna linija; veze koje se nalaze iznad ravni - podebljani klin ili podebljana linija, a smještene pssh ravni - isprekidani klin ili isprekidana linija:
Obećavajuće formule opisati prostornu strukturu na ravni, uzimajući u obzir razmatranje molekula duž jedne od veza ugljik-ugljik. Po izgledu podsjećaju na pilanske koze:
Prilikom izgradnje Formule Newmanove projekcije molekul se posmatra u pravcu jedne C–C veze na takav način da atomi koji formiraju ovu vezu zaklanjaju jedan drugog. Iz odabranog para atom ugljika koji je najbliži posmatraču predstavljen je tačkom, a najudaljeniji krugom. Hemijske veze najbližeg atoma ugljika sa drugim atomima predstavljene su linijama koje potiču iz tačke u centru kruga, a dalje - iz kruga:
Postoje formule Fisherove projekcije, koje se obično koriste za prikaz prostorne strukture optičkih izomera na ravni.
Predavanje #5
Tema "Izomerizam i njegove vrste"
Vrsta lekcije: kombinovana
Svrha: 1. Otkriti glavni stav teorije strukture o fenomenu izomerizma. Dajte opću ideju o vrstama izomerizma. Na primjeru stereoizomerizma pokazati glavne pravce razvoja teorije strukture.
2. nastaviti formirati sposobnost građenja formula izomera, davati imena supstancama prema formulama.
3. negovati kognitivni stav prema učenju
Oprema: modeli Stuart-Briegleb molekula, plastelin u boji, šibice, par rukavica, sjemenke kima, žvakaća guma od mente, tri epruvete.
Plan lekcije
pozdrav, prozivka
Pregled osnovnih znanja
Učenje novog materijala:
Teorija strukture i fenomen izomerizma;
Vrste izomerizma;
Sidrenje
Napredak lekcije
2. Pregled osnovnih znanja: frontalno
Prema kojim kriterijumima se klasifikuju organska jedinjenja, objasnite pomoću dijagrama.
Koje su glavne klase organskih jedinjenja, karakteristike njihove strukture
Izvršite vežbu br. 1 i 2 §6. Jedan učenik za tablom, ostali u sveskama
3. Učenje novog materijala: Teorija strukture i fenomen izomerizma
Prisjetimo se definicije izomerizma i izomera. Objasnite razlog njihovog postojanja.
Fenomen izomerizma (od grčkog isos - različit i meros - udio, dio) otkrili su 1823. J. Liebig i F. Wehler na primjeru soli dviju neorganskih kiselina: cijanske i fulminantne. NOSE = N cijan; H-O-N = C zveckanje
J. Dumas je 1830. proširio koncept izomerizma na organska jedinjenja. Termin "izomer" pojavio se godinu dana kasnije, a predložio ga je J. Berzellius. Budući da je u to vrijeme vladao potpuni haos na polju strukture i organskih i neorganskih tvari, otkriću se nije pridavao veliki značaj.
Naučno objašnjenje za fenomen izomerizma dao je A.M. Butlerov u okviru teorije strukture, dok ni teorija tipova ni teorija radikala nisu otkrile suštinu ovog fenomena. A.M. Butlerov je uzrok izomerizma vidio u činjenici da su atomi u molekulima izomera povezani drugačijim redoslijedom. Teorija strukture omogućila je predviđanje broja mogućih izomera i njihove strukture, što je u praksi sjajno potvrdio sam A.M. Butlerov i njegovi sljedbenici.
Vrste izomerizma: navedite primjer izomera i predložite osobinu po kojoj bi se izomeri mogli klasificirati?(Očigledno, baza će biti struktura molekula izomera). Objašnjavam materijal koristeći dijagram:
Postoje dvije vrste izomerizma: strukturni i prostorni (stereoizomerizam). Strukturni izomeri su oni koji imaju drugačiji redosled vezanja atoma u molekulu. Prostorni izomeri imaju iste supstituente na svakom atomu ugljika, ali se razlikuju po međusobnom rasporedu u prostoru.
Strukturna izomerija je tri tipa: međuklasna izomerija povezana sa strukturom ugljičnog skeleta i izomerija položaja funkcionalne grupe ili višestruke veze.
Međuklasni izomeri sadrže različite funkcionalne grupe i pripadaju različitim klasama organskih jedinjenja, pa se fizička i hemijska svojstva međuklasnih izomera značajno razlikuju.
Izomerija ugljeničnog skeleta vam je već poznata, fizička svojstva su različita, a hemijska svojstva slična, jer ove supstance pripadaju istoj klasi.
Izomerizam položaja funkcionalne grupe ili položaja višestrukih veza. Fizička svojstva takvih izomera su različita, ali su hemijska svojstva slična.
Geometrijska izomerija: imaju različite fizičke konstante, ali slična hemijska svojstva
Optički izomeri su zrcalne slike jedni drugih; kao dva dlana, nemoguće ih je spojiti tako da se slažu.
4. Učvršćivanje: prepoznati izomere, odrediti vrstu izomerizma u supstancama čije formule: izvesti vježbu 3§ 7
I grčki μέρος - udio, dio), fenomen koji se sastoji u postojanju kemijskih spojeva istog sastava s istom molekulskom težinom, ali različite strukture. Takva jedinjenja nazivaju se izomeri. Strukturne razlike uzrokuju različit međusobni uticaj atoma u molekulima i predodređuju različita fizička i hemijska svojstva izomera. Izomerizam je izuzetno čest u organskoj hemiji i jedan je od glavnih razloga za raznolikost i obilje organskih jedinjenja. U neorganskoj hemiji, izomerija se javlja uglavnom za kompleksna jedinjenja.
Termin "izomerizam" uveo je J. Berzelius 1830. godine, dovršavajući polemiku između J. Liebiga i F. Wöhlera o postojanju dvije supstance koje se oštro razlikuju po svojstvima i imaju isti sastav AgCNO - srebro cijanat i fulminat, a na bazi o rezultatima istraživanja vinske i vinske kiseline. Suština izomerizma je kasnije objašnjena na osnovu teorije hemijske strukture.
Postoje dva glavna tipa izomerizma: strukturni i prostorni (stereoizomerizam). Strukturni izomeri razlikuju se po redoslijedu veza atoma u molekuli, odnosno po svojoj kemijskoj strukturi. Stereoizomeri (prostorni izomeri) sa istim redosledom veza atoma u molekulu razlikuju se po međusobnom rasporedu atoma u prostoru.
Strukturna izomerija se dijeli na izomeriju ugljičnog skeleta (skeletna izomerija), izomeriju položaja (pozicionu izomeriju), metameriju i druge vrste. Izomerizam ugljikovog skeleta posljedica je različitog reda veza atoma ugljika koji čine kostur molekula. Da bi se specificirale strukturne karakteristike izomera, skeletna izomerija se dijeli na izomeriju ugljičnog lanca, izomeriju prstena i izomeriju bočnog lanca. Na primjer, izomerija ugljičnog lanca karakteristična je za alkane počevši od četvrtog člana homolognog niza C 4 H 10, koji ima dva strukturna izomera: n-butan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 i izobutan (2-metilpropan ) CH 3 -CH (CH 3)-CH 3. Peti član serije C 5 H 12 alkana ima tri izomera: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 - n-pentan, CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3 - izopentan (2- metilbutan) i neopentan (2,2-dimetilpropan) CH 3 -C (CH 3) 2 -CH 3. Kako se lanac produžava, broj mogućih izomera se brzo povećava. Dakle, za alkane sastava C 10 H 22 moguće je 75 strukturnih izomera, za C 13 H 28 - 802 izomera, za C 20 H 42 - više od 366 hiljada izomera. Aliciklična jedinjenja karakteriše izomerija prstena i izomerija bočnog lanca. Na primjer, među skeletnim izomerima (formule I-IV), metilciklopentan (I), cikloheksan (II) i propilciklopropan (III) su ciklički izomeri, a propilciklopropan (III) i izopropilciklopropan (IV) su izomeri bočnog lanca. Razlike u svojstvima skeletnih izomera očituju se u razlici u njihovim tačkama ključanja (izomeri sa normalnim ugljikovim lancem ključaju na višoj temperaturi od izomera s razgranatim lancem), gustoći i drugim n-alkanima, na primjer, za razliku od razgranati izomeri, imaju manju otpornost na detonaciju (vidi članak Oktanski broj), formiraju komplekse sa ureom (klatrati).
Izomerizam položaja nastaje zbog različitih položaja funkcionalnih grupa, supstituenata ili višestrukih veza. Na primjer, položajni izomeri su 1-propanol CH 3 -CH 2 -CH 2 OH i 2-propanol CH 3 -CH (OH) -CH 3, 1-buten CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3 i 2- buten CH 3 -CH=CH-CH 3 . Promjena položaja funkcionalne grupe može dovesti do promjene u klasi jedinjenja. Na primjer, izomeri položaja aceton CH 3 -C(O)-CH 3 i propanal CH 3 -CH 2 -CHO odnose se na ketone i aldehide, respektivno. Strukturni izomeri sa različitim funkcionalnim grupama uvelike se razlikuju po hemijskim svojstvima.
Metamerizam je posljedica različitih pozicija heteroatoma (O, N, S) u lancu. Na primjer, metameri su metil propil etar CH 3 O-CH 2 -CH 2 -CH 3 i dietil etar CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, dietilamin CH 3 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 3 i CH 3 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 3 - metilpropilamin.
Često su razlike u izomerima određene nekoliko strukturnih karakteristika. Na primjer, metilizopropil keton (3-metil-2-butanon) CH 3 -C (O) -CH (CH 3) 2 i valerijanski aldehid (pentanal) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO razlikuju se od svakog ostalo kao što je struktura ugljeničnog skeleta i položaj funkcionalne grupe.
Posebna vrsta strukturne izomerije je tautomerizam (ravnotežna dinamička izomerija). U ovom slučaju, izomeri koji se razlikuju po funkcionalnim grupama lako prelaze jedan u drugi sve dok se ne postigne ravnoteža u kojoj supstanca istovremeno sadrži tautomerne molekule u određenom omjeru.
Prostorni izomerizam se dijeli na geometrijski (cis, trans i sin, anti-izomerizam ili E, Z-izomerizam) i optički (enantiomerizam). Geometrijska izomerija je karakteristična za spojeve koji sadrže dvostruke veze ili nearomatske prstenove, koji su strukturno kruti fragmenti molekula. Za cis-izomere, dva supstituenta se nalaze na istoj strani ravnine dvostruke veze ili ciklusa, za trans-izomere - na suprotnim stranama. Na primjer, geometrijski izomeri su cis-2-buten (formula V) i trans-2-buten (VI), cis-1,2-dihlorociklopropan (VII) i trans-1,2-dihlorociklopropan (VIII).
Karakteristične razlike između cis-trans izomera su niža tačka topljenja cis-izomera, značajno bolja rastvorljivost u vodi i izražen dipolni moment. Trans izomeri su obično stabilniji. Vidi, na primjer, članak Maleinska i fumarna kiselina.
Geometrijski izomerizam uočen za jedinjenja sa dvostrukim vezama C=N (oksimi) i N=N (azo-, azoksi jedinjenja) često se naziva sin, anti-izomerizam. Na primjer, geometrijski izomeri su anti-benzaldoksim (formula IX) i sin-benzaldoksim (X); sin-azobenzen (XI) i anti-azobenzen (XII).
U opštem slučaju, koristi se Ε,Z-nomenklatura. Za Z-izomere, stariji supstituenti (koji imaju veći atomski broj) nalaze se na jednoj strani dvostruke veze ili ciklusa, za E-izomere - na suprotnim stranama. Na primjer, geometrijski izomeri su (Z)-1-bromo1-jodo-2-hloretilen (formula XIII) i (E)-1-bromo-1-jod-2-hloretilen (XIV).
Optička izomerija je karakteristična za spojeve čiji molekuli imaju elemente kiralnosti, kao što je asimetrični (hiralni) atom ugljika vezan za četiri različita supstituenta. Prvi ga je otkrio L. Pasteur 1848. na primjeru vinske kiseline, a objasnili J. H. van't Hoff i J. A. Le Bel 1874. na osnovu koncepta tetraedarske konfiguracije atoma ugljika u zasićenim spojevima. Molekule koje sadrže asimetrični atom ugljika mogu se predstaviti kao dva optička izomera koji se ne mogu kombinovati u prostoru (tj. odnose se jedni na druge kao objekt prema njegovoj zrcalnoj slici). Takvi zrcalni izomeri, koji se razlikuju samo po suprotnom rasporedu istih supstituenata u kiralnom centru, nazivaju se enantiomeri (od grčkog έναντίος - suprotnost i μέρος - dio). Na primjer, enantiomeri mliječne kiseline (XV i XVI) mogu biti predstavljeni u 3D ili kao Fisherove formule (pogledajte Hemijsku nomenklaturu).
Enantiomeri imaju različite biološke aktivnosti; karakteriše ih i optička aktivnost – sposobnost da deluju na ravninu polarizovanu svetlost (rotiraju ravan polarizacije). Enantiomeri rotiraju ravan polarizacije za isti ugao, ali u suprotnom smeru, zbog čega se nazivaju optičkim antipodima.
Dugo vremena se konfiguracija enantiomera određivala u odnosu na konfiguraciju poznatog standarda, a to su bili enantiomeri gliceraldehida (D, L-sterički niz). Univerzalnija je R, S-nomenklatura (predlažu R. Kahn, K. Ingold i V. Prelog), koja uspostavlja apsolutnu konfiguraciju prostornih izomera. U skladu sa pravilima R, S nomenklature, enantiomeri mliječne kiseline (XV, XVI) su (R)-mliječna i (S)-mliječna kiselina. Ne postoje pravila za prevođenje D, L-nomenklature u R, S-sistem, jer ove nomenklature koriste različite principe. Nije uspostavljena veza između parametara apsolutne konfiguracije i optičke rotacije.
Za spojeve koji imaju n kiralnih centara u molekuli, broj mogućih stereoizomera je 2". Međutim, kod n ≥ 2 postoje stereoizomeri koji se međusobno razlikuju po dijelu kiralnih elemenata koje sadrže. Takvi stereoizomeri koji nisu enantiomeri su nazvani dijastereomeri (od grčkog δια ... - kroz, između, stereo... i μέρος - deo). i XX su enantiomeri, preostali parovi (XVII i XIX, XVII i XX, XVIII i XIX, XVIII i XX) su dijastereomeri.
Pojavom dodatnih elemenata simetrije (ravan, osa ili centar simetrije) može se smanjiti ukupan broj stereoizomera, kao i broj optički aktivnih oblika. Na primjer, vinska kiselina ima tri stereoizomera, od kojih su dva optički aktivna: D-vinska kiselina, ili (2R,3R)-vinska kiselina (formula XXI), i L-vinska kiselina, ili (2S,3S)-vinska kiselina (XXII), koji su enantiomeri. Njihov dijastereomer - mezovinska kiselina, odnosno (2R,3S)-vinska kiselina (formula XXIII, ili identična konfiguracija XXIV), zbog prisustva ravni simetrije (označene isprekidanom linijom) je optički neaktivna - je tzv. intramolekularni racemat.
Proces interkonverzije enantiomera naziva se racemizacija. Mješavina jednakih količina optičkih antipoda - racemska smjesa, ili racemat, nema optičku aktivnost. Stereoizomerizmu se posvećuje velika pažnja u proučavanju prirodnih spojeva i sintezi biološki aktivnih supstanci. Supstance prirodnog porijekla koje sadrže elemente kiralnosti imaju određenu stereokonfiguraciju, kao i optičku aktivnost. Kada se formira kiralni centar u uslovima hemijske sinteze (sa izuzetkom asimetrične sinteze), formira se racemat; izolacija enantiomera zahtijeva korištenje složenih metoda za razdvajanje racemata na optički aktivne komponente.
Kao rezultat unutrašnje rotacije molekula, nastaju konformacijski izomeri ili konformeri koji se razlikuju po stupnju rotacije molekularnih fragmenata oko jedne ili više jednostavnih veza. U nekim slučajevima, pojedinačni konformeri, koji se ponekad nazivaju i rotacijski izomeri, mogu se izolovati. Konformaciona analiza se koristi za proučavanje formiranja, razlika u svojstvima i reaktivnosti konformera.
Izomeri se mogu pretvoriti jedan u drugi reakcijama izomerizacije.
Lit.: Potapov V. M. Stereochemistry. 2nd ed. M., 1988; Traven VF Organska hemija. M., 2004. T. 1.
ἴσος - jednako + μέρος - udio, dio) - pojava koja se sastoji u postojanju hemijskih jedinjenja - izomeri, - identični po atomskom sastavu i molekularnoj težini, ali se razlikuju po strukturi ili rasporedu atoma u prostoru i, kao rezultat, po svojstvima.Enciklopedijski YouTube
1 / 5
Izomerizam i nomenklatura zasićenih ugljovodonika
1.1. Alkani: struktura, nomenklatura, izomerizam. Priprema za ispit iz hemije
Vrste izomerizma
Stereoizomeri, enantiomeri, dijastereomeri, strukturni izomeri, mezojedinjenja
br. 42. Organska hemija. Tema 12. Derivati halogena. Dio 1. Nomenklatura, izomerizam
Titlovi
Istorijski podaci
Ovaj tip izomerizma se dijeli na enantiomeri(optički izomerizam) i dijastereomerizam.
Enantiomerizam (optički izomerizam)
Proces interkonverzije enantiomera naziva se racemizacija: dovodi do nestanka optičke aktivnosti kao rezultat formiranja ekvimolarne mješavine (−)- i (+)-forma, odnosno racemata. Interkonverzija dijastereomera dovodi do stvaranja smjese u kojoj prevladava termodinamički stabilniji oblik. U slučaju π-dijastereomera, ovo je obično trans oblik. Interkonverzija konformacionih izomera naziva se konformaciona ravnoteža.
Fenomen izomerizma uvelike doprinosi rastu broja poznatih (i još više - broja potencijalno mogućih) spojeva. Dakle, mogući broj strukturnih izomernih decil alkohola je više od 500 (od kojih je poznato oko 70), postoji više od 1500 prostornih izomera.
U teorijskom razmatranju problema izomerizma, topološke metode postaju sve raširenije; matematičke formule su izvedene za izračunavanje broja izomera.
Drugi primjer su vinska i vinska kiselina, nakon čijeg je proučavanja J. Berzelius uveo pojam izomerizam i sugerirao da razlike proizlaze iz "različite raspodjele jednostavnih atoma u složenom atomu" (tj. molekula). Pravo objašnjenje izomerizma dobijeno je tek u 2. polovini 19. veka. zasnovan na teoriji hemijske strukture A. M. Butlerova (strukturna izomerizam) i stereohemijskoj teoriji J. G. van't Hoffa (prostorni izomerizam).
Strukturni izomerizam
Strukturna izomerija je rezultat razlika u hemijskoj strukturi. Ova vrsta uključuje:
Izomerizam lanca ugljikovodika (ugljični skelet)
Izomerizam ugljikovog skeleta, zbog različitog reda veza atoma ugljika. Najjednostavniji primjer je butan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 i izobutan (CH 3) 3 CH. dr. primjeri: antracen i fenantren (formule I i II, respektivno), ciklobutan i metilciklopropan (III i IV).
Valentni izomerizam
Valentni izomerizam (posebna vrsta strukturnog izomerizma), u kojem se izomeri mogu pretvoriti jedan u drugi samo preraspodjelom veza. Na primjer, valentni izomeri benzena (V) su bicikloheksa-2,5-dien (VI, "Dewarov benzen"), prizma (VII, "Ladenburgov benzen"), benzvalen (VIII).
Izomerizam funkcionalne grupe
Razlikuje se po prirodi funkcionalne grupe. Primjer: etanol (CH 3 -CH 2 -OH) i dimetil etar (CH 3 -O-CH 3)
položajni izomerizam
Vrsta strukturne izomerizma koju karakteriše razlika u položaju istih funkcionalnih grupa ili dvostrukih veza sa istim ugljeničnim kosturom. Primjer: 2-klorobutanska kiselina i 4-klorobutanska kiselina.
prostorni izomerizam (stereoizomerizam)
Enantiomerizam (optički izomerizam)
Prostorni izomerizam (stereoizomerizam) nastaje kao rezultat razlika u prostornoj konfiguraciji molekula koji imaju istu hemijsku strukturu. Ova vrsta izomera se dijeli na enantiomeri(optički izomerizam) i dijastereomerizam.
Enantiomeri (optički izomeri, zrcalni izomeri) su parovi optičkih antipoda tvari koje karakteriziraju suprotne po predznaku i jednake po veličini rotacije ravnine polarizacije svjetlosti uz istovjetnost svih ostalih fizičkih i kemijskih svojstava (s izuzetkom reakcija s drugim optički aktivne tvari i fizička svojstva u kiralnom mediju). Neophodan i dovoljan razlog za pojavu optičkih antipoda je dodeljivanje molekule i jedne od sledećih grupa tačkaste simetrije C n, D n, T, O, I (kiralnost). Najčešće govorimo o asimetričnom atomu ugljika, odnosno atomu povezanom s četiri različita supstituenta, na primjer:
Drugi atomi također mogu biti asimetrični, kao što su atomi silicija, dušika, fosfora i sumpora. Prisustvo asimetričnog atoma nije jedini razlog za enantiomere. Dakle, derivati adamantana (IX), ferocena (X), 1,3-difenilalena (XI), 6,6"-dinitro-2,2"-difenske kiseline (XII) imaju optičke antipode. Razlog za optičku aktivnost potonjeg spoja je atropizomerizam, odnosno prostorna izomerija uzrokovana nedostatkom rotacije oko jedne veze. Enantiomerizam se takođe pojavljuje u spiralnim konformacijama proteina, nukleinskih kiselina, heksahelicena(XIII).
(R)-, (S)- nomenklatura optičkih izomera (pravilo imenovanja)
Četiri grupe vezane za asimetrični atom ugljika C abcd imaju različiti rang koji odgovara nizu: a>b>c>d. U najjednostavnijem slučaju, senioritet se utvrđuje serijskim brojem atoma vezanog za asimetrični atom ugljika: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6 ), H(1) .
Na primjer, u bromohloroctenoj kiselini:
Starost supstituenata na asimetričnom atomu ugljenika je sledeća: Br(a), Cl(b), C COOH grupe (c), H(d).
U butanolu-2 kisik je stariji supstituent (a), vodik je mlađi supstituent (d):
Potrebno je riješiti pitanje supstituenata CH 3 i CH 2 CH 3 . U ovom slučaju, senioritet je određen serijskim brojem ili brojevima drugih atoma u grupi. Prvenstvo ostaje etilnoj grupi, jer je u njoj prvi C atom vezan za drugi C(6) atom i za ostale H(1) atome, dok je u metilnoj grupi ugljik vezan za tri H atoma sa atomskim brojem 1. U složenijim slučajevima nastavite porediti sve atome dok ne dođu do atoma s različitim serijskim brojevima. Ako postoje dvostruke ili trostruke veze, tada se atomi vezani za njih smatraju dva, odnosno tri atoma. Dakle, -COH grupa se smatra C (O, O, H), a -COOH grupa se smatra C (O, O, OH); karboksilna grupa je starija od aldehidne grupe, jer sadrži tri atoma sa serijskim brojem 8.
U D-gliceraldehidu, OH(a) grupa je najviša, a slijede CHO(b), CH2OH(c) i H(d):
Sljedeći korak je da se utvrdi da li je raspored grupa desno, R (lat. rectus), ili lijevo, S (lat. sinister). Prelazeći na odgovarajući model, on je orijentisan tako da se sporedna grupa (d) u perspektivnoj formuli nalazi na dnu, a zatim gledano odozgo duž ose koja prolazi kroz osjenčano lice tetraedra i grupe (d). U grupi D-gliceraldehida
nalazi se u smjeru desne rotacije, pa stoga ima R-konfiguraciju:
(R)-gliceraldehid
Za razliku od D,L nomenklature, oznake za (R)- i (S)-izomere su u zagradama.
dijastereomerizam
σ-dijastereomerizam
Svaka kombinacija prostornih izomera koja ne tvori par optičkih antipoda smatra se dijastereomernom. Postoje σ i π-dijastereomeri. σ-diasteriomeri se međusobno razlikuju po konfiguraciji nekih kiralnih elemenata koje sadrže. Dakle, dijasteriomeri su (+)-vinska kiselina i mezo-vinska kiselina, D-glukoza i D-manoza, na primjer:
Za neke vrste dijastereomerizma uvedene su posebne oznake, na primjer, treo- i eritro-izomeri su dijastereomerija sa dva asimetrična atoma ugljika i razmacima, raspored supstituenata na tim atomima, koji podsjeća na odgovarajuću trozu (srodni supstituenti su na suprotne strane u formulama Fisherove projekcije) i eritroza (zamjenici - na jednoj strani):
Eritro izomeri čiji su asimetrični atomi vezani za iste supstituente nazivaju se mezo oblici. Oni su, za razliku od ostalih σ-dijastereomera, optički neaktivni zbog intramolekularne kompenzacije doprinosa rotaciji ravni polarizacije svjetlosti dva identična asimetrična centra suprotne konfiguracije. Parovi dijastereomera koji se razlikuju po konfiguraciji jednog od nekoliko asimetričnih atoma nazivaju se epimeri, na primjer:
Termin "anomeri" odnosi se na par dijastereomernih monosaharida koji se razlikuju po konfiguraciji glikozidnog atoma u cikličnom obliku, na primjer, α-D- i β-D-glukoza su anomerni.
π-dijastereomerizam (geometrijski izomerizam)
π-dijasteriomeri, koji se nazivaju i geometrijski izomeri, razlikuju se jedni od drugih po različitom prostornom rasporedu supstituenata u odnosu na ravan dvostruke veze (najčešće C=C i C=N) ili prstena. To uključuje, na primjer, maleinsku i fumarnu kiselinu (formule XIV i XV, redom), (E)- i (Z)-benzaldoksime (XVI i XVII), cis- i trans-1,2-dimetilciklopentane (XVIII i XIX) .
konformers. Tautomeri
Fenomen je neraskidivo povezan sa temperaturnim uslovima njegovog posmatranja. Tako, na primjer, hlorcikloheksan na sobnoj temperaturi postoji u obliku ravnotežne mješavine dva konformera - s ekvatorijalnom i aksijalnom orijentacijom atoma klora:
Međutim, na minus 150 °C može se izolirati pojedinačni a-oblik, koji se u ovim uvjetima ponaša kao stabilan izomer.
S druge strane, spojevi koji su izomeri u normalnim uvjetima mogu se pokazati kao tautomeri u ravnoteži s povećanjem temperature. Na primjer, 1-bromopropan i 2-bromopropan su strukturni izomeri, međutim, kako temperatura poraste na 250 °C, uspostavlja se ravnoteža između njih, što je karakteristično za tautomere.
Izomeri koji se pretvaraju jedan u drugi na temperaturama ispod sobne temperature mogu se smatrati nečvrstim molekulima.
Postojanje konformera se ponekad naziva "rotacijski izomerizam". Među dienima razlikuju se s-cis- i s-trans izomeri, koji su, u suštini, konformeri nastali rotacijom oko jednostavne (s-jednostruke) veze:
Izomerizam je takođe karakterističan za koordinaciona jedinjenja. Dakle, spojevi koji se razlikuju po načinu koordinacije liganada (jonizacijska izomerija) su izomerni, na primjer su izomerni:
SO 4 - i + Br -
Ovdje, u suštini, postoji analogija sa strukturnom izomerijom organskih jedinjenja.
Hemijske transformacije, kao rezultat kojih se strukturni izomeri pretvaraju jedan u drugi, nazivaju se izomerizacija. Takvi procesi su važni u industriji. Tako se, na primjer, izomerizacija normalnih alkana u izoalkane provodi kako bi se povećao oktanski broj motornih goriva; pentan izomeriziran u izopentan za naknadnu dehidrogenaciju u izopren. Intramolekularne preraspodjele su također izomerizacije, od kojih je, na primjer, od velike važnosti konverzija cikloheksanon oksima u kaprolaktam, sirovinu za proizvodnju kaprona.
