Positsiooniisomeeria. Isomerism ja selle liigid
Struktuursed isomeerid- Need on ühendid, millel on sama molekulvalem, kuid mis erinevad üksteisest molekulis aatomite sidumise järjekorra poolest.
Struktuurne isomeeria jaguneb süsinikahela isomeeriaks, positsiooniisomeeriks ja funktsionaalrühma isomeeriaks.
Süsinikuahela isomeeria. Molekuli süsiniku skeleti moodustavate aatomite erineva sidumisjärjestuse tõttu. Näiteks alkaanile, mille koostis on C4H10, võib kirjutada kaks isomeeri;
Tsüklilise struktuuriga orgaaniliste ühendite puhul võib ahela isomeeria põhjustada tsükli suurus.
asendi isomeeria mis on tingitud funktsionaalrühmade, asendajate või mitmekordsete sidemete erinevatest positsioonidest molekulis.
Funktsionaalsuse isomeeria: rühmad erineva iseloomuga funktsionaalrühmade esinemise tõttu sama koostisega isomeerides.
RUUMIISOMEERIA (STEREOISOMERIA)
Ruumilised isomeerid- need on ühendid, millel on sama molekulvalem, sama aatomite sidumise järjekord molekulis, kuid mis erinevad üksteisest aatomite ruumilise paigutuse poolest.
Ruumiisomeere nimetatakse ka stereoisomeerideks ja (kreeka keelest stereos - ruumilised).
Ruumiline isomeeria jaguneb konfiguratsiooniliseks ja konformatsiooniliseks.
Kuid enne seda tüüpi stereoisomeeride käsitlemist peatugem orgaaniliste ühendite molekulide ruumilise struktuuri kujutamise viisidel.
Molekulide ruumilise struktuuri, nende konfiguratsiooni või konformatsiooni kujutamiseks kasutatakse molekulaarmudeleid ja spetsiaalseid stereovalemeid.
Molekulaarmudelid - orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite molekulide visuaalne esitus, mis võimaldab hinnata molekuli moodustavate aatomite suhtelist asukohta.
Kõige sagedamini kasutatakse kolme peamist tüüpi mudeleid: sfäärilisi (Kekule-Vant-Hoffi mudelid), skeleti (Dryding-g mudelid) ja poolkerakujulisi (Stuart-Brieglebi mudelid). Mudelid võimaldavad hinnata mitte ainult aatomite vastastikust paigutust aatomites. molekuli, kuid need on mugavad ja arvestama sidemete nurki ja pöörlemisvõimalust lihtsate sidemete ümber. Kuivatamismudelid võtavad arvesse ka aatomitevahelisi kaugusi, Stewart-Brieglebi mudelid aga kajastavad ka aatomite mahtu. Alloleval joonisel on kujutatud etaani ja etüleeni molekulide mudeleid.
Riis. 3.1. Etaani (vasakul) ja etüleeni (paremal) molekulide mudelid; a - pall-pulk; b - Kuivatamine; sisse – poolkerakujuline (Stuart-Brigleb)
stereo valemid. Molekuli ruumilise struktuuri kujutamiseks tasapinnal kasutatakse kõige sagedamini stereokeemilisi ja perspektiivvalemeid, samuti Newmani projektsioonivalemeid.
AT stereokeemilised valemid joonise tasapinnal asuvad keemilised sidemed on kujutatud korrapärase joonena; ühendused, mis asuvad tasapinna kohal - paks kiil või paks joon ja paiknevad pssh tasapind - katkendlik kiil või katkendjoon:
Paljutõotavad valemid kirjeldada ruumilist struktuuri tasapinnal, võttes arvesse molekuli piki ühte süsinik-süsinik sidet. Välimuselt meenutavad nad saeveski kitsesid:
Ehitamisel Newmani projektsioonivalemid molekuli vaadeldakse ühe C–C sideme suunas nii, et seda sidet moodustavad aatomid varjavad üksteist. Valitud paarist on vaatlejale lähim süsinikuaatom tähistatud punktiga ja kaugeim ring. Lähima süsinikuaatomi keemilised sidemed teiste aatomitega on tähistatud joontega, mis pärinevad ringi keskpunktist ja kaugemast - ringist:
On olemas Fisheri projektsioonivalemid, mida tavaliselt kasutatakse optiliste isomeeride ruumilise struktuuri kujutamiseks tasapinnal.
Loeng nr 5
Teema "Isomerism ja selle liigid"
Tunni tüüp: kombineeritud
Eesmärk: 1. Selgitada välja struktuuriteooria põhipositsioon isomeeria nähtuse suhtes. Andke üldine ettekujutus isomeeria tüüpidest. Näidake struktuuriteooria arengu põhisuundi stereoisomeeria näitel.
2. jätkata isomeeride valemite ehitamise oskuse kujundamist, anda ainetele valemite järgi nimetusi.
3. kasvatada kognitiivset suhtumist õppimisse
Varustus: Stuart-Brieglebi molekulimudelid, värviline plastiliin, tikud, paar kindaid, köömned, piparmündi närimiskumm, kolm katseklaasi.
Tunniplaan
tervitus, nimeline kõne
Põhiteadmiste küsitlus
Uue materjali õppimine:
Struktuuriteooria ja isomeeria fenomen;
Isomerismi tüübid;
Ankurdamine
Tunni edenemine
2. Baasteadmiste küsitlus: frontaalselt
Milliste kriteeriumide järgi orgaanilisi ühendeid klassifitseeritakse, selgitage diagrammi abil.
Millised on orgaaniliste ühendite põhiklassid, nende struktuuri tunnused
Soorita harjutus nr 1 ja 2 §6. Üks õpilane tahvli juures, ülejäänud vihikutes
3. Uue materjali õppimine: Struktuuriteooria ja isomeeria nähtus
Tuletage meelde isomeeria ja isomeeride määratlust. Selgitage nende olemasolu põhjust.
Isomeeria fenomeni (kreeka keelest isos – erinev ja meros – osa, osa) avastasid 1823. aastal J. Liebig ja F. Wehler kahe anorgaanilise happe – tsüaanhappe ja fulminantse – soolade näitel. NINA = N tsüaan; H-O-N = C põriseb
1830. aastal laiendas J. Dumas isomeeria mõistet orgaanilistele ühenditele. Termin "isomeer" ilmus aasta hiljem ja selle pakkus välja J. Berzellius. Kuna sel ajal valitses nii orgaaniliste kui ka anorgaaniliste ainete struktuuri vallas täielik kaos, ei omistatud avastusele erilist tähtsust.
Teadusliku seletuse isomeeria nähtusele andis A. M. Butlerov struktuuriteooria raames, samas kui ei tüübiteooria ega radikaalide teooria ei paljastanud selle nähtuse olemust. A.M.Butlerov nägi isomeeria põhjust selles, et isomeeride molekulides on aatomid ühendatud erinevas järjekorras. Struktuuriteooria võimaldas ennustada võimalike isomeeride arvu ja nende struktuuri, mida praktikas hiilgavalt kinnitasid ka A. M. Butlerov ise ja tema järgijad.
Isomeeria tüübid: tooge näide isomeeride kohta ja paku välja tunnus, mille järgi saaks isomeere klassifitseerida?(Ilmselt on aluseks isomeeride molekulide struktuur). Selgitan materjali diagrammi abil:
Isomerismi on kahte tüüpi: struktuurne ja ruumiline (stereoisomeeria). Struktuursed isomeerid on need, millel on molekulis erinev aatomite sidumise järjekord. Ruumilistel isomeeridel on igal süsinikuaatomil samad asendajad, kuid need erinevad üksteisest ruumilise paigutuse poolest.
Struktuurset isomeeria on kolme tüüpi: klassidevaheline isomeeria, mis on seotud süsiniku skeleti struktuuriga, ja funktsionaalse rühma või mitmiksideme asukoha isomeeria.
Klassidevahelised isomeerid sisaldavad erinevaid funktsionaalrühmi ja kuuluvad erinevatesse orgaaniliste ühendite klassidesse ning seetõttu erinevad klassidevaheliste isomeeride füüsikalised ja keemilised omadused oluliselt.
Süsinikuskeleti isomeeria on teile juba tuttav, füüsikalised omadused on erinevad ja keemilised omadused sarnased, kuna need ained kuuluvad samasse klassi.
Funktsionaalrühma või mitme sideme asukoha isomeeria. Selliste isomeeride füüsikalised omadused on erinevad, kuid keemilised omadused on sarnased.
Geomeetriline isomeeria: neil on erinevad füüsikalised konstandid, kuid sarnased keemilised omadused
Optilised isomeerid on üksteise peegelpildid; nagu kahte peopesa, on võimatu neid kokku panna nii, et need sobiksid.
4. Fikseerimine: tuvastage isomeerid, määrake isomeeria tüüp ainetes, mille valemid: sooritage harjutus 3§ 7
Ja kreeka μέρος - osa, osa), nähtus, mis seisneb sama koostisega, sama molekulmassiga, kuid struktuurilt erinevate keemiliste ühendite olemasolus. Selliseid ühendeid nimetatakse isomeerideks. Struktuurierinevused põhjustavad aatomite erinevat vastastikust mõju molekulides ning määravad ette isomeeride erinevad füüsikalised ja keemilised omadused. Isomerism on orgaanilises keemias ülimalt levinud ja on orgaaniliste ühendite mitmekesisuse ja rohkuse üks peamisi põhjuseid. Anorgaanilises keemias esineb isomeeria peamiselt kompleksühendite puhul.
Mõiste "isomeeria" võttis kasutusele J. Berzelius 1830. aastal, lõpetades J. Liebigi ja F. Wöhleri vahelise vaidluse kahe aine olemasolu kohta, mis erinevad üksteisest järsult omadustelt ja millel on sama AgCNO koostis – hõbetsüanaat ja fulminaat ning põhinevad. viin- ja viinhapete uurimistulemuste kohta. Isomeeria olemust selgitati hiljem keemilise struktuuri teooria põhjal.
Isomeeriat on kaks peamist tüüpi: struktuurne ja ruumiline (stereoisomeeria). Struktuuriisomeerid erinevad molekulis olevate aatomite sidemete järjestuse, st keemilise struktuuri poolest. Stereoisomeerid (ruumilised isomeerid), millel on molekulis sama aatomite side, erinevad aatomite omavahelise paigutuse poolest ruumis.
Struktuurne isomeeria jaguneb süsinikskeleti isomeeriaks (skeleti isomeeria), positsiooniisomeeriaks (positsiooniisomeeria), metamerismiks ja muudeks tüüpideks. Süsiniku skeleti isomeeria on tingitud molekuli skeleti moodustavate süsinikuaatomite sidemete erinevast järjestusest. Isomeeride struktuuriomaduste täpsustamiseks jaotatakse skeleti isomeeria süsinikahela isomeeriks, tsükliisomeeriks ja külgahela isomeeriks. Näiteks süsinikahela isomeeria on iseloomulik alkaanidele alates C 4 H 10 homoloogse seeria neljandast liikmest, millel on kaks struktuurset isomeeri: n-butaan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 ja isobutaan (2-metüülpropaan). ) CH3-CH (CH3)-CH3. C5H12 alkaanide seeria viiendal liikmel on kolm isomeeri: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3-n-pentaan, CH3-CH(CH3)-CH2-CH3-isopentaan. (2-metüülbutaan) ja neopetaan (2,2-dimetüülpropaan) CH3-C (CH3)2-CH3. Ahela pikenedes suureneb võimalike isomeeride arv kiiresti. Niisiis, alkaanide koostisega C 10 H 22 on võimalikud 75 struktuurset isomeeri, C 13 H 28 - 802 isomeeri, C 20 H 42 - rohkem kui 366 tuhat isomeeri. Alitsüklilisi ühendeid iseloomustab tsükli isomeeria ja külgahela isomeeria. Näiteks skeleti isomeeride (valemid I-IV) hulgas on metüültsüklopentaan (I), tsükloheksaan (II) ja propüültsüklopropaan (III) tsüklilised isomeerid ning propüültsüklopropaan (III) ja isopropüültsüklopropaan (IV) kõrvalahela isomeerid. Erinevused skeleti isomeeride omadustes avalduvad näiteks erinevuses nende keemistemperatuurides (tavalise süsinikuahelaga isomeerid keevad kõrgemal temperatuuril kui hargnenud ahelaga isomeerid), tiheduses ja teistes n-alkaanides, erinevalt hargnenud isomeerid, neil on madalam detonatsioonitakistus (vt artiklit Oktaanarv), moodustavad komplekse karbamiidiga (klatraadid).
Positsiooniisomeeria on tingitud funktsionaalrühmade, asendajate või mitme sideme erinevatest positsioonidest. Näiteks positsiooniisomeerid on 1-propanool CH3-CH2-CH2OH ja 2-propanool CH3-CH(OH)-CH3, 1-buteen CH2 \u003d CH-CH2-CH3 ja 2- buteen CH3-CH=CH-CH3. Funktsionaalrühma positsiooni muutmine võib viia ühendi klassi muutumiseni. Näiteks positsiooniisomeerid atsetoon CH3-C(O)-CH3 ja propanaal CH3-CH2-CHO viitavad vastavalt ketoonidele ja aldehüüdidele. Erinevate funktsionaalrühmadega struktuuriisomeerid erinevad suuresti keemiliste omaduste poolest.
Metameeria on tingitud heteroaatomi (O, N, S) erinevatest positsioonidest ahelas. Näiteks on metameerid metüülpropüüleeter CH3O-CH2-CH2-CH3 ja dietüüleeter CH3-CH2-O-CH2-CH3, dietüülamiin CH3-CH2-NH-CH2-CH 3 ja CH3-NH-CH2-CH2-CH3-metüülpropüülamiin.
Sageli määravad isomeeride erinevused mitmed struktuurilised tunnused. Näiteks metüülisopropüülketoon (3-metüül-2-butanoon) CH3-C(O)-CH(CH3)2 ja palderjanaldehüüd (pentanaal) CH3-CH2-CH2-CH2-CHO erinevad üksteisest. muu hulgas süsiniku skeleti struktuur ja funktsionaalrühma asukoht.
Struktuurse isomeeria eriliik on tautomeeria (tasakaalu dünaamiline isomeeria). Sel juhul lähevad funktsionaalrühmade poolest erinevad isomeerid kergesti üksteisesse, kuni saavutatakse tasakaal, mille juures aine sisaldab samaaegselt tautomeerseid molekule teatud vahekorras.
Ruumiisomeeria jaguneb geomeetriliseks (cis, trans ja syn, antiisomeeria ehk E, Z-isomeeria) ja optiliseks (enantiomerism). Geomeetriline isomeeria on iseloomulik ühenditele, mis sisaldavad kaksiksidemeid või mittearomaatseid ringe, mis on struktuurselt jäigad molekulide fragmendid. Cis-isomeeride puhul asuvad kaks asendajat kaksiksideme või tsükli tasapinna samal küljel, trans-isomeeride puhul - vastaskülgedel. Näiteks geomeetrilisteks isomeerideks on cis-2-buteen (valem V) ja trans-2-buteen (VI), cis-1,2-diklorotsüklopropaan (VII) ja trans-1,2-diklorotsüklopropaan (VIII).
Iseloomulikud erinevused cis-trans isomeeride vahel on cis-isomeeride madalam sulamistemperatuur, oluliselt parem lahustuvus vees ja väljendunud dipoolmoment. Trans-isomeerid on tavaliselt stabiilsemad. Vaata näiteks artiklit Maleiin- ja fumaarhapped.
Kaksiksidemega C=N (oksiimid) ja N=N (aso-, asoksüühendid) ühendite puhul täheldatud geomeetrilist isomeeriat nimetatakse sageli sün-, antiisomeeriaks. Näiteks geomeetrilisteks isomeerideks on anti-bensaldoksiim (valem IX) ja sün-bensaldoksiim (X); sün-asobenseen (XI) ja anti-asobenseen (XII).
Üldjuhul kasutatakse Ε,Z-nomenklatuuri. Z-isomeeride puhul asuvad kõrgemad asendajad (millel on suurem aatomnumber) kaksiksideme või tsükli ühel küljel, E-isomeeride puhul - vastaskülgedel. Näiteks geomeetrilised isomeerid on (Z)-1-bromo-1-jodo-2-kloroetüleen (valem XIII) ja (E)-1-bromo-1-jood-2-kloroetüleen (XIV).
Optiline isomeeria on iseloomulik ühenditele, mille molekulides on kiraalsuselemente, näiteks asümmeetriline (kiraalne) süsinikuaatom, mis on seotud nelja erineva asendajaga. Selle avastas esmakordselt L. Pasteur 1848. aastal viinhapete näitel ning J. H. van't Hoff ja J. A. Le Bel selgitasid 1874. aastal küllastunud ühendite süsinikuaatomite tetraeedrilise konfiguratsiooni kontseptsiooni alusel. Asümmeetrilist süsinikuaatomit sisaldavaid molekule saab kujutada kahe optilise isomeerina, mida ei saa ruumis kombineerida (st nad on üksteisega seotud nagu objekt oma peegelpildiga). Selliseid peegelisomeere, mis erinevad ainult samade asendajate vastupidise paigutuse poolest kiraalses tsentris, nimetatakse enantiomeerideks (kreeka keelest έναντίος - vastand ja μέρος - osa). Näiteks võib piimhappe enantiomeere (XV ja XVI) esitada 3D-vormingus või Fisheri valemitena (vt keemianomenklatuuri).
Enantiomeeridel on erinev bioloogiline aktiivsus; neid iseloomustab ka optiline aktiivsus – võime toimida tasapinnaliselt polariseeritud valgusele (pöörata polarisatsioonitasandit). Enantiomeerid pööravad polarisatsioonitasandit sama nurga all, kuid vastupidises suunas, mistõttu neid nimetatakse optilisteks antipoodideks.
Pikka aega määrati enantiomeeride konfiguratsioon võrreldes tuntud standardi konfiguratsiooniga, milleks olid glütseraldehüüdi enantiomeerid (D, L-steeriline seeria). Universaalsem on R, S-nomenklatuur (pakkusid R. Kahn, K. Ingold ja V. Prelog), mis määrab ruumiliste isomeeride absoluutse konfiguratsiooni. Vastavalt R, S nomenklatuuri reeglitele on piimhappe enantiomeerideks (XV, XVI) vastavalt (R)-piimhape ja (S)-piimhape. Puuduvad reeglid D, L-nomenklatuuri tõlkimiseks R, S-süsteemi, kuna need nomenklatuurid kasutavad erinevaid põhimõtteid. Absoluutse konfiguratsiooni ja optilise pöörde parameetrite vahel pole seost loodud.
Ühendite puhul, mille molekulis on n kiraalset tsentrit, on võimalike stereoisomeeride arv 2 ". Kui aga n ≥ 2, on stereoisomeerid, mis erinevad üksteisest osa nendes sisalduvate kiraalsuselementide poolest. Sellised stereoisomeerid, mis ei ole enantiomeerid, on nimetatakse diastereomeerideks (kreeka keelest δια ... - läbi, vahel, stereo... ja μέρος - osa). ja XX on enantiomeerid, ülejäänud paarid (XVII ja XIX, XVII ja XX, XVIII ja XIX, XVIII ja XX) on diastereomeerid.
Täiendavate sümmeetriaelementide (tasapind, telg või sümmeetriakese) ilmumisega võib stereoisomeeride koguarv, aga ka optiliselt aktiivsete vormide arv väheneda. Näiteks on viinhapetel kolm stereoisomeeri, millest kaks on optiliselt aktiivsed: D-viinhape ehk (2R,3R)-viinhape (valem XXI) ja L-viinhape ehk (2S,3S)-viinhape (XXII), mis on enantiomeerid. Nende diastereomeer - mesoviinhape ehk (2R,3S)-viinhape (valem XXIII ehk identne konfiguratsioon XXIV), on sümmeetriatasandi olemasolu tõttu (tähistatud punktiirjoonega) optiliselt inaktiivne - on nn. intramolekulaarne ratsemaat.
Enantiomeeride vastastikuse muundamise protsessi nimetatakse ratsemiseerimiseks. Võrdsete optiliste antipoodide segul – ratseemilisel segul ehk ratsemaadil ei ole optilist aktiivsust. Stereoisomeeriale pööratakse suurt tähelepanu looduslike ühendite uurimisel ja bioloogiliselt aktiivsete ainete sünteesil. Loodusliku päritoluga ainetel, mis sisaldavad kiraalsuse elemente, on teatav stereokonfiguratsioon ja ka optiline aktiivsus. Kui keemilise sünteesi tingimustes (välja arvatud asümmeetriline süntees) moodustub kiraalne tsenter, tekib ratsemaat; Enantiomeeride eraldamine nõuab komplekssete meetodite kasutamist ratsemaadi eraldamiseks optiliselt aktiivseteks komponentideks.
Molekulide sisemise pöörlemise tulemusena tekivad konformatsioonilised isomeerid ehk konformeerid, mis erinevad molekulaarsete fragmentide pöörlemisastme poolest ühe või mitme lihtsa sideme ümber. Mõnel juhul saab eraldada üksikuid konformeere, mida mõnikord nimetatakse ka rotatsiooniisomeerideks. Konformatsioonianalüüsi abil uuritakse konformeeride teket, omaduste erinevusi ja reaktsioonivõimet.
Isomeere saab muundada üksteiseks isomeerimisreaktsioonide abil.
Lit .: Potapov V. M. Stereokeemia. 2. väljaanne M., 1988; Traven VF Orgaaniline keemia. M., 2004. T. 1.
ἴσος - võrdne + μέρος - osa, osa) - nähtus, mis seisneb keemiliste ühendite olemasolus - isomeerid, - identne aatomi koostise ja molekulmassi poolest, kuid erineb aatomite struktuurilt või paigutuselt ruumis ja sellest tulenevalt ka omadustelt.Entsüklopeediline YouTube
1 / 5
Küllastunud süsivesinike isomeeria ja nomenklatuur
1.1. Alkaanid: struktuur, nomenklatuur, isomeeria. Ettevalmistus keemia eksamiks
Isomerismi tüübid
Stereoisomeerid, enantiomeerid, diastereomeerid, struktuuriisomeerid, mesoühendid
Nr 42. Orgaaniline keemia. Teema 12. Halogeenderivaadid. Osa 1. Nomenklatuur, isomeeria
Subtiitrid
Ajalooline teave
Seda tüüpi isomeeria jaguneb järgmisteks osadeks enantiomeerid(optiline isomeeria) ja diastereomeeria.
Enantiomeeria (optiline isomeeria)
Enantiomeeride vastastikuse muundamise protsessi nimetatakse ratsemiseerimine: see viib optilise aktiivsuse kadumiseni (-)- ja (+)-vormide ekvimolaarse segu, st ratsemaadi moodustumise tagajärjel. Diastereomeeride omavaheline muundamine viib segu moodustumiseni, milles domineerib termodünaamiliselt stabiilsem vorm. π-diastereomeeride puhul on selleks tavaliselt transvorm. Konformatsiooniliste isomeeride vastastikust muundumist nimetatakse konformatsiooniliseks tasakaaluks.
Isomeeria nähtus aitab oluliselt kaasa teadaolevate (ja veelgi enam - potentsiaalselt võimalike) ühendite arvu kasvule. Seega on struktuursete isomeersete detsüülalkoholide võimalik arv üle 500 (millest umbes 70 on teada), ruumilisi isomeere on üle 1500.
Isomeeria probleemide teoreetilises käsitlemises on topoloogilised meetodid muutumas üha laiemaks; isomeeride arvu arvutamiseks on tuletatud matemaatilised valemid.
Teine näide oli viin- ja viinhape, mille uurimise järel võttis selle termini kasutusele J. Berzelius isomeeria ja pakkus välja, et erinevused tulenevad "lihtsate aatomite erinevast jaotusest keerulises aatomis" (st. molekulis). Isomeeria tõene seletus saadi alles 19. sajandi 2. poolel. põhineb A. M. Butlerovi keemilise struktuuri teoorial (struktuurne isomeeria) ja J. G. van't Hoffi stereokeemilisel teoorial (ruumiline isomeeria).
Struktuurne isomeeria
Struktuurne isomeeria on keemilise struktuuri erinevuste tulemus. See tüüp sisaldab:
Süsivesinike ahela isomeeria (süsiniku skelett)
Süsiniku skeleti isomeeria, mis tuleneb süsinikuaatomite erinevast sidumisjärjekorrast. Lihtsaim näide on butaan CH3-CH2-CH2-CH3 ja isobutaan (CH3)3CH. Dr. näited: antratseen ja fenantreen (vastavalt I ja II valemid), tsüklobutaan ja metüültsüklopropaan (III ja IV).
Valentsi isomeeria
Valentsisomeeria (struktuurse isomeeria eriliik), milles isomeere saab üksteiseks muundada ainult sidemete ümberjaotamise teel. Näiteks benseeni (V) valentsisomeerid on bitsükloheksa-2,5-dieen (VI, "Dewari benseen"), prisman (VII, "Ladenburgi benseen"), bensvaleen (VIII).
Funktsionaalrühma isomeeria
See erineb funktsionaalse rühma olemuse poolest. Näide: etanool (CH3-CH2-OH) ja dimetüüleeter (CH3-O-CH3)
asendi isomeeria
Struktuurse isomeeri tüüp, mida iseloomustab samade funktsionaalrühmade või sama süsiniku skeletiga kaksiksidemete positsioonide erinevus. Näide: 2-klorobutaanhape ja 4-klorobutaanhape.
Ruumiline isomeeria (stereoisomeeria)
Enantiomeeria (optiline isomeeria)
Ruumiisomeeria (stereoisomeeria) tekib sama keemilise struktuuriga molekulide ruumilise konfiguratsiooni erinevuste tulemusena. Seda tüüpi isomeerid jagunevad järgmisteks osadeks enantiomeerid(optiline isomeeria) ja diastereomeeria.
Enantiomeerid (optilised isomeerid, peegelisomeerid) on ainete optiliste antipoodide paarid, mida iseloomustavad valguse polarisatsioonitasapinna vastupidised märgid ja võrdne suurusjärk ning kõik muud füüsikalised ja keemilised omadused (välja arvatud reaktsioonid teistega. optiliselt aktiivsed ained ja füüsikalised omadused kiraalses keskkonnas). Vajalik ja piisav põhjus optiliste antipoodide ilmnemiseks on molekuli ja ühe järgmistest punktisümmeetriarühmadest C omistamine n, D n, T, O, I (kiraalsus). Kõige sagedamini räägime asümmeetrilisest süsinikuaatomist, st aatomist, mis on seotud näiteks nelja erineva asendajaga:
Asümmeetrilised võivad olla ka teised aatomid, näiteks räni-, lämmastiku-, fosfori- ja väävliaatomid. Asümmeetrilise aatomi olemasolu ei ole enantiomeeride ainus põhjus. Niisiis on adamantaani (IX), ferrotseeni (X), 1,3-difenüülalleeni (XI), 6,6"-dinitro-2,2"-difeenhappe (XII) derivaatidel optilised antipoodid. Viimase ühendi optilise aktiivsuse põhjuseks on atropisomeeria ehk ruumiline isomeeria, mis on põhjustatud üksiksideme ümber pöörlemise puudumisest. Enantiomeeria ilmneb ka valkude, nukleiinhapete, heksalütseen(XIII) spiraalsetes konformatsioonides.
(R)-, (S)- optiliste isomeeride nomenklatuur (nimetamise reegel)
Neljale asümmeetrilise süsinikuaatomi C abcd külge kinnitatud rühmale on määratud erinev vanemus vastavalt järjestusele: a>b>c>d. Kõige lihtsamal juhul määratakse vanemus kindlaks asümmeetrilise süsinikuaatomiga seotud aatomi seerianumbri järgi: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6) ), H(1) .
Näiteks bromokloroäädikhappes:
Asümmeetrilise süsinikuaatomi juures olevate asendajate vanemus on järgmine: Br(a), Cl(b), COOH rühma C (c), H(d).
Butanool-2 puhul on hapnik vanem asendaja (a), vesinik on noorem asendaja (d):
Vajalik on lahendada asendajate CH3 ja CH2CH3 küsimus. Sel juhul määrab vanemuse rühma teiste aatomite seerianumber või numbrid. Primaar jääb etüülrühmale, kuna selles on esimene C-aatom seotud teise C(6)-aatomiga ja teiste H(1)-aatomitega, samas kui metüülrühmas on süsinik seotud kolme H-aatomiga aatomnumbriga 1 Keerulisematel juhtudel jätkake kõigi aatomite võrdlemist, kuni need jõuavad erineva seerianumbriga aatomiteni. Kui on kaksik- või kolmiksidemed, siis loetakse nendega seotud aatomiteks vastavalt kaks ja kolm aatomit. Seega loetakse -COH rühma C (O, O, H) ja -COOH rühma C (O, O, OH); karboksüülrühm on vanem kui aldehüüdrühm, kuna see sisaldab kolme aatomit järjekorranumbriga 8.
D-glütseraldehüüdis on OH(a) rühm kõrgeim, millele järgnevad CHO(b), CH2OH(c) ja H(d):
Järgmine samm on kindlaks teha, kas rühmade paigutus on õige, R (lat. rectus) või vasak, S (lat. sinister). Liikudes edasi vastava mudeli juurde, on see orienteeritud nii, et perspektiivvalemis olev alarühm (d) on allosas ja siis ülalt vaadatuna piki telge, mis läbib tetraeedri ja rühma (d) varjutatud tahku. D-glütseraldehüüdi rühmas
asub õiges pöörlemissuunas ja seetõttu on sellel R-konfiguratsioon:
(R)-glütseraldehüüd
Erinevalt D,L nomenklatuurist on (R)- ja (S)-isomeeride tähistused sulgudes.
diastereomeeria
σ-diastereomeeria
Igasugune ruumiliste isomeeride kombinatsioon, mis ei moodusta optiliste antipoodide paari, loetakse diastereomeerseks. On olemas σ ja π-diastereomeerid. σ-diasteriomeerid erinevad üksteisest mõne neis sisalduva kiraalsuselemendi konfiguratsiooni poolest. Diasteriomeerideks on näiteks (+)-viinhape ja mesoviinhape, D-glükoos ja D-mannoos:
Teatud tüüpi diastereomeeride puhul on kasutusele võetud spetsiaalsed tähistused, näiteks treo- ja erütroisomeerid on diastereomeeria kahe asümmeetrilise süsinikuaatomi ja ruumiga, asendajate paigutus nende aatomite juures, mis meenutab vastavat treoosi (seotud asendajad on vastasküljed Fisheri projektsioonivalemites) ja erütroos ( asetäitjad - ühel küljel):
Erütroisomeere, mille asümmeetrilised aatomid on seotud samade asendajatega, nimetatakse mesovormideks. Erinevalt teistest σ-diastereomeeridest on nad optiliselt passiivsed, kuna molekulisiseselt kompenseeritakse kahe identse vastupidise konfiguratsiooniga asümmeetrilise tsentri valguse polarisatsioonitasandi pöörlemist. Diastereomeeride paare, mis erinevad mitmest asümmeetrilisest aatomist ühe konfiguratsiooni poolest, nimetatakse epimeerideks, näiteks:
Termin "anomeerid" viitab diastereomeersete monosahhariidide paarile, mis erinevad tsüklilise vormi glükosiidse aatomi konfiguratsiooni poolest, näiteks α-D- ja β-D-glükoos on anomeersed.
π-diastereomeeria (geomeetriline isomeeria)
π-diasteriomeerid, mida nimetatakse ka geomeetrilisteks isomeerideks, erinevad üksteisest asendajate erineva ruumilise paigutuse poolest kaksiksideme (enamasti C=C ja C=N) või tsükli tasandi suhtes. Nende hulka kuuluvad näiteks maleiin- ja fumaarhapped (vastavalt XIV ja XV), (E)- ja (Z)-bensaldoksiimid (XVI ja XVII), cis- ja trans-1,2-dimetüültsüklopentaanid (XVIII ja XIX) .
konformeerijad. Tautomers
Nähtus on lahutamatult seotud selle vaatluse temperatuuritingimustega. Näiteks eksisteerib klorotsükloheksaan toatemperatuuril kahe konformeeri tasakaalulise seguna - klooriaatomi ekvatoriaalse ja aksiaalse orientatsiooniga:
Küll aga saab miinus 150 °C juures eraldada üksiku a-vormi, mis nendes tingimustes käitub stabiilse isomeerina.
Teisest küljest võivad ühendid, mis on normaalsetes tingimustes isomeerid, osutuda temperatuuri tõustes tasakaalus olevateks tautomeerideks. Näiteks 1-bromopropaan ja 2-bromopropaan on struktuursed isomeerid, kuid temperatuuri tõustes 250 °C-ni tekib nende vahel tautomeeridele omane tasakaal.
Isomeere, mis muunduvad üksteiseks temperatuuril alla toatemperatuuri, võib pidada mittejäikadeks molekulideks.
Konformeeride olemasolu nimetatakse mõnikord "rotatsiooniisomeeriks". Dieenidest eristatakse s-cis- ja s-trans isomeere, mis sisuliselt on konformeerid, mis tulenevad pöörlemisest ümber lihtsa (s-üksik) sideme:
Isomerism on iseloomulik ka koordinatsiooniühenditele. Niisiis, ühendid, mis erinevad ligandide koordineerimise (ionisatsiooniisomeeria) poolest, on isomeersed, näiteks on isomeersed:
SO 4 - ja + Br -
Sisuliselt on siin analoogia orgaaniliste ühendite struktuurse isomeeriga.
Keemilisi muundumisi, mille tulemusena struktuursed isomeerid muutuvad üksteiseks, nimetatakse isomerisatsiooniks. Sellised protsessid on tööstuses olulised. Nii näiteks viiakse mootorikütuste oktaanarvu suurendamiseks läbi normaalsete alkaanide isomeerimine isoalkaanideks; pentaan isomeeriti isopetaaniks järgnevaks dehüdrogeenimiseks isopreeniks. Intramolekulaarsed ümberkorraldused on ka isomerisatsioonid, millest näiteks tsükloheksanoonoksiimi muundamine kaproni tootmise tooraineks kaprolaktaamiks on suur tähtsus.
