स्थिति समावयवता। समावयवता और इसके प्रकार
संरचनात्मक आइसोमर्स- ये ऐसे यौगिक हैं जिनका आणविक सूत्र समान होता है, लेकिन अणु में परमाणुओं के बंधन के क्रम में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
संरचनात्मक संवयविता को कार्बन शृंखला समावयवता, स्थिति संवयविता और कार्यात्मक समूह संवयविता में विभाजित किया गया है।
कार्बन श्रृंखला का संवयविता. अणु के कार्बन कंकाल बनाने वाले परमाणुओं के बंधन के विभिन्न क्रम के कारण। उदाहरण के लिए, रचना C4H10 के एक अल्केन के लिए, दो आइसोमर्स लिखे जा सकते हैं;
चक्रीय संरचना वाले कार्बनिक यौगिकों के लिए, श्रृंखला संवयविता चक्र के आकार के कारण हो सकती है।
स्थिति समावयवताअणु में कार्यात्मक समूहों, प्रतिस्थापियों या कई बंधों की विभिन्न स्थितियों के कारण।
कार्यात्मक का संवयविता: समूहविभिन्न प्रकृति के कार्यात्मक समूहों के समान संरचना के आइसोमर्स में उपस्थिति के कारण।
स्थानिक आइसोमेरिया (स्टीरियो आइसोमेरिया)
स्थानिक आइसोमर्स- ये ऐसे यौगिक हैं जिनका आणविक सूत्र समान होता है, अणु में परमाणुओं के बंधन का समान क्रम होता है, लेकिन अंतरिक्ष में परमाणुओं की व्यवस्था में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
स्थानिक आइसोमर्स को स्टीरियो आइसोमर्स भी कहा जाता है और (ग्रीक स्टीरियो से - स्थानिक)।
स्थानिक समावयवता को विन्यासात्मक और संरूपात्मक में विभाजित किया गया है।
लेकिन इस प्रकार के स्टीरियोइसोमेरिज्म पर विचार करने से पहले, आइए हम कार्बनिक यौगिकों के अणुओं की स्थानिक संरचना को चित्रित करने के तरीकों पर ध्यान दें।
अणुओं की स्थानिक संरचना, उनके विन्यास या रचना को चित्रित करने के लिए, आणविक मॉडल और विशेष स्टीरियोफॉर्मुला का उपयोग किया जाता है।
आणविक मॉडल - कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों के अणुओं का एक दृश्य प्रतिनिधित्व, जो अणु बनाने वाले परमाणुओं की सापेक्ष स्थिति का न्याय करना संभव बनाता है।
तीन मुख्य प्रकार के मॉडल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है: गोलाकार (केकुले-वांट-हॉफ मॉडल), कंकाल (ड्राईडिंग-जी मॉडल) और गोलार्ध (स्टुअर्ट-ब्रिग्लब मॉडल)। मॉडल किसी को न केवल परमाणुओं की पारस्परिक व्यवस्था का न्याय करने की अनुमति देते हैं। अणु, लेकिन वे सुविधाजनक हैं और बांड कोणों और सरल बांडों के चारों ओर घूमने की संभावना पर विचार करते हैं। सुखाने वाले मॉडल अंतर-परमाणु दूरी को भी ध्यान में रखते हैं, जबकि स्टीवर्ट-ब्रिग्लब मॉडल भी परमाणुओं की मात्रा को दर्शाते हैं। नीचे दिया गया चित्र ईथेन और एथिलीन अणुओं के मॉडल दिखाता है।
चावल। 3.1। ईथेन (बाएं) और एथिलीन (दाएं) अणुओं के मॉडल; ए - गेंद और छड़ी; बी - सुखाने; में – गोलार्द्ध (स्टुअर्ट-ब्रिगलब)
स्टीरियो सूत्र. एक विमान पर एक अणु की स्थानिक संरचना को चित्रित करने के लिए, स्टीरियोकेमिकल और परिप्रेक्ष्य सूत्र, साथ ही न्यूमैन प्रक्षेपण सूत्र, सबसे अधिक बार उपयोग किए जाते हैं।
पर त्रिविम रासायनिक सूत्रड्राइंग के विमान में स्थित रासायनिक बंधनों को एक नियमित रेखा के रूप में दर्शाया गया है; विमान के ऊपर स्थित कनेक्शन - बोल्ड वेज या बोल्ड लाइन, और स्थित pssh प्लेन - धराशायी कील या धराशायी लाइन:
होनहार सूत्रकार्बन-कार्बन बांडों में से एक के साथ अणु के विचार को ध्यान में रखते हुए, विमान पर स्थानिक संरचना का वर्णन करें। दिखने में, वे चीरघर बकरियों से मिलते जुलते हैं:
निर्माण करते समय न्यूमैन प्रक्षेपण सूत्रअणु को एक सी-सी बंधन की दिशा में इस तरह देखा जाता है कि इस बंधन को बनाने वाले परमाणु एक दूसरे को अस्पष्ट करते हैं। चयनित जोड़ी से, पर्यवेक्षक के निकटतम कार्बन परमाणु को एक बिंदु द्वारा दर्शाया जाता है, और एक वृत्त द्वारा सबसे दूर। अन्य परमाणुओं के साथ निकटतम कार्बन परमाणु के रासायनिक बंधों को वृत्त के केंद्र में बिंदु से उत्पन्न होने वाली रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है, और वृत्त से सबसे दूर:
फ़िशर प्रोजेक्शन फ़ार्मुलों हैं, जो आमतौर पर एक विमान पर ऑप्टिकल आइसोमर्स की स्थानिक संरचना को चित्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
व्याख्यान # 5
विषय "संवयविता और इसके प्रकार"
पाठ प्रकार: संयुक्त
उद्देश्य: 1. समरूपता की घटना पर संरचना के सिद्धांत की मुख्य स्थिति को प्रकट करना। समावयवता के प्रकारों का एक सामान्य विचार दीजिए। संरचना के सिद्धांत के विकास में मुख्य दिशाओं को स्टीरियोइसोमेरिज्म के उदाहरण पर दिखाएं।
2. आइसोमर्स के फार्मूले बनाने की क्षमता को जारी रखें, फॉर्मूलों के अनुसार पदार्थों को नाम दें।
3. सीखने के लिए एक संज्ञानात्मक दृष्टिकोण विकसित करें
उपकरण: स्टुअर्ट-ब्रिग्लब अणु मॉडल, रंगीन प्लास्टिसिन, माचिस, दस्ताने की एक जोड़ी, जीरा, पुदीना चबाने वाली गम, तीन परखनली।
शिक्षण योजना
अभिवादन, रोल कॉल
बुनियादी ज्ञान का सर्वेक्षण
नई सामग्री सीखना:
संरचना का सिद्धांत और समरूपता की घटना;
संवयविता के प्रकार;
एंकरिंग
पाठ प्रगति
2. बुनियादी ज्ञान का सर्वेक्षणः सामने
कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण किन कसौटियों के आधार पर किया जाता है, चित्र की सहायता से समझाइए।
कार्बनिक यौगिकों के मुख्य वर्ग क्या हैं, उनकी संरचना की विशेषताएं क्या हैं
व्यायाम संख्या 1 और 2 §6 करें। एक छात्र ब्लैकबोर्ड पर, बाकी नोटबुक में
3. नई सामग्री सीखना: संरचना का सिद्धांत और समरूपता की घटना
समावयवता और समावयवता की परिभाषा को याद करें। उनके अस्तित्व का कारण स्पष्ट कीजिए।
समरूपता की घटना (ग्रीक आइसोस से - अलग और मेरोस - शेयर, भाग) की खोज 1823 में जे। लिबिग और एफ। वेहलर ने दो अकार्बनिक एसिड के लवण के उदाहरण का उपयोग करते हुए की थी: सायनिक और फुलमिनेंट। नाक = एन सियान; H-O-N = C खड़खड़ाना
1830 में, जे. डुमास ने समावयवता की अवधारणा को कार्बनिक यौगिकों तक विस्तारित किया। "आइसोमर" शब्द एक साल बाद दिखाई दिया, और जे. बर्ज़ेलियस द्वारा सुझाया गया था। चूँकि उस समय कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों पदार्थों की संरचना के क्षेत्र में पूर्ण अराजकता का शासन था, इसलिए खोज को अधिक महत्व नहीं दिया गया था।
समरूपता की घटना के लिए एक वैज्ञानिक व्याख्या एएम बटलरोव द्वारा संरचना के सिद्धांत के ढांचे के भीतर दी गई थी, जबकि न तो प्रकार के सिद्धांत और न ही कट्टरपंथियों के सिद्धांत ने इस घटना का सार प्रकट किया। एएम बटलरोव ने इस तथ्य में समरूपता का कारण देखा कि आइसोमर्स के अणुओं में परमाणु एक अलग क्रम में जुड़े हुए हैं। संरचना के सिद्धांत ने संभावित आइसोमर्स की संख्या और उनकी संरचना की भविष्यवाणी करना संभव बना दिया, जिसकी पुष्टि खुद एएम बटलरोव और उनके अनुयायियों ने शानदार ढंग से की।
समावयवता के प्रकार: समावयवी का एक उदाहरण दीजिए और एक विशेषता सुझाइए जिसके द्वारा समावयवी को वर्गीकृत किया जा सकता है?(जाहिर है, आधार आइसोमर्स के अणुओं की संरचना होगी)। मैं आरेख का उपयोग करके सामग्री की व्याख्या करता हूं:
समावयवता दो प्रकार की होती है: संरचनात्मक और स्थानिक (रूढ़िवादी समावयवता)। स्ट्रक्चरल आइसोमर्स वे होते हैं जिनके अणु में परमाणुओं के बंधन का एक अलग क्रम होता है। स्थानिक समावयवियों के प्रत्येक कार्बन परमाणु पर समान प्रतिस्थापन होते हैं, लेकिन अंतरिक्ष में उनकी पारस्परिक व्यवस्था में भिन्नता होती है।
संरचनात्मक समावयवता तीन प्रकार की होती है: कार्बन कंकाल की संरचना से जुड़ा अंतरवर्गीय समावयवता, और कार्यात्मक समूह या एकाधिक बंधन की स्थिति का समावयवता।
इंटरक्लास आइसोमर्स में विभिन्न कार्यात्मक समूह होते हैं और कार्बनिक यौगिकों के विभिन्न वर्गों से संबंधित होते हैं, और इसलिए इंटरक्लास आइसोमर्स के भौतिक और रासायनिक गुण काफी भिन्न होते हैं।
कार्बन कंकाल की समावयवता से आप पहले से ही परिचित हैं, भौतिक गुण भिन्न हैं, और रासायनिक गुण समान हैं, क्योंकि ये पदार्थ एक ही वर्ग के हैं।
एक कार्यात्मक समूह की स्थिति या कई बांडों की स्थिति का संवयविता। ऐसे आइसोमर्स के भौतिक गुण भिन्न होते हैं, लेकिन रासायनिक गुण समान होते हैं।
ज्यामितीय समरूपता: अलग-अलग भौतिक स्थिरांक हैं लेकिन समान रासायनिक गुण हैं
ऑप्टिकल आइसोमर्स एक दूसरे की दर्पण छवियां हैं; दो हथेलियों की तरह, उन्हें एक साथ रखना असंभव है ताकि वे मेल खा सकें।
4. फिक्सिंग: आइसोमर्स को पहचानें, पदार्थों में आइसोमेरिज्म के प्रकार का निर्धारण करें जिनके सूत्र: व्यायाम 3 करें§ 7
और ग्रीक μέρος - शेयर, भाग), एक ही आणविक भार के साथ एक ही संरचना के रासायनिक यौगिकों के अस्तित्व में एक घटना है, लेकिन संरचना में भिन्न है। ऐसे यौगिकों को आइसोमर्स कहा जाता है। संरचनात्मक अंतर अणुओं में परमाणुओं के अलग-अलग पारस्परिक प्रभाव का कारण बनते हैं और आइसोमर्स के विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों को पूर्व निर्धारित करते हैं। समावयवता कार्बनिक रसायन में अत्यंत सामान्य है और कार्बनिक यौगिकों की विविधता और प्रचुरता के मुख्य कारणों में से एक है। अकार्बनिक रसायन विज्ञान में, संवयविता मुख्य रूप से जटिल यौगिकों के लिए होती है।
1830 में जे. बर्जेलियस द्वारा "आइसोमेरिज्म" शब्द की शुरुआत की गई थी, जे. लेबिग और एफ. वोहलर के बीच दो पदार्थों के अस्तित्व पर विवाद को पूरा करते हुए, जो गुणों में तेजी से भिन्न होते हैं और एक ही एजीसीएनओ संरचना होती है - सिल्वर साइनेट और फुलमिनेट, और आधारित टार्टरिक और टार्टरिक एसिड के शोध के परिणामों पर। समावयवता का सार बाद में रासायनिक संरचना के सिद्धांत के आधार पर समझाया गया।
संवयविता के दो मुख्य प्रकार हैं: संरचनात्मक और स्थानिक (रूढ़िवादी समावयवता)। संरचनात्मक आइसोमर्स एक अणु में परमाणुओं के बंधन के क्रम में भिन्न होते हैं, अर्थात उनकी रासायनिक संरचना में। एक अणु में परमाणुओं के बंधन के समान क्रम वाले स्टीरियोइसोमर्स (स्थानिक आइसोमर्स) अंतरिक्ष में परमाणुओं की पारस्परिक व्यवस्था में भिन्न होते हैं।
स्ट्रक्चरल आइसोमेरिज्म को कार्बन कंकाल आइसोमेरिज्म (कंकाल आइसोमेरिज्म), पोजिशन आइसोमेरिज्म (पोजिशनल आइसोमेरिज्म), मेटामेरिज्म और अन्य प्रकारों में विभाजित किया गया है। कार्बन कंकाल का संवयविता कार्बन परमाणुओं के बंधनों के विभिन्न क्रम के कारण होता है जो अणु के कंकाल का निर्माण करते हैं। आइसोमर्स की संरचनात्मक विशेषताओं को निर्दिष्ट करने के लिए, कंकाल आइसोमेरिज्म को कार्बन चेन आइसोमेरिज्म, रिंग आइसोमेरिज्म और साइड चेन आइसोमेरिज्म में विभाजित किया गया है। उदाहरण के लिए, कार्बन श्रृंखला समावयवता सी 4 एच 10 सजातीय श्रृंखला के चौथे सदस्य से शुरू होने वाले अल्केन्स की विशेषता है, जिसमें दो संरचनात्मक आइसोमर्स हैं: एन-ब्यूटेन सीएच 3-सीएच 2-सीएच 2-सीएच 3 और आइसोब्यूटेन (2-मिथाइलप्रोपेन) ) सीएच 3 -सीएच (सीएच 3) -सीएच 3। C 5 H 12 अल्केन श्रृंखला के पांचवें सदस्य में तीन आइसोमर्स हैं: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 - n-पेंटेन, CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3 - आइसोपेंटेन (2- मिथाइलब्यूटेन) और नियोपेंटेन (2,2-डाइमिथाइलप्रोपेन) CH 3 -C (CH 3) 2 -CH 3। जैसे-जैसे श्रृंखला लंबी होती है, संभावित आइसोमर्स की संख्या तेजी से बढ़ती है। तो, रचना C 10 H 22 के अल्केन्स के लिए, 75 संरचनात्मक आइसोमर्स संभव हैं, C 13 H 28 - 802 आइसोमर्स के लिए, C 20 H 42 के लिए - 366 हजार से अधिक आइसोमर्स। एलिसिलिक यौगिकों की विशेषता रिंग आइसोमेरिज्म और साइड चेन आइसोमेरिज्म है। उदाहरण के लिए, कंकाल आइसोमर्स (फॉर्मूला I-IV), मिथाइलसाइक्लोपेंटेन (I), साइक्लोहेक्सेन (II) और प्रोपाइलसाइक्लोप्रोपेन (III) चक्रीय आइसोमर्स हैं, और प्रोपाइलसाइक्लोप्रोपेन (III) और आइसोप्रोपिलसाइक्लोप्रोपेन (IV) साइड चेन आइसोमर्स हैं। कंकाल आइसोमर्स के गुणों में अंतर उनके क्वथनांक में अंतर में प्रकट होता है (आइसोमर्स एक सामान्य कार्बन श्रृंखला वाले आइसोमर्स की तुलना में उच्च तापमान पर उबलता है), घनत्व और अन्य एन-अल्केन्स, उदाहरण के लिए, इसके विपरीत ब्रांच्ड आइसोमर्स, उनके पास कम विस्फोट प्रतिरोध होता है (लेख ऑक्टेन नंबर देखें), यूरिया (क्लैथ्रेट्स) के साथ कॉम्प्लेक्स बनाते हैं।
स्थिति समावयवता कार्यात्मक समूहों, प्रतिस्थापियों, या एकाधिक बंधों की विभिन्न स्थितियों के कारण होती है। उदाहरण के लिए, स्थिति आइसोमर्स 1-प्रोपेनॉल CH 3 -CH 2 -CH 2 OH और 2-प्रोपेनोल CH 3 -CH (OH) -CH 3, 1-ब्यूटेन CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3 और 2- हैं ब्यूटेन सीएच 3-सीएच = सीएच-सीएच 3। क्रियात्मक समूह की स्थिति बदलने से यौगिक के वर्ग में परिवर्तन हो सकता है। उदाहरण के लिए, एसीटोन CH3 -C(O)-CH3 और प्रोपेनल CH3 -CH2 -CHO स्थिति आइसोमर्स क्रमशः केटोन्स और एल्डिहाइड को संदर्भित करते हैं। विभिन्न कार्यात्मक समूहों वाले संरचनात्मक आइसोमर्स रासायनिक गुणों में बहुत भिन्न होते हैं।
मेटामेरिज़्म श्रृंखला में हेटेरोएटम (ओ, एन, एस) के विभिन्न पदों के कारण होता है। उदाहरण के लिए, मेटामर्स मिथाइल प्रोपाइल ईथर CH 3 O-CH 2 -CH 2 -CH 3 और डायथाइल ईथर CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, डायथाइलमाइन CH 3 -CH 2 -NH-CH 2 -CH हैं 3 और सीएच 3 -एनएच-सीएच 2 -सीएच 2 -सीएच 3 - मिथाइलप्रोपाइलमाइन।
अक्सर, आइसोमर्स में अंतर कई संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, मिथाइलिसोप्रोपाइल कीटोन (3-मिथाइल-2-ब्यूटेनोन) CH 3 -C (O) -CH (CH 3) 2 और वैलेरिक एल्डिहाइड (पेंटानल) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO प्रत्येक से भिन्न होते हैं अन्य कार्बन कंकाल की संरचना, और कार्यात्मक समूह की स्थिति के रूप में।
एक विशेष प्रकार का संरचनात्मक संवयविता टॉटोमेरिज्म (संतुलन गतिशील समावयवता) है। इस मामले में, आइसोमर्स जो कार्यात्मक समूहों में भिन्न होते हैं, एक संतुलन तक पहुंचने तक आसानी से एक-दूसरे में गुजरते हैं, जिस पर पदार्थ एक निश्चित अनुपात में एक साथ टॉटोमर अणु होते हैं।
स्थानिक समावयवता को ज्यामितीय (cis, trans और syn, anti-isomerism, या E, Z-isomerism) और ऑप्टिकल (enantiomerism) में विभाजित किया गया है। ज्यामितीय समावयवता उन यौगिकों की विशेषता है जिनमें दोहरे बंधन या गैर-सुगंधित छल्ले होते हैं, जो संरचनात्मक रूप से अणुओं के कठोर टुकड़े होते हैं। सिस-आइसोमर्स के लिए, दो प्रतिस्थापन डबल बॉन्ड या चक्र के विमान के एक ही तरफ स्थित होते हैं, ट्रांस-आइसोमर्स के लिए - विपरीत पक्षों पर। उदाहरण के लिए, ज्यामितीय आइसोमर्स cis-2-ब्यूटेन (सूत्र V) और ट्रांस-2-ब्यूटेन (VI), cis-1,2-डाइक्लोरोसाइक्लोप्रोपेन (VII) और ट्रांस-1,2-डाइक्लोरोसाइक्लोप्रोपेन (VIII) हैं।
सिस-ट्रांस आइसोमर्स के बीच विशेषता अंतर सिस-आइसोमर्स का निचला गलनांक, पानी में काफी बेहतर घुलनशीलता और एक स्पष्ट द्विध्रुवीय क्षण है। ट्रांस आइसोमर्स आमतौर पर अधिक स्थिर होते हैं। उदाहरण के लिए, मालेइक और फ्यूमरिक एसिड लेख देखें।
डबल बांड सी = एन (ऑक्सीम्स) और एन = एन (एज़ो-, एज़ॉक्सी यौगिकों) के साथ यौगिकों के लिए मनाया जाने वाला ज्यामितीय संवयविता को अक्सर सिन, एंटी-आइसोमेरिज्म कहा जाता है। उदाहरण के लिए, ज्यामितीय आइसोमर्स एंटी-बेंजालडॉक्सिम (फॉर्मूला IX) और सिन-बेंजालडॉक्सिम (X) हैं; syn-azobenzene (XI) और एंटी-azobenzene (XII)।
सामान्य स्थिति में, Ε, Z-नामपद्धति का प्रयोग किया जाता है। Z-आइसोमर्स के लिए, वरिष्ठ प्रतिस्थापन (एक उच्च परमाणु संख्या वाले) ई-आइसोमर्स के लिए - विपरीत पक्षों पर डबल बॉन्ड या चक्र के एक तरफ स्थित होते हैं। उदाहरण के लिए, ज्यामितीय समावयवी हैं (Z)-1-ब्रोमो1-आयोडो-2-क्लोरोइथाइलीन (सूत्र XIII) और (E)-1-ब्रोमो-1-आयोडीन-2-क्लोरोएथिलीन (XIV)।
ऑप्टिकल समावयवता उन यौगिकों की विशेषता है जिनके अणुओं में चिरायता के तत्व होते हैं, जैसे कि असममित (चिराल) कार्बन परमाणु चार अलग-अलग पदार्थों से बंधे होते हैं। यह पहली बार 1848 में टार्टरिक एसिड के उदाहरण का उपयोग करते हुए एल पाश्चर द्वारा खोजा गया था और संतृप्त यौगिकों में कार्बन परमाणुओं के टेट्राहेड्रल कॉन्फ़िगरेशन की अवधारणा के आधार पर 1874 में जे.एच. वांट हॉफ और जे.ए. ले बेल द्वारा समझाया गया था। एक असममित कार्बन परमाणु वाले अणुओं को दो ऑप्टिकल आइसोमर्स के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है जिन्हें अंतरिक्ष में जोड़ा नहीं जा सकता है (यानी, वे एक दूसरे से एक वस्तु की तरह इसकी दर्पण छवि से संबंधित हैं)। इस तरह के दर्पण आइसोमर्स, जो केवल चिरल केंद्र में समान प्रतिस्थापनों की विपरीत व्यवस्था में भिन्न होते हैं, उन्हें एनेंटिओमर्स कहा जाता है (ग्रीक έναντίος - विपरीत और μέρος - भाग से)। उदाहरण के लिए, लैक्टिक एसिड एनेंटिओमर (XV और XVI) को 3डी या फिशर फॉर्मूला के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है (रासायनिक नामकरण देखें)।
Enantiomers की अलग-अलग जैविक गतिविधियाँ होती हैं; उन्हें ऑप्टिकल गतिविधि की भी विशेषता है - विमान-ध्रुवीकृत प्रकाश पर कार्य करने की क्षमता (ध्रुवीकरण के विमान को घुमाएं)। Enantiomers ध्रुवीकरण के तल को उसी कोण से लेकिन विपरीत दिशा में घुमाते हैं, यही कारण है कि उन्हें ऑप्टिकल एंटीपोड कहा जाता है।
एक लंबे समय के लिए, एक ज्ञात मानक के विन्यास के सापेक्ष एनेंटिओमर्स का विन्यास निर्धारित किया गया था, जो ग्लिसराल्डिहाइड (डी, एल-स्टेरिक श्रृंखला) के एनेंटिओमर्स थे। अधिक सार्वभौमिक आर, एस-नामकरण (आर. कान, के. इंगोल्ड और वी. प्रोलॉग द्वारा प्रस्तावित) है, जो स्थानिक आइसोमर्स के पूर्ण विन्यास को स्थापित करता है। R, S नामकरण के नियमों के अनुसार, लैक्टिक एसिड एनेंटिओमर (XV, XVI) क्रमशः (R) -लैक्टिक और (S) -लैक्टिक एसिड होते हैं। डी, एल-नामकरण को आर, एस-सिस्टम में अनुवाद करने के लिए कोई नियम नहीं हैं, क्योंकि ये नामकरण विभिन्न सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। पूर्ण कॉन्फ़िगरेशन और ऑप्टिकल रोटेशन पैरामीटर के बीच कोई संबंध स्थापित नहीं किया गया है।
अणु में एन चिरल केंद्र वाले यौगिकों के लिए, संभावित स्टीरियोइसोमर्स की संख्या 2 "है। हालांकि, एन ≥ 2 पर, ऐसे स्टीरियोइसोमर्स होते हैं जो एक दूसरे से अलग होते हैं, जो चिरलिटी तत्वों के हिस्से में होते हैं। ऐसे स्टीरियोइसोमर्स जो एनेंटिओमर्स नहीं होते हैं। डायस्टेरोमर्स कहा जाता है (ग्रीक δια से ... - के माध्यम से, स्टीरियो ... और μέρος - भाग)। और XX enantiomers हैं, शेष जोड़े (XVII और XIX, XVII और XX, XVIII और XIX, XVIII और XX) डायस्टेरोमर्स हैं।
अतिरिक्त समरूपता तत्वों (विमान, अक्ष, या समरूपता के केंद्र) की उपस्थिति के साथ, स्टीरियोइसोमर्स की कुल संख्या, साथ ही वैकल्पिक रूप से सक्रिय रूपों की संख्या घट सकती है। उदाहरण के लिए, टार्टरिक एसिड में तीन स्टीरियोआइसोमर होते हैं, जिनमें से दो वैकल्पिक रूप से सक्रिय होते हैं: डी-टार्टरिक एसिड, या (2R,3R)-टार्टरिक एसिड (सूत्र XXI), और एल-टार्टरिक एसिड, या (2S,3S)-टार्टरिक एसिड (XXII), जो एनेंटिओमर हैं। समरूपता के एक विमान की उपस्थिति के कारण उनका डायस्टेरेमर - मेसोटार्टेरिक एसिड, या (2R, 3S) - टार्टरिक एसिड (सूत्र XXIII, या समान कॉन्फ़िगरेशन XXIV), वैकल्पिक रूप से निष्क्रिय है - तथाकथित है इंट्रामोल्युलर रेसमेट।
एनेंटिओमर्स के इंटरकनवर्जन की प्रक्रिया को रेसमाइजेशन कहा जाता है। समान मात्रा में ऑप्टिकल एंटीपोड्स का मिश्रण - एक रेसमिक मिश्रण, या रेसमेट, में ऑप्टिकल गतिविधि नहीं होती है। प्राकृतिक यौगिकों के अध्ययन और जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के संश्लेषण में त्रिविम समावयवता पर बहुत ध्यान दिया जाता है। चिरायता के तत्वों से युक्त प्राकृतिक मूल के पदार्थों में एक निश्चित स्टीरियो कॉन्फ़िगरेशन, साथ ही साथ ऑप्टिकल गतिविधि भी होती है। जब रासायनिक संश्लेषण (असममित संश्लेषण के अपवाद के साथ) की शर्तों के तहत एक चिरल केंद्र बनता है, तो एक रेसमेट बनता है; एनेंटिओमर्स के अलगाव के लिए रेसमेट को वैकल्पिक रूप से सक्रिय घटकों में अलग करने के लिए जटिल तरीकों के उपयोग की आवश्यकता होती है।
अणुओं के आंतरिक घुमाव के परिणामस्वरूप, गठनात्मक आइसोमर्स, या कन्फर्मर्स उत्पन्न होते हैं जो एक या अधिक सरल बांडों के बारे में आणविक अंशों के रोटेशन की डिग्री में भिन्न होते हैं। कुछ मामलों में, अलग-अलग कन्फ़र्मर्स, जिन्हें कभी-कभी घूर्णी आइसोमर्स भी कहा जाता है, को अलग किया जा सकता है। गठनात्मक विश्लेषण का उपयोग गठन, गुणों में अंतर और अनुरूपताओं की प्रतिक्रियाशीलता का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।
आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रियाओं द्वारा आइसोमर्स को एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है।
लिट।: पोटापोव वी। एम। स्टीरियोकेमिस्ट्री। दूसरा संस्करण। एम।, 1988; ट्रैवेन वीएफ ऑर्गेनिक केमिस्ट्री। एम।, 2004. टी। 1।
ἴσος - बराबर + μέρος - शेयर, भाग) - रासायनिक यौगिकों के अस्तित्व में शामिल एक घटना - आइसोमरों, - परमाणु संरचना और आणविक भार में समान, लेकिन अंतरिक्ष में परमाणुओं की संरचना या व्यवस्था में भिन्न और, परिणामस्वरूप, गुणों में।विश्वकोश यूट्यूब
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समावयवता और संतृप्त हाइड्रोकार्बन का नामकरण
1.1। अल्केन्स: संरचना, नामकरण, समावयवता। रसायन विज्ञान में परीक्षा की तैयारी
समावयवता के प्रकार
स्टीरियोइसोमर्स, एनेंटिओमर्स, डायस्टेरोमर्स, स्ट्रक्चरल आइसोमर्स, मेसो कंपाउंड्स
नंबर 42। कार्बनिक रसायन। विषय 12. हलोजन डेरिवेटिव। भाग 1। नामकरण, समावयवता
उपशीर्षक
ऐतिहासिक जानकारी
इस प्रकार के समरूपता को विभाजित किया गया है एनंटीओमर(ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म) और distereomerism.
Enantiomerism (ऑप्टिकल आइसोमेरिज़्म)
एनैन्टीओमर्स के इंटरकनवर्जन की प्रक्रिया कहलाती है दौड़: यह (-)- और (+)-रूपों, यानी एक रेसमेट के सममोलर मिश्रण के गठन के परिणामस्वरूप ऑप्टिकल गतिविधि के गायब होने की ओर जाता है। डायस्टेरोमर्स का इंटरकनवर्जन एक मिश्रण के गठन की ओर जाता है जिसमें थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर रूप प्रबल होता है। π-डायस्टेरोमर्स के मामले में, यह आमतौर पर ट्रांस फॉर्म होता है। कन्फॉर्मल आइसोमर्स के इंटरकनवर्जन को कन्फॉर्मल इक्विलिब्रियम कहा जाता है।
समरूपता की घटना ज्ञात (और इससे भी अधिक - संभावित संभव की संख्या) यौगिकों की संख्या के विकास में बहुत योगदान देती है। तो, संरचनात्मक आइसोमेरिक डेसिल अल्कोहल की संभावित संख्या 500 से अधिक है (जिनमें से लगभग 70 ज्ञात हैं), 1500 से अधिक स्थानिक आइसोमर्स हैं।
समरूपता की समस्याओं के सैद्धांतिक विचार में, टोपोलॉजिकल तरीके अधिक से अधिक व्यापक होते जा रहे हैं; आइसोमर्स की संख्या की गणना करने के लिए गणितीय सूत्र प्राप्त किए गए हैं।
एक अन्य उदाहरण टार्टरिक और टार्टरिक एसिड था, जिसके अध्ययन के बाद जे. बर्जेलियस ने इस शब्द का परिचय दिया संवयविताऔर सुझाव दिया कि मतभेद "एक जटिल परमाणु में सरल परमाणुओं के अलग-अलग वितरण" (यानी, एक अणु) से उत्पन्न होते हैं। समावयवता की सही व्याख्या उन्नीसवीं शताब्दी के दूसरे भाग में ही प्राप्त हुई थी। ए। एम। बटलरोव (संरचनात्मक समरूपता) की रासायनिक संरचना के सिद्धांत और जे। जी। वैंट हॉफ (स्थानिक समरूपता) के स्टीरियोकेमिकल सिद्धांत पर आधारित है।
संरचनात्मक समरूपता
संरचनात्मक समरूपता रासायनिक संरचना में अंतर का परिणाम है। इस प्रकार में शामिल हैं:
हाइड्रोकार्बन श्रृंखला (कार्बन कंकाल) का संवयविता
कार्बन परमाणुओं के विभिन्न बंधन क्रम के कारण कार्बन कंकाल का समावयवता। सबसे सरल उदाहरण ब्यूटेन सीएच 3-सीएच 2-सीएच 2-सीएच 3 और आइसोब्यूटेन (सीएच 3) 3 सीएच है। डॉ। उदाहरण: एन्थ्रेसीन और फेनेंथ्रीन (सूत्र I और II, क्रमशः), साइक्लोब्यूटेन और मिथाइलसाइक्लोप्रोपेन (III और IV)।
वैलेंस आइसोमेरिज्म
वैलेंस आइसोमेरिज्म (एक विशेष प्रकार का संरचनात्मक आइसोमेरिज्म), जिसमें आइसोमर्स को केवल पुनर्वितरण बांड द्वारा एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बेंजीन (V) के वैलेंस आइसोमर्स बाइसाइक्लोहेक्सा-2,5-डाइन (VI, "डेवर के बेंजीन"), प्रिज्मन (VII, "लडेनबर्ग के बेंजीन"), बेंजवालेन (VIII) हैं।
कार्यात्मक समूह समरूपता
यह कार्यात्मक समूह की प्रकृति में भिन्न है। उदाहरण: इथेनॉल (सीएच 3-सीएच 2-ओएच) और डाइमिथाइल ईथर (सीएच 3-ओ-सीएच 3)
स्थिति समावयवता
एक प्रकार का संरचनात्मक समावयवता जिसकी विशेषता समान क्रियात्मक समूहों की स्थिति में अंतर या समान कार्बन कंकाल के साथ दोहरे बंधन हैं। उदाहरण: 2-क्लोरोबुटानोइक एसिड और 4-क्लोरोबुटानोइक एसिड।
स्थानिक समावयवता (स्टीरियोआइसोमेरिज्म)
Enantiomerism (ऑप्टिकल आइसोमेरिज़्म)
समान रासायनिक संरचना वाले अणुओं के स्थानिक विन्यास में अंतर के परिणामस्वरूप स्थानिक समावयवता (स्टीरियोइसोमेरिज्म) उत्पन्न होती है। इस प्रकार के आइसोमर को विभाजित किया गया है एनंटीओमर(ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म) और distereomerism.
Enantiomers (ऑप्टिकल आइसोमर्स, मिरर आइसोमर्स) पदार्थों के ऑप्टिकल एंटीपोड्स के जोड़े होते हैं, जो साइन में विपरीत और परिमाण में बराबर होते हैं, अन्य सभी भौतिक और रासायनिक गुणों की पहचान के साथ प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान के परिमाण में समान होते हैं (अन्य के साथ प्रतिक्रियाओं के अपवाद के साथ) चिरल माध्यम में वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ और भौतिक गुण)। ऑप्टिकल एंटीपोड्स की उपस्थिति के लिए एक आवश्यक और पर्याप्त कारण एक अणु का असाइनमेंट है और निम्न बिंदु समरूपता समूहों सी में से एक है। एन, डी एन, टी, ओ, आई (चिरायता)। बहुधा हम एक असममित कार्बन परमाणु के बारे में बात कर रहे हैं, जो कि चार अलग-अलग पदार्थों से जुड़ा एक परमाणु है, उदाहरण के लिए:
अन्य परमाणु भी असममित हो सकते हैं, जैसे सिलिकॉन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस और सल्फर परमाणु। एक असममित परमाणु की उपस्थिति एनेंटिओमर का एकमात्र कारण नहीं है। तो, एडमैंटेन (IX), फेरोसिने (X), 1,3-डिफेनिलएलीन (XI), 6,6"-डाइनिट्रो-2,2"-डिफेनिक एसिड (XII) के डेरिवेटिव में ऑप्टिकल एंटीपोड होते हैं। बाद वाले यौगिक की ऑप्टिकल गतिविधि का कारण एट्रोपिसोमेरिज़्म है, अर्थात, एकल बंधन के चारों ओर घूमने की कमी के कारण स्थानिक समरूपतावाद। Enantiomerism प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, हेक्साहेलीसीन (XIII) के पेचदार अनुरूपता में भी प्रकट होता है।
(आर) -, (एस) - ऑप्टिकल आइसोमर्स का नामकरण (नामकरण नियम)
असममित कार्बन परमाणु C abcd से जुड़े चार समूहों को अनुक्रम के अनुरूप अलग-अलग वरिष्ठता दी गई है: a>b>c>d। सबसे सरल मामले में, असममित कार्बन परमाणु से जुड़े परमाणु की क्रम संख्या द्वारा वरिष्ठता स्थापित की जाती है: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6) ), एच (1) .
उदाहरण के लिए, ब्रोमोक्लोरोएसेटिक एसिड में:
असममित कार्बन परमाणु में प्रतिस्थापन की वरिष्ठता इस प्रकार है: ब्र (ए), सीएल (बी), सीओओएच समूह (सी), एच (डी) के सी।
ब्यूटेनॉल -2 में, ऑक्सीजन वरिष्ठ पदार्थ (ए) है, हाइड्रोजन कनिष्ठ पदार्थ (डी) है:
प्रतिस्थापन सीएच 3 और सीएच 2 सीएच 3 के मुद्दे को हल करना आवश्यक है। इस मामले में, वरिष्ठता क्रम संख्या या समूह में अन्य परमाणुओं की संख्या से निर्धारित होती है। एथिल समूह के साथ प्रधानता बनी रहती है, क्योंकि इसमें पहला C परमाणु दूसरे C(6) परमाणु और अन्य H(1) परमाणुओं से जुड़ा होता है, जबकि मिथाइल समूह में कार्बन परमाणु संख्या 1 के साथ तीन H परमाणुओं से जुड़ा होता है। अधिक जटिल मामलों में सभी परमाणुओं की तब तक तुलना करना जारी रखें जब तक कि वे विभिन्न क्रमांक वाले परमाणुओं तक नहीं पहुंच जाते। यदि दोहरे या तिहरे बंधन होते हैं, तो उनसे जुड़े परमाणु क्रमशः दो और तीन परमाणु माने जाते हैं। इस प्रकार, -COH समूह को C (O, O, H) माना जाता है, और -COOH समूह को C (O, O, OH) माना जाता है; कार्बोक्सिल समूह एल्डिहाइड समूह से पुराना है, क्योंकि इसमें 8 की क्रम संख्या वाले तीन परमाणु होते हैं।
डी-ग्लिसराल्डिहाइड में, ओएच (ए) समूह उच्चतम है, उसके बाद सीएचओ (बी), सीएच 2 ओएच (सी) और एच (डी):
अगला कदम यह निर्धारित करना है कि क्या समूहों की व्यवस्था सही है, आर (लेट। रेक्टस), या बाएं, एस (लेट। सिनिस्टर)। संबंधित मॉडल पर आगे बढ़ते हुए, यह उन्मुख है ताकि परिप्रेक्ष्य सूत्र में मामूली समूह (डी) नीचे हो, और फिर ऊपर से अक्ष के साथ टेट्राहेड्रॉन और समूह (डी) के छायांकित चेहरे से गुजर रहा हो। डी-ग्लिसराल्डिहाइड समूह में
सही घुमाव की दिशा में स्थित है, और इसलिए, इसका एक आर-कॉन्फ़िगरेशन है:
(आर) - ग्लिसराल्डिहाइड
डी, एल नामकरण के विपरीत, (आर) - और (एस) - आइसोमर्स के पदनाम कोष्ठक में संलग्न हैं।
distereomerism
σ-डायस्टेरोमेरिज्म
स्थानिक आइसोमर्स का कोई भी संयोजन जो ऑप्टिकल एंटीपोड की एक जोड़ी नहीं बनाता है, डायस्टेरोमेरिक माना जाता है। σ और π-डायस्टेरोमर्स हैं। σ-डायस्टेरिओमर्स उनमें मौजूद कुछ चिरायता तत्वों के विन्यास में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। तो, डायस्टेरिओमर्स (+) हैं - उदाहरण के लिए टार्टरिक एसिड और मेसो-टार्टरिक एसिड, डी-ग्लूकोज और डी-मैननोज:
कुछ प्रकार के डायस्टेरोमेरिज़्म के लिए, विशेष पदनाम पेश किए गए हैं, उदाहरण के लिए, थ्रियो- और एरिथ्रो-आइसोमर्स दो असममित कार्बन परमाणुओं और रिक्त स्थान के साथ एक डायस्टेरोमेरिज़्म हैं, इन परमाणुओं पर प्रतिस्थापन की व्यवस्था, संबंधित थ्रोज़ की याद दिलाती है (संबंधित प्रतिस्थापन पर हैं फिशर के प्रक्षेपण सूत्रों में विपरीत पक्ष) और एरिथ्रोस ( प्रतिनियुक्ति - एक तरफ):
एरिथ्रो आइसोमर्स जिनके असममित परमाणु एक ही पदार्थ से बंधे होते हैं उन्हें मेसो फॉर्म कहा जाता है। वे, अन्य σ-डायस्टेरोमर्स के विपरीत, विपरीत कॉन्फ़िगरेशन के दो समान असममित केंद्रों के प्रकाश ध्रुवीकरण विमान के रोटेशन में योगदान के इंट्रामोल्युलर मुआवजे के कारण वैकल्पिक रूप से निष्क्रिय हैं। डायस्टेरोमर्स के जोड़े जो कई असममित परमाणुओं में से एक के विन्यास में भिन्न होते हैं, उन्हें एपिमर्स कहा जाता है, उदाहरण के लिए:
"एनोमर्स" शब्द चक्रीय रूप में ग्लाइकोसिडिक परमाणु के विन्यास में भिन्नता वाले डायस्टेरोमेरिक मोनोसेकेराइड की एक जोड़ी को संदर्भित करता है, उदाहरण के लिए, α-D- और β-D-ग्लूकोज एनोमेरिक हैं।
π-डायस्टेरोमेरिज्म (ज्यामितीय समावयवता)
π-डायस्टेरिओमर्स, जिसे ज्यामितीय आइसोमर्स भी कहा जाता है, डबल बॉन्ड (अक्सर सी = सी और सी = एन) या अंगूठी के विमान के सापेक्ष प्रतिस्थापन के विभिन्न स्थानिक व्यवस्था में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, मैलिक और फ्यूमरिक एसिड (फॉर्मूला XIV और XV, क्रमशः), (E)- और (Z)-बेंजालडॉक्सिम्स (XVI और XVII), cis- और ट्रांस-1,2-डाइमिथाइलसाइक्लोपेंटेन (XVIII और XIX) .
अनुरूप। ताउटोमर्स
घटना अपने अवलोकन के तापमान की स्थिति के साथ अटूट रूप से जुड़ी हुई है। इसलिए, उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर क्लोरोसायक्लोहेक्सेन दो अनुरूपकों के संतुलन मिश्रण के रूप में मौजूद होता है - क्लोरीन परमाणु के भूमध्यरेखीय और अक्षीय झुकाव के साथ:
हालांकि, माइनस 150 डिग्री सेल्सियस पर, एक अलग-अलग ए-फॉर्म को अलग किया जा सकता है, जो इन परिस्थितियों में एक स्थिर आइसोमर के रूप में व्यवहार करता है।
दूसरी ओर, यौगिक जो सामान्य परिस्थितियों में आइसोमर्स होते हैं, बढ़ते तापमान के साथ संतुलन में टॉटोमर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, 1-ब्रोमोप्रोपेन और 2-ब्रोमोप्रोपेन संरचनात्मक समावयवी हैं, हालांकि, जैसे ही तापमान 250 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, उनके बीच एक संतुलन स्थापित हो जाता है, जो टॉटोमर्स की विशेषता है।
कमरे के तापमान से कम तापमान पर एक दूसरे में परिवर्तित होने वाले आइसोमर्स को गैर-कठोर अणु माना जा सकता है।
कन्फ़र्मर्स के अस्तित्व को कभी-कभी "घूर्णी समावयवता" के रूप में संदर्भित किया जाता है। डायनियों में, s-cis- और s-trans आइसोमर्स प्रतिष्ठित हैं, जो संक्षेप में, एक साधारण (s-सिंगल) बॉन्ड के चारों ओर घूमने से उत्पन्न होने वाले अनुरूप हैं:
समावयवता भी उपसहसंयोजन यौगिकों की विशेषता है। तो, यौगिक जो लिगैंड्स (आयनीकरण आइसोमेरिज्म) के समन्वय के तरीके में भिन्न होते हैं, आइसोमेरिक होते हैं, उदाहरण के लिए, आइसोमेरिक हैं:
SO4 - और + Br -
यहाँ, संक्षेप में, कार्बनिक यौगिकों के संरचनात्मक समरूपता के साथ एक समानता है।
रासायनिक परिवर्तन, जिसके परिणामस्वरूप संरचनात्मक आइसोमर एक दूसरे में परिवर्तित हो जाते हैं, आइसोमेराइजेशन कहलाता है। उद्योग में ऐसी प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, मोटर ईंधन की ऑक्टेन संख्या बढ़ाने के लिए सामान्य एल्केन्स को आइसोएलकेन्स में आइसोमेराइज़ेशन किया जाता है; आइसोप्रीन के बाद के डिहाइड्रोजनीकरण के लिए आइसोपेंटेन में आइसोमेराइज़्ड पेंटेन। इंट्रामोल्युलर पुनर्व्यवस्थाएं भी आइसोमेराइजेशन हैं, जिनमें से, उदाहरण के लिए, साइक्लोहेक्सानोन ऑक्सीम का कैप्रोलैक्टम में रूपांतरण, कैप्रॉन के उत्पादन के लिए एक कच्चा माल, का बहुत महत्व है।
