Isomería de posición. Isomería y sus tipos.
Isómeros estructurales- Son compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero difieren entre sí en el orden de unión de los átomos en la molécula.
La isomería estructural se subdivide en isomería de cadena de carbono, isomería de posición e isomería de grupo funcional.
Isomería de la cadena de carbono. Debido a la diferente secuencia de unión de los átomos que forman el esqueleto carbonado de la molécula. Por ejemplo, para un alcano de composición C 4 H 10, se pueden escribir dos isómeros;
Para compuestos orgánicos con estructura cíclica, la isomería de cadena puede ser causada por el tamaño del ciclo.
isomería de posición debido a las diferentes posiciones de los grupos funcionales, sustituyentes o enlaces múltiples en la molécula.
Isomería de grupos funcionales: debido a la presencia en los isómeros de una misma composición de grupos funcionales de distinta naturaleza.
ISOMERIA ESPACIAL (STEREOISOMERIA)
isómeros espaciales- estos son compuestos que tienen la misma fórmula molecular, el mismo orden de unión de los átomos en una molécula, pero difieren entre sí en la disposición de los átomos en el espacio.
Los isómeros espaciales también se denominan isómeros estéreo y (del griego stereos - espacial).
La isomería espacial se subdivide en configuracional y conformacional.
Pero antes de proceder a la consideración de estos tipos de estereoisomerismo, detengámonos en las formas de representar la estructura espacial de las moléculas de los compuestos orgánicos.
Para representar la estructura espacial de las moléculas, su configuración o conformación, se utilizan modelos moleculares y estereofórmulas especiales.
Modelos moleculares: una representación visual de las moléculas de compuestos orgánicos e inorgánicos, que permite juzgar la posición relativa de los átomos que forman la molécula.
Se utilizan con mayor frecuencia tres tipos principales de modelos: esféricos (modelos de Kekule-Vant-Hoff), esqueléticos (modelos de Dryding-g) y hemisféricos (modelos de Stuart-Briegleb). Los modelos permiten juzgar no solo la disposición mutua de los átomos en un molécula, pero son convenientes y para considerar ángulos de enlace y la posibilidad de rotación alrededor de enlaces simples. Los modelos Dryding también tienen en cuenta las distancias interatómicas, mientras que los modelos de Stewart-Briegleb también reflejan los volúmenes de los átomos. La siguiente figura muestra los modelos de moléculas de etano y etileno.
Arroz. 3.1. Modelos de moléculas de etano (izquierda) y etileno (derecha); a - bola y palo; b - Secado; en – hemisférico (Stuart-Brigleb)
fórmulas estéreo. Para representar la estructura espacial de una molécula en un plano, se utilizan con mayor frecuencia fórmulas estereoquímicas y de perspectiva, así como fórmulas de proyección de Newman.
A fórmulas estereoquímicas los enlaces químicos ubicados en el plano del dibujo se representan como una línea regular; conexiones ubicadas sobre el plano: una cuña en negrita o una línea en negrita, y un plano psh ubicado: una cuña discontinua o una línea discontinua:
Fórmulas prometedoras describir la estructura espacial en el plano, teniendo en cuenta la consideración de la molécula a lo largo de uno de los enlaces carbono-carbono. En apariencia, se parecen a las cabras de aserradero:
al construir Fórmulas de proyección de Newman la molécula se ve en la dirección de un enlace C-C de tal manera que los átomos que forman este enlace se oscurecen entre sí. Del par seleccionado, el átomo de carbono más cercano al observador está representado por un punto y el más alejado por un círculo. Los enlaces químicos del átomo de carbono más cercano con otros átomos están representados por líneas que se originan en el punto en el centro del círculo y el más lejano, desde el círculo:
Existen fórmulas de proyección de Fisher, que generalmente se usan para representar la estructura espacial de los isómeros ópticos en un plano.
Conferencia #5
Tema "Isomería y sus tipos"
Tipo de lección: combinado
Propósito: 1. Revelar la posición principal de la teoría de la estructura sobre el fenómeno de la isomería. Dar una idea general de los tipos de isomería. Muestre las direcciones principales en el desarrollo de la teoría de la estructura en el ejemplo del estereoisomerismo.
2. continuar formando la capacidad de construir fórmulas de isómeros, dar nombres a sustancias según fórmulas.
3. cultivar una actitud cognitiva hacia el aprendizaje
Equipo: modelos de moléculas de Stuart-Briegleb, plastilina de colores, fósforos, un par de guantes, semillas de comino, goma de mascar de menta, tres tubos de ensayo.
Plan de estudios
saludo, pase de lista
Encuesta de conocimientos básicos
Aprendiendo material nuevo:
Teoría de la estructura y el fenómeno de la isomería;
Tipos de isomería;
Anclaje
Progreso de la lección
2. Levantamiento de conocimientos básicos: frontalmente
Según qué criterios se clasifican los compuestos orgánicos, explícalo mediante un diagrama.
¿Cuáles son las principales clases de compuestos orgánicos, las características de su estructura?
Realizar el ejercicio N° 1 y 2 §6. Un estudiante en la pizarra, el resto en cuadernos.
3. Aprender material nuevo: Teoría de la estructura y el fenómeno de la isomería.
Recuerde la definición de isomería e isómeros. Explique la razón de su existencia.
El fenómeno de la isomería (del griego isos - diferente y meros - compartir, parte) fue descubierto en 1823 por J. Liebig y F. Wehler tomando como ejemplo las sales de dos ácidos inorgánicos: ciánico y fulminante. NARIZ = N cian; H-O-N = C traqueteo
En 1830, J. Dumas extendió el concepto de isomería a los compuestos orgánicos. El término "isómero" apareció un año después y fue sugerido por J. Berzellius. Dado que reinaba un completo caos en el campo de la estructura de las sustancias tanto orgánicas como inorgánicas en ese momento, no se le dio mucha importancia al descubrimiento.
A. M. Butlerov dio una explicación científica para el fenómeno de la isomería en el marco de la teoría de la estructura, mientras que ni la teoría de los tipos ni la teoría de los radicales revelaron la esencia de este fenómeno. A.M. Butlerov vio la causa de la isomería en el hecho de que los átomos en las moléculas de los isómeros están conectados en un orden diferente. La teoría de la estructura permitió predecir el número de posibles isómeros y su estructura, lo que fue brillantemente confirmado en la práctica por el propio A. M. Butlerov y sus seguidores.
Tipos de isomería: dé un ejemplo de isómeros y sugiera una característica por la cual se podrían clasificar los isómeros.(Obviamente, la base será la estructura de las moléculas de los isómeros). Explico el material usando el diagrama:
Hay dos tipos de isomerismo: estructural y espacial (estereoisomerismo). Los isómeros estructurales son aquellos que tienen un orden diferente de enlace de átomos en una molécula. Los isómeros espaciales tienen los mismos sustituyentes en cada átomo de carbono, pero difieren en su disposición mutua en el espacio.
La isomería estructural es de tres tipos: la isomería entre clases asociada con la estructura del esqueleto de carbono y la isomería de la posición del grupo funcional o enlace múltiple.
Los isómeros interclases contienen diferentes grupos funcionales y pertenecen a diferentes clases de compuestos orgánicos y, por lo tanto, las propiedades físicas y químicas de los isómeros interclases difieren significativamente.
La isomería del esqueleto de carbono ya le resulta familiar, las propiedades físicas son diferentes y las propiedades químicas son similares, porque estas sustancias pertenecen a la misma clase.
Isomería de la posición de un grupo funcional o de la posición de múltiples enlaces. Las propiedades físicas de tales isómeros son diferentes, pero las propiedades químicas son similares.
Isomería geométrica: tienen diferentes constantes físicas pero propiedades químicas similares
Los isómeros ópticos son imágenes especulares entre sí; como dos palmas, es imposible juntarlas para que coincidan.
4. Fijación: reconocer isómeros, determinar el tipo de isomería en sustancias cuyas fórmulas: realizar el ejercicio 3§ 7
Y del griego μέρος - parte, parte), fenómeno consistente en la existencia de compuestos químicos de la misma composición con el mismo peso molecular, pero de diferente estructura. Tales compuestos se llaman isómeros. Las diferencias estructurales provocan una influencia mutua diferente de los átomos en las moléculas y predeterminan las diferentes propiedades físicas y químicas de los isómeros. La isomería es extremadamente común en química orgánica y es una de las principales razones de la diversidad y abundancia de compuestos orgánicos. En química inorgánica, la isomería ocurre principalmente para compuestos complejos.
El término "isomerismo" fue introducido por J. Berzelius en 1830, completando la controversia entre J. Liebig y F. Wöhler sobre la existencia de dos sustancias que difieren mucho en propiedades y tienen la misma composición de AgCNO: cianato de plata y fulminato, y a base de sobre los resultados de la investigación tartárico y ácidos tartáricos. La esencia de la isomería se explicó más tarde sobre la base de la teoría de la estructura química.
Hay dos tipos principales de isomería: estructural y espacial (estereoisomerismo). Los isómeros estructurales difieren en el orden de los enlaces de los átomos en una molécula, es decir, en su estructura química. Los estereoisómeros (isómeros espaciales) con el mismo orden de enlaces de átomos en una molécula difieren en la disposición mutua de los átomos en el espacio.
La isomería estructural se subdivide en isomería del esqueleto de carbono (isomerismo esquelético), isomería de posición (isomerismo posicional), metamerismo y otros tipos. La isomería del esqueleto de carbono se debe al diferente orden de enlaces de los átomos de carbono que forman el esqueleto de la molécula. Para especificar las características estructurales de los isómeros, la isomería esquelética se subdivide en isomería de cadena de carbono, isomería de anillo e isomería de cadena lateral. Por ejemplo, la isomería de la cadena de carbono es característica de los alcanos a partir del cuarto miembro de la serie homóloga C 4 H 10, que tiene dos isómeros estructurales: n-butano CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 e isobutano (2-metilpropano ) CH3-CH (CH3)-CH3. El quinto miembro de la serie de alcanos C 5 H 12 tiene tres isómeros: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 - n-pentano, CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3 - isopentano (2-metilbutano) y neopentano (2,2-dimetilpropano) CH 3 -C (CH 3) 2 -CH 3. A medida que se alarga la cadena, el número de posibles isómeros aumenta rápidamente. Entonces, para los alcanos de la composición C 10 H 22, son posibles 75 isómeros estructurales, para C 13 H 28 - 802 isómeros, para C 20 H 42 - más de 366 mil isómeros. Los compuestos alicíclicos se caracterizan por isomería de anillo e isomería de cadena lateral. Por ejemplo, entre los isómeros esqueléticos (fórmulas I-IV), el metilciclopentano (I), el ciclohexano (II) y el propilciclopropano (III) son isómeros cíclicos, y el propilciclopropano (III) y el isopropilciclopropano (IV) son isómeros de cadena lateral. Las diferencias en las propiedades de los isómeros esqueléticos se manifiestan en la diferencia en sus puntos de ebullición (los isómeros con una cadena de carbono normal hierven a una temperatura más alta que los isómeros con una cadena ramificada), densidad y otros n-alcanos, por ejemplo, en contraste con isómeros ramificados, tienen menor resistencia a la detonación (ver artículo Número de octano), forman complejos con la urea (clatratos).
La isomería de posición se debe a las diferentes posiciones de los grupos funcionales, sustituyentes o enlaces múltiples. Por ejemplo, los isómeros de posición son 1-propanol CH 3 -CH 2 -CH 2 OH y 2-propanol CH 3 -CH (OH) -CH 3, 1-buteno CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3 y 2- buteno CH3-CH=CH-CH3. Cambiar la posición del grupo funcional puede conducir a un cambio en la clase del compuesto. Por ejemplo, los isómeros de posición acetona CH 3 -C(O)-CH 3 y propanal CH 3 -CH 2 -CHO se refieren a cetonas y aldehídos, respectivamente. Los isómeros estructurales con diferentes grupos funcionales difieren mucho en sus propiedades químicas.
El metamerismo se debe a las diferentes posiciones del heteroátomo (O, N, S) en la cadena. Por ejemplo, metámeros son metil propil éter CH 3 O-CH 2 -CH 2 -CH 3 y dietil éter CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, dietilamina CH 3 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 3 y CH3-NH-CH2-CH2-CH3-metilpropilamina.
A menudo, las diferencias en los isómeros están determinadas por varias características estructurales. Por ejemplo, la metilisopropilcetona (3-metil-2-butanona) CH 3 -C (O) -CH (CH 3) 2 y el aldehído valérico (pentanal) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO difieren entre sí otro como la estructura del esqueleto de carbono y la posición del grupo funcional.
Un tipo especial de isomería estructural es el tautomerismo (isomerismo dinámico de equilibrio). En este caso, los isómeros que difieren en los grupos funcionales se intercambian fácilmente hasta que se alcanza un equilibrio en el que la sustancia contiene simultáneamente moléculas de tautómero en una determinada proporción.
La isomería espacial se subdivide en geométrica (cis, trans y syn, antiisomerismo o isomería E, Z) y óptica (enantiomería). La isomería geométrica es característica de los compuestos que contienen dobles enlaces o anillos no aromáticos, que son fragmentos de moléculas estructuralmente rígidos. Para los isómeros cis, dos sustituyentes están ubicados en el mismo lado del plano del doble enlace o ciclo, para los isómeros trans, en lados opuestos. Por ejemplo, los isómeros geométricos son cis-2-buteno (fórmula V) y trans-2-buteno (VI), cis-1,2-diclorociclopropano (VII) y trans-1,2-diclorociclopropano (VIII).
Las diferencias características entre los isómeros cis-trans son el punto de fusión más bajo de los isómeros cis, una solubilidad en agua significativamente mejor y un momento dipolar pronunciado. Los isómeros trans suelen ser más estables. Véase, por ejemplo, el artículo Ácidos maleico y fumárico.
La isomería geométrica observada para los compuestos con dobles enlaces C=N (oximas) y N=N (compuestos azo-, azoxi) a menudo se denomina sin, anti-isomerismo. Por ejemplo, los isómeros geométricos son anti-benzaldoxima (fórmula IX) y sin-benzaldoxima (X); sin-azobenceno (XI) y anti-azobenceno (XII).
En el caso general, se utiliza la nomenclatura Ε,Z. Para los isómeros Z, los sustituyentes principales (que tienen un número atómico más alto) se encuentran en un lado del doble enlace o ciclo, para los isómeros E, en lados opuestos. Por ejemplo, los isómeros geométricos son (Z)-1-bromo1-yodo-2-cloroetileno (fórmula XIII) y (E)-1-bromo-1-yodo-2-cloroetileno (XIV).
La isomería óptica es característica de los compuestos cuyas moléculas tienen elementos de quiralidad, como un átomo de carbono asimétrico (quiral) unido a cuatro sustituyentes diferentes. Fue descubierto por primera vez por L. Pasteur en 1848 utilizando el ejemplo de los ácidos tartáricos y explicado por J. H. van't Hoff y J. A. Le Bel en 1874 basándose en el concepto de la configuración tetraédrica de los átomos de carbono en compuestos saturados. Las moléculas que contienen un átomo de carbono asimétrico se pueden representar como dos isómeros ópticos que no se pueden combinar en el espacio (es decir, se relacionan entre sí como un objeto con su imagen especular). Dichos isómeros espejo, que difieren solo en la disposición opuesta de los mismos sustituyentes en el centro quiral, se denominan enantiómeros (del griego έναντίος - opuesto y μέρος - parte). Por ejemplo, los enantiómeros del ácido láctico (XV y XVI) se pueden representar en 3D o como fórmulas de Fisher (ver Nomenclatura química).
Los enantiómeros tienen diferentes actividades biológicas; también se caracterizan por la actividad óptica: la capacidad de actuar sobre la luz polarizada en un plano (girar el plano de polarización). Los enantiómeros giran el plano de polarización en el mismo ángulo pero en dirección opuesta, por lo que se denominan antípodas ópticas.
Durante mucho tiempo, la configuración de los enantiómeros se determinó en relación con la configuración de un patrón conocido, que eran los enantiómeros del gliceraldehído (serie D, L-estérica). Más universal es la nomenclatura R, S (propuesta por R. Kahn, K. Ingold y V. Prelog), que establece la configuración absoluta de los isómeros espaciales. De acuerdo con las reglas de la nomenclatura R, S, los enantiómeros de ácido láctico (XV, XVI) son respectivamente ácidos (R)-láctico y (S)-láctico. No hay reglas para traducir la nomenclatura D, L al sistema R, S, ya que estas nomenclaturas utilizan principios diferentes. No se ha establecido ninguna conexión entre la configuración absoluta y los parámetros de rotación óptica.
Para compuestos que tienen n centros quirales en la molécula, el número de estereoisómeros posibles es de 2". Sin embargo, en n ≥ 2, hay estereoisómeros que se diferencian entre sí en parte de los elementos de quiralidad que contienen. Los estereoisómeros que no son enantiómeros son llamados diastereoisómeros (del griego δια... - a través, entre, estéreo... y μέρος - parte) y XX son enantiómeros, los pares restantes (XVII y XIX, XVII y XX, XVIII y XIX, XVIII y XX) son diastereómeros.
Con la aparición de elementos de simetría adicionales (plano, eje o centro de simetría), puede disminuir el número total de estereoisómeros, así como el número de formas ópticamente activas. Por ejemplo, los ácidos tartáricos tienen tres estereoisómeros, de los cuales dos son ópticamente activos: ácido D-tartárico o ácido (2R,3R)-tartárico (fórmula XXI) y ácido L-tartárico o ácido (2S,3S)-tartárico. (XXII), que son enantiómeros. Su diastereómero - ácido mesotartárico, o (2R,3S)-ácido tartárico (fórmula XXIII, o configuración idéntica XXIV), debido a la presencia de un plano de simetría (indicado por una línea de puntos) es ópticamente inactivo - es el llamado racemato intramolecular.
El proceso de interconversión de enantiómeros se denomina racemización. Una mezcla de cantidades iguales de antípodas ópticas: una mezcla racémica, o racemato, no tiene actividad óptica. El estereoisomerismo recibe gran atención en el estudio de compuestos naturales y la síntesis de sustancias biológicamente activas. Las sustancias de origen natural que contienen elementos de quiralidad tienen una cierta estereoconfiguración, así como actividad óptica. Cuando se forma un centro quiral en las condiciones de la síntesis química (con la excepción de la síntesis asimétrica), se forma un racemato; el aislamiento de enantiómeros requiere el uso de métodos complejos para separar el racemato en componentes ópticamente activos.
Como resultado de la rotación interna de las moléculas, surgen isómeros conformacionales o conformadores que difieren en el grado de rotación de los fragmentos moleculares en torno a uno o más enlaces simples. En algunos casos, se pueden aislar confórmeros individuales, a veces también llamados isómeros rotacionales. El análisis conformacional se utiliza para estudiar la formación, las diferencias en las propiedades y la reactividad de los conformadores.
Los isómeros se pueden convertir entre sí mediante reacciones de isomerización.
Lit.: Potapov V. M. Estereoquímica. 2ª ed. M., 1988; Traven VF Química orgánica. M., 2004. T. 1.
ἴσος - igual + μέρος - compartir, parte) - un fenómeno que consiste en la existencia de compuestos químicos - isómeros, - idénticos en composición atómica y peso molecular, pero diferentes en la estructura o disposición de los átomos en el espacio y, como resultado, en propiedades.YouTube enciclopédico
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Isomería y nomenclatura de hidrocarburos saturados
1.1. Alcanos: Estructura, nomenclatura, isomería. Preparación para el examen de química.
Tipos de isomería
Estereoisómeros, enantiómeros, diastereómeros, isómeros estructurales, compuestos meso
Núm. 42. Química orgánica. Tema 12. Derivados del halógeno. Parte 1. Nomenclatura, isomería
subtítulos
Información histórica
Este tipo de isomería se subdivide en enantiómeros(isomerismo óptico) y diastereomerismo.
Enantiomerismo (isomerismo óptico)
El proceso de interconversión de enantiómeros se denomina racemización: conduce a la desaparición de la actividad óptica como resultado de la formación de una mezcla equimolar de formas (-)- y (+), es decir, un racemato. La interconversión de los diastereómeros conduce a la formación de una mezcla en la que predomina la forma termodinámicamente más estable. En el caso de los diastereómeros π, esta suele ser la forma trans. La interconversión de los isómeros conformacionales se denomina equilibrio conformacional.
El fenómeno de la isomería contribuye en gran medida al crecimiento de la cantidad de compuestos conocidos (y más aún, la cantidad de compuestos potencialmente posibles). Entonces, el número posible de alcoholes decílicos isoméricos estructurales es más de 500 (de los cuales se conocen alrededor de 70), hay más de 1500 isómeros espaciales.
En la consideración teórica de los problemas de isomería, los métodos topológicos se están generalizando cada vez más; se han derivado fórmulas matemáticas para calcular el número de isómeros.
Otro ejemplo fueron los ácidos tartárico y tartárico, tras cuyo estudio J. Berzelius introdujo el término isomería y sugirió que las diferencias surgen de la "diferente distribución de átomos simples en un átomo complejo" (es decir, una molécula). La verdadera explicación de la isomería se recibió solo en la segunda mitad del siglo XIX. basado en la teoría de la estructura química de A. M. Butlerov (isomerismo estructural) y la teoría estereoquímica de J. G. van't Hoff (isomerismo espacial).
Isomería estructural
La isomería estructural es el resultado de diferencias en la estructura química. Este tipo incluye:
Isomería de la cadena hidrocarbonada (esqueleto carbonado)
Isomería del esqueleto de carbono, debido al diferente orden de enlace de los átomos de carbono. El ejemplo más simple es el butano CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 y el isobutano (CH 3) 3 CH. Dr. ejemplos: antraceno y fenantreno (fórmulas I y II, respectivamente), ciclobutano y metilciclopropano (III y IV).
Isomería de valencia
Isomería de valencia (un tipo especial de isomería estructural), en la que los isómeros pueden convertirse entre sí solo mediante la redistribución de enlaces. Por ejemplo, los isómeros de valencia del benceno (V) son biciclohexa-2,5-dieno (VI, "benceno de Dewar"), prismano (VII, "benceno de Ladenburg"), benzvaleno (VIII).
Isomería de grupos funcionales
Difiere en la naturaleza del grupo funcional. Ejemplo: Etanol (CH 3 -CH 2 -OH) y Dimetil éter (CH 3 -O-CH 3)
isomería de posición
Tipo de isomería estructural caracterizada por una diferencia en la posición de los mismos grupos funcionales o dobles enlaces con el mismo esqueleto de carbono. Ejemplo: ácido 2-clorobutanoico y ácido 4-clorobutanoico.
Isomería espacial (estereoisomerismo)
Enantiomerismo (isomerismo óptico)
La isomería espacial (estereoisomerismo) surge como resultado de diferencias en la configuración espacial de moléculas que tienen la misma estructura química. Este tipo de isómero se subdivide en enantiómeros(isomerismo óptico) y diastereomerismo.
Los enantiómeros (isómeros ópticos, isómeros espejo) son pares de antípodas ópticas de sustancias caracterizadas por rotaciones del plano de polarización de la luz de signo opuesto e igual magnitud con la identidad de todas las demás propiedades físicas y químicas (con la excepción de las reacciones con otros sustancias ópticamente activas y propiedades físicas en un medio quiral). Una razón necesaria y suficiente para la aparición de antípodas ópticas es la asignación de una molécula y uno de los siguientes grupos de simetría puntual C norte, D norte, T, O, I (quiralidad). La mayoría de las veces estamos hablando de un átomo de carbono asimétrico, es decir, un átomo asociado con cuatro sustituyentes diferentes, por ejemplo:
Otros átomos también pueden ser asimétricos, como los átomos de silicio, nitrógeno, fósforo y azufre. La presencia de un átomo asimétrico no es la única razón para los enantiómeros. Así, los derivados de adamantano (IX), ferroceno (X), 1,3-difenilaleno (XI), ácido 6,6"-dinitro-2,2"-difénico (XII) tienen antípodas ópticas. La razón de la actividad óptica de este último compuesto es la atropisomería, es decir, la isomería espacial provocada por la falta de rotación alrededor de un enlace sencillo. El enantiomerismo también aparece en las conformaciones helicoidales de proteínas, ácidos nucleicos, hexahelycene(XIII).
(R)-, (S)- nomenclatura de isómeros ópticos (regla de nomenclatura)
A los cuatro grupos unidos al átomo de carbono asimétrico C abcd se les asigna diferente antigüedad correspondiente a la secuencia: a>b>c>d. En el caso más simple, la antigüedad se establece por el número de serie del átomo unido al átomo de carbono asimétrico: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6 ), H(1) .
Por ejemplo, en ácido bromocloroacético:
La antigüedad de los sustituyentes en el átomo de carbono asimétrico es la siguiente: Br(a), Cl(b), C del grupo COOH (c), H(d).
En butanol-2, el oxígeno es el sustituyente mayor (a), el hidrógeno es el sustituyente menor (d):
Se requiere para resolver el problema de los sustituyentes CH 3 y CH 2 CH 3 . En este caso, la antigüedad está determinada por el número de serie o números de otros átomos en el grupo. La primacía se mantiene con el grupo etilo, ya que en él el primer átomo de C está unido a otro átomo de C(6) y a otros átomos de H(1), mientras que en el grupo metilo el carbono está unido a tres átomos de H de número atómico 1 En casos más complejos continúe comparando todos los átomos hasta llegar a átomos con diferentes números de serie. Si hay enlaces dobles o triples, los átomos unidos a ellos se consideran dos y tres átomos, respectivamente. Así, el grupo -COH se considera como C (O, O, H), y el grupo -COOH se considera como C (O, O, OH); el grupo carboxilo es más antiguo que el grupo aldehído, ya que contiene tres átomos con un número de serie de 8.
En el D-gliceraldehído, el grupo OH(a) es el más alto, seguido de CHO(b), CH 2 OH(c) y H(d):
El siguiente paso es determinar si la disposición de los grupos es derecha, R (lat. recto), o izquierda, S (lat. siniestro). Pasando al modelo correspondiente, se orienta de modo que el grupo menor (d) en la fórmula de perspectiva esté en la parte inferior, y luego se ve desde arriba a lo largo del eje que pasa por la cara sombreada del tetraedro y el grupo (d). En el grupo D-gliceraldehído
ubicado en la dirección de rotación derecha, y por lo tanto, tiene una configuración R:
(R)-gliceraldehído
En contraste con la nomenclatura D,L, las designaciones para los isómeros (R) y (S) están encerradas entre paréntesis.
diastereomerismo
σ-diastereomerismo
Cualquier combinación de isómeros espaciales que no formen un par de antípodas ópticas se considera diastereoisómera. Hay diastereómeros σ y π. Los diastereómeros σ difieren entre sí en la configuración de algunos de los elementos de quiralidad que contienen. Entonces, los diastereómeros son ácido (+)-tartárico y ácido meso-tartárico, D-glucosa y D-manosa, por ejemplo:
Para algunos tipos de diastereomerismo, se han introducido designaciones especiales, por ejemplo, los isómeros treo y eritro son un diastereomerismo con dos átomos de carbono y espacios asimétricos, la disposición de los sustituyentes en estos átomos recuerda a la correspondiente treosa (los sustituyentes relacionados están en lados opuestos en las fórmulas de proyección de Fisher) y eritrosis ( diputados - en un lado):
Los isómeros eritro cuyos átomos asimétricos están unidos a los mismos sustituyentes se denominan formas meso. Ellos, a diferencia de los otros σ-diastereómeros, son ópticamente inactivos debido a la compensación intramolecular de las contribuciones a la rotación del plano de polarización de la luz de dos centros asimétricos idénticos de configuración opuesta. Los pares de diastereómeros que difieren en la configuración de uno de varios átomos asimétricos se denominan epímeros, por ejemplo:
El término "anómeros" se refiere a un par de monosacáridos diastereoisómeros que difieren en la configuración del átomo glucosídico en la forma cíclica, por ejemplo, α-D- y β-D-glucosa son anoméricos.
π-diastereomerismo (isomerismo geométrico)
Los diastereómeros π, también llamados isómeros geométricos, difieren entre sí en la diferente disposición espacial de los sustituyentes en relación con el plano del doble enlace (más a menudo C=C y C=N) o el anillo. Estos incluyen, por ejemplo, ácidos maleico y fumárico (fórmulas XIV y XV, respectivamente), (E)- y (Z)-benzaldoximas (XVI y XVII), cis- y trans-1,2-dimetilciclopentanos (XVIII y XIX) .
conformistas. Tautómeros
El fenómeno está indisolublemente ligado a las condiciones de temperatura de su observación. Entonces, por ejemplo, el clorociclohexano a temperatura ambiente existe en forma de una mezcla en equilibrio de dos confórmeros, con las orientaciones ecuatorial y axial del átomo de cloro:
Sin embargo, a menos 150 °C, se puede aislar una forma a individual que se comporta en estas condiciones como un isómero estable.
Por otro lado, los compuestos que son isómeros en condiciones normales pueden convertirse en tautómeros en equilibrio al aumentar la temperatura. Por ejemplo, el 1-bromopropano y el 2-bromopropano son isómeros estructurales, sin embargo, a medida que la temperatura sube a 250 °C, se establece un equilibrio entre ellos, lo cual es característico de los tautómeros.
Los isómeros que se transforman entre sí a temperaturas inferiores a la temperatura ambiente pueden considerarse moléculas no rígidas.
La existencia de conformadores a veces se denomina "isomerismo rotacional". Entre los dienos, se distinguen los isómeros s-cis y s-trans, que, en esencia, son conformadores resultantes de la rotación alrededor de un enlace simple (s-simple):
La isomería también es característica de los compuestos de coordinación. Entonces, los compuestos que difieren en la forma de coordinación de los ligandos (isomerismo de ionización) son isoméricos, por ejemplo, son isoméricos:
SO 4 - y + Br -
Aquí, en esencia, hay una analogía con la isomería estructural de los compuestos orgánicos.
Las transformaciones químicas, como resultado de las cuales los isómeros estructurales se convierten entre sí, se denominan isomerización. Tales procesos son importantes en la industria. Así, por ejemplo, la isomerización de alcanos normales en isoalcanos se lleva a cabo para aumentar el octanaje de los combustibles para motores; pentano isomerizado a isopentano para su posterior deshidrogenación a isopreno. Los reordenamientos intramoleculares también son isomerizaciones, de las cuales, por ejemplo, la conversión de ciclohexanona oxima en caprolactama, materia prima para la producción de capron, es de gran importancia.
