Izomerija položaja. Izomerija i njene vrste
Strukturni izomeri- To su spojevi koji imaju istu molekulsku formulu, ali se međusobno razlikuju po redoslijedu vezanja atoma u molekulu.
Strukturna izomerija se dalje dijeli na izomeriju ugljikovog lanca, izomeriju položaja i izomeriju funkcionalne skupine.
Izomerija ugljikovog lanca. Zbog različitog redoslijeda vezanja atoma koji tvore ugljikov kostur molekule. Na primjer, za alkan sastava C 4 H 10 mogu se napisati dva izomera;
Za organske spojeve s cikličkom strukturom, lančana izomerija može biti uzrokovana veličinom ciklusa.
izomerija položaja zbog različitih položaja funkcionalnih skupina, supstituenata ili višestrukih veza u molekuli.
Izomerija funkcionalnih: skupina zbog prisutnosti u izomerima istog sastava funkcionalnih skupina različite prirode.
PROSTORNA IZOMERIJA (STEREOIZOMERIJA)
Prostorni izomeri- to su spojevi koji imaju istu molekulsku formulu, isti redoslijed vezanja atoma u molekulu, ali se međusobno razlikuju po rasporedu atoma u prostoru.
Prostorni izomeri nazivaju se i stereoizomeri i (od grčkog stereos - prostorni).
Prostorna izomerija se dalje dijeli na konfiguracijsku i konformacijsku.
Ali prije nego što pređemo na razmatranje ovih vrsta stereoizomerije, zadržimo se na načinima prikazivanja prostorne strukture molekula organskih spojeva.
Za oslikavanje prostorne strukture molekula, njihove konfiguracije ili konformacije koriste se molekularni modeli i posebne stereoformule.
Molekularni modeli - vizualni prikaz molekula organskih i anorganskih spojeva, koji omogućuje prosuđivanje relativnog položaja atoma koji čine molekulu.
Najčešće se koriste tri glavne vrste modela: sferni (Kekule-Vant-Hoff modeli), skeletni (Dryding-g modeli) i hemisferični (Stuart-Briegleb modeli). Modeli omogućuju procjenu ne samo međusobnog rasporeda atoma u molekule, ali su prikladni i za razmatranje veznih kutova i mogućnosti rotacije oko jednostavnih veza. Modeli sušenja također uzimaju u obzir međuatomske udaljenosti, dok Stewart-Brieglebovi modeli odražavaju i volumene atoma. Donja slika prikazuje modele molekula etana i etilena.
Riža. 3.1. Modeli molekula etana (lijevo) i etilena (desno); a - lopta i palica; b - Sušenje; u – poluloptasti (Stuart-Brigleb)
stereo formule. Za prikaz prostorne strukture molekule na ravnini najčešće se koriste stereokemijske i perspektivne formule, te Newmanove projekcijske formule.
NA stereokemijske formule kemijske veze smještene u ravnini crteža prikazane su kao pravilna linija; veze smještene iznad ravnine - podebljani klin ili podebljana linija, i smještene pssh ravnine - isprekidani klin ili isprekidana linija:
Formule koje obećavaju opisuju prostornu strukturu na ravnini, uzimajući u obzir molekulu duž jedne od ugljik-ugljik veza. Izgledom podsjećaju na pilanske koze:
Prilikom gradnje Newmanove projekcijske formule molekula se promatra u smjeru jedne C–C veze na način da se atomi koji tvore tu vezu međusobno zaklanjaju. Od odabranog para atom ugljika najbliži promatraču prikazan je točkom, a najudaljeniji kružićem. Kemijske veze najbližeg atoma ugljika s drugim atomima prikazane su linijama koje potječu iz točke u središtu kruga, a dalje - iz kruga:
Postoje Fisherove projekcijske formule, koje se obično koriste za oslikavanje prostorne strukture optičkih izomera na ravnini.
Predavanje #5
Tema "Izomerizam i njegove vrste"
Vrsta lekcije: kombinirana
Svrha: 1. Otkriti glavno stajalište teorije strukture o fenomenu izomerije. Dajte opću ideju o vrstama izomerije. Na primjeru stereoizomerije prikazati glavne pravce u razvoju teorije strukture.
2. nastaviti formirati sposobnost sastavljanja formula izomera, davati imena tvarima prema formulama.
3. njegovati kognitivni stav prema učenju
Oprema: Stuart-Briegleb modeli molekula, plastelin u boji, šibice, par rukavica, sjemenke kumina, žvakaća guma od mente, tri epruvete.
Plan učenja
pozdrav, prozivka
Anketa temeljnih znanja
Učenje novog materijala:
Teorija strukture i fenomen izomerije;
Vrste izomerije;
Sidrenje
Napredak lekcije
2. Provjera temeljnog znanja: frontalno
Prema kojim se kriterijima razvrstavaju organski spojevi objasni dijagramom.
Koje su glavne klase organskih spojeva, značajke njihove strukture
Izvedite vježbu br. 1 i 2 §6. Jedan učenik za pločom, ostali u bilježnicama
3. Učenje novog gradiva: Teorija građe i pojava izomerije
Prisjetite se definicije izomerije i izomera. Objasnite razlog njihova postojanja.
Fenomen izomerije (od grčkog isos - različit i meros - udio, dio) otkrili su 1823. J. Liebig i F. Wehler na primjeru soli dviju anorganskih kiselina: cijanske i fulminantne. NOS = N cijan; H-O-N = C zveckanje
Godine 1830. J. Dumas proširio je koncept izomerije na organske spojeve. Pojam "izomer" pojavio se godinu dana kasnije, a predložio ga je J. Berzellius. Budući da je u to vrijeme na području strukture organskih i anorganskih tvari vladao potpuni kaos, otkriću se nije pridavala veća važnost.
Znanstveno objašnjenje fenomena izomerije 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 izomerije vidio u činjenici da su atomi u molekulama izomera povezani različitim redoslijedom. Teorija strukture omogućila je predviđanje broja mogućih izomera i njihove strukture, što je sjajno potvrdio u praksi sam A.M. Butlerov i njegovi sljedbenici.
Vrste izomerije: navedite primjer izomera i predložite obilježje po kojem bi se izomeri mogli klasificirati?(Očito, baza će biti struktura molekula izomera). Objašnjavam gradivo pomoću dijagrama:
Postoje dvije vrste izomerije: strukturna i prostorna (stereoizomerija). Strukturni izomeri su oni koji imaju različit redoslijed vezivanja atoma u molekuli. Prostorni izomeri imaju iste supstituente na svakom ugljikovom atomu, ali se razlikuju po međusobnom rasporedu u prostoru.
Strukturna izomerija je tri vrste: međuklasna izomerija povezana sa strukturom ugljikovog skeleta i izomerija položaja funkcionalne skupine ili višestruke veze.
Međurazredni izomeri sadrže različite funkcionalne skupine i pripadaju različitim klasama organskih spojeva, pa se fizikalna i kemijska svojstva međurazrednih izomera značajno razlikuju.
Izomerija ugljikovog kostura već vam je poznata, fizikalna svojstva su različita, a kemijska su slična, jer ove tvari pripadaju istoj klasi.
Izomerija položaja funkcionalne skupine ili položaja višestrukih veza. Fizička svojstva takvih izomera su različita, ali su kemijska svojstva slična.
Geometrijska izomerija: imaju različite fizičke konstante, ali slična kemijska svojstva
Optički izomeri su zrcalne slike jedan drugoga; kao dva dlana, nemoguće ih je sastaviti tako da se slažu.
4. Učvršćivanje: prepoznati izomere, odrediti vrstu izomerije u tvarima čije formule: izvesti vježbu 3.§ 7
I grčki μέρος - udio, dio), fenomen koji se sastoji u postojanju kemijskih spojeva istog sastava s istom molekularnom težinom, ali različite strukture. Takvi spojevi nazivaju se izomeri. Strukturne razlike uzrokuju različiti međusobni utjecaj atoma u molekulama i predodređuju različita fizikalna i kemijska svojstva izomera. Izomerija je vrlo česta u organskoj kemiji i jedan je od glavnih razloga raznolikosti i obilja organskih spojeva. U anorganskoj kemiji izomerija se javlja uglavnom za kompleksne spojeve.
Pojam "izomerija" uveo je J. Berzelius 1830. godine, dovršavajući polemiku između J. Liebiga i F. Wöhlera o postojanju dviju tvari koje se oštro razlikuju po svojstvima i imaju isti AgCNO sastav - srebrov cijanat i fulminat, a na temelju o rezultatima istraživanja vinske i vinske kiseline. Suština izomerije kasnije je objašnjena na temelju teorije kemijske strukture.
Postoje dvije glavne vrste izomerije: strukturna i prostorna (stereoizomerija). Strukturni izomeri razlikuju se po redoslijedu veza atoma u molekuli, odnosno po kemijskoj strukturi. Stereoizomeri (prostorni izomeri) s istim redoslijedom veza atoma u molekuli razlikuju se po međusobnom rasporedu atoma u prostoru.
Strukturna izomerija se dalje dijeli na izomeriju ugljikovog skeleta (skeletna izomerija), izomeriju položaja (pozicijska izomerija), metameriju i druge vrste. Izomerija ugljikovog kostura posljedica je različitog reda veza ugljikovih atoma koji tvore kostur molekule. Kako bi se specificirale strukturne značajke izomera, skeletna izomerija se dalje dijeli na izomeriju ugljikovog lanca, izomeriju prstena i izomeriju bočnog lanca. Na primjer, izomerija ugljikovog 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 ) CH3-CH (CH3)-CH3. Peti član niza 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 produljuje, broj mogućih izomera brzo raste. 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 tisuća izomera. Aliciklički spojevi karakterizirani su izomerijom prstena i izomerijom 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 vrelištima (izomeri s normalnim ugljikovim lancem vriju na višoj temperaturi od izomera s razgranatim lancem), gustoći i drugim n-alkanima, npr. za razliku od razgranati izomeri, imaju manju otpornost na detonaciju (vidi članak Oktanski broj), tvore komplekse s ureom (klatrati).
Izomerija položaja je posljedica različitih položaja funkcionalnih skupina, supstituenata ili višestrukih veza. Na primjer, izomeri položaja 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 skupine može dovesti do promjene u klasi spoja. Na primjer, izomeri položaja aceton CH3-C(O)-CH3 i propanal CH3-CH2-CHO odnose se na ketone, odnosno aldehide. Strukturni izomeri s različitim funkcionalnim skupinama uvelike se razlikuju po kemijskim svojstvima.
Metamerija je posljedica različitih položaja heteroatoma (O, N, S) u lancu. Na primjer, metameri su metil propil eter CH 3 O-CH 2 -CH 2 -CH 3 i dietil eter CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, dietilamin CH 3 -CH 2 -NH-CH 2 -CH 3 i CH3-NH-CH2-CH2-CH3-metilpropilamin.
Često su razlike u izomerima određene nekoliko strukturnih značajki. Na primjer, metilizopropil keton (3-metil-2-butanon) CH 3 -C (O) -CH (CH 3) 2 i valerijev aldehid (pentanal) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO razlikuju se od svakog drugi kao struktura ugljičnog kostura i položaj funkcionalne skupine.
Posebna vrsta strukturne izomerije je tautomerija (ravnotežna dinamička izomerija). U tom slučaju izomeri koji se razlikuju u funkcionalnim skupinama lako prelaze jedan u drugi dok se ne postigne ravnoteža u kojoj tvar istovremeno sadrži tautomerne molekule u određenom omjeru.
Prostorna izomerija se dalje dijeli na geometrijsku (cis, trans i sin, antiizomerija ili E, Z-izomerija) i optičku (enantiomerija). Geometrijska izomerija je karakteristična za spojeve koji sadrže dvostruke veze ili nearomatske prstenove, koji su strukturno kruti fragmenti molekula. Za cis-izomere, dva supstituenta nalaze se 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-diklorciklopropan (VII) i trans-1,2-diklorciklopropan (VIII).
Karakteristične razlike između cis-trans izomera su niže talište cis-izomera, znatno bolja topljivost u vodi i izraženi dipolni moment. Trans izomeri su obično stabilniji. Vidi npr. članak Maleinska i fumarna kiselina.
Geometrijska izomerija opažena za spojeve s dvostrukim vezama C=N (oksimi) i N=N (azo-, azoksi spojevi) često se naziva sin, antiizomerija. Na primjer, geometrijski izomeri su anti-benzaldoksim (formula IX) i sin-benzaldoksim (X); sin-azobenzen (XI) i anti-azobenzen (XII).
U općem 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)-l-brom-l-jod-2-kloroetilen (formula XIII) i (E)-l-brom-l-jod-2-kloretilen (XIV).
Optička izomerija je karakteristična za spojeve čije molekule imaju elemente kiralnosti, kao što je asimetrični (kiralni) atom ugljika vezan na 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 temelju koncepta tetraedarske konfiguracije ugljikovih atoma u zasićenim spojevima. Molekule koje sadrže asimetrični atom ugljika mogu se prikazati kao dva optička izomera koja se ne mogu kombinirati u prostoru (tj. odnose se jedna prema drugoj kao objekt prema svojoj zrcalnoj slici). Takvi zrcalni izomeri, koji se razlikuju samo po suprotnom rasporedu istih supstituenata u kiralnom središtu, nazivaju se enantiomeri (od grč. έναντίος - nasuprot i μέρος - dio). Na primjer, enantiomeri mliječne kiseline (XV i XVI) mogu se prikazati u 3D ili kao Fisherove formule (vidi Kemijsko nomenklaturu).
Enantiomeri imaju različite biološke aktivnosti; karakterizira ih i optička aktivnost – sposobnost djelovanja na ravninsko polariziranu svjetlost (rotiranje ravnine polarizacije). Enantiomeri zakreću ravninu polarizacije za isti kut, ali u suprotnom smjeru, zbog čega se nazivaju optički antipodi.
Dugo se vremena konfiguracija enantiomera određivala u odnosu na konfiguraciju poznatog standarda, a to su bili enantiomeri gliceraldehida (D, L-sterička serija). Univerzalnija je R, S-nomenklatura (predložili R. Kahn, K. Ingold i V. Prelog), koja utvrđuje apsolutnu konfiguraciju prostornih izomera. U skladu s pravilima nomenklature R, S, enantiomeri mliječne kiseline (XV, XVI) su redom (R)-mliječna i (S)-mliječna kiselina. Ne postoje pravila za prevođenje D, L-nomenklature u R, S-sustav, budući da ove nomenklature koriste različite principe. Nije uspostavljena veza između apsolutne konfiguracije i parametara 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 u dijelu kiralnih elemenata koje sadrže. Takvi stereoizomeri koji nisu enantiomeri su nazivaju se dijastereomeri (od grčkog δια ... - kroz, između, stereo... i μέρος - dio). i XX su enantiomeri, preostali parovi (XVII i XIX, XVII i XX, XVIII i XIX, XVIII i XX) su dijastereomeri.
Pojavom dodatnih elemenata simetrije (ravnine, osi ili središta 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 prisutnosti ravnine simetrije (označena isprekidanom linijom) optički je neaktivan - je tzv. intramolekularni racemat.
Proces interkonverzije enantiomera naziva se racemizacija. Smjesa jednakih količina optičkih antipoda - racemična smjesa, ili racemat, nema optičku aktivnost. Stereoizomeriji se pridaje velika pozornost u proučavanju prirodnih spojeva i sintezi biološki aktivnih tvari. Tvari prirodnog podrijetla koje sadrže elemente kiralnosti imaju određenu stereokonfiguraciju, kao i optičku aktivnost. Kada se kiralni centar formira u uvjetima kemijske sinteze (s izuzetkom asimetrične sinteze), nastaje racemat; izolacija enantiomera zahtijeva korištenje složenih metoda za razdvajanje racemata na optički aktivne komponente.
Kao rezultat unutarnje rotacije molekula nastaju konformacijski izomeri ili konformeri koji se razlikuju po stupnju rotacije molekularnih fragmenata oko jedne ili više jednostavnih veza. U nekim slučajevima mogu se izolirati pojedinačni konformeri, koji se ponekad nazivaju i rotacijski izomeri. Konformacijska analiza koristi se za proučavanje nastanka, razlika u svojstvima i reaktivnosti konformera.
Izomeri se mogu pretvoriti jedni u druge reakcijama izomerizacije.
Lit .: Potapov V. M. Stereokemija. 2. izd. M., 1988.; Traven VF Organska kemija. M., 2004. T. 1.
ἴσος - jednako + μέρος - udio, dio) - pojava koja se sastoji u postojanju kemijskih spojeva - izomeri, - identični u atomskom sastavu i molekularnoj težini, ali se razlikuju u strukturi ili rasporedu atoma u prostoru i, kao rezultat toga, u svojstvima.Enciklopedijski YouTube
1 / 5
Izomerija i nomenklatura zasićenih ugljikovodika
1.1. Alkani: Struktura, nomenklatura, izomerija. Pripreme za ispit iz kemije
Vrste izomerije
Stereoizomeri, enantiomeri, dijastereomeri, strukturni izomeri, mezo spojevi
br. 42. Organska kemija. Tema 12. Derivati halogena. Dio 1. Nomenklatura, izomerija
titlovi
Povijesni podaci
Ovaj tip izomerije se dalje dijeli na enantiomeri(optička izomerija) i dijastereomerija.
Enantiomerija (optička izomerija)
Proces međusobne pretvorbe enantiomera naziva se racemizacija: dovodi do nestanka optičke aktivnosti kao rezultat stvaranja ekvimolarne smjese (−)- i (+)-formi, odnosno racemata. Interkonverzija dijastereomera dovodi do stvaranja smjese u kojoj prevladava termodinamički stabilniji oblik. U slučaju π-dijastereomera, to je obično trans oblik. Interkonverzija konformacijskih izomera naziva se konformacijska ravnoteža.
Fenomen izomerije uvelike pridonosi 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), ima više od 1500 prostornih izomera.
U teoretskom razmatranju problema izomerije topološke metode postaju sve raširenije; izvedene su matematičke formule za izračunavanje broja izomera.
Drugi primjer je vinska kiselina i vinska kiselina, nakon čijeg proučavanja je J. Berzelius uveo pojam izomerija i sugerirao da razlike proizlaze iz "različite distribucije jednostavnih atoma u složenom atomu" (tj. molekuli). Pravo objašnjenje izomerija je dobila tek u 2. polovici 19. stoljeća. na temelju teorije kemijske strukture A. M. Butlerova (strukturna izomerija) i stereokemijske teorije J. G. van't Hoffa (prostorna izomerija).
Strukturna izomerija
Strukturna izomerija rezultat je razlika u kemijskoj strukturi. Ova vrsta uključuje:
Izomerija ugljikovodičnog lanca (ugljikov skelet)
Izomerija ugljikovog skeleta, zbog različitog reda vezivanja ugljikovih atoma. 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, redom), ciklobutan i metilciklopropan (III i IV).
Izomerija valencije
Valentna izomerija (poseban tip strukturne izomerije), u kojoj se izomeri mogu pretvoriti jedni u druge samo preraspodjelom veza. Na primjer, valentni izomeri benzena (V) su bicikloheksa-2,5-dien (VI, "Dewarov benzen"), prisman (VII, "Ladenburgov benzen"), benzvalen (VIII).
Izomerija funkcionalne skupine
Razlikuje se po prirodi funkcionalne skupine. Primjer: Etanol (CH3-CH2-OH) i dimetil eter (CH3-O-CH3)
izomerija položaja
Vrsta strukturne izomerije koju karakterizira razlika u položaju istih funkcionalnih skupina ili dvostrukih veza s istim ugljikovim skeletom. Primjer: 2-klorobutanska kiselina i 4-klorobutanska kiselina.
Prostorna izomerija (stereoizomerija)
Enantiomerija (optička izomerija)
Prostorna izomerija (stereoizomerija) nastaje kao rezultat razlika u prostornoj konfiguraciji molekula koje imaju istu kemijsku strukturu. Ovaj tip izomera se dalje dijeli na enantiomeri(optička izomerija) i dijastereomerija.
Enantiomeri (optički izomeri, zrcalni izomeri) su parovi optičkih antipoda tvari karakteriziranih suprotnim predznakom i jednakom veličinom rotacije ravnine polarizacije svjetlosti uz identičnost svih ostalih fizikalnih i kemijskih svojstava (s izuzetkom reakcija s drugim optički aktivne tvari i fizikalna svojstva u kiralnom mediju ). Nužan i dovoljan razlog za pojavu optičkih antipoda je dodjela molekule i jedne od sljedećih točkastih skupina simetrije C n, D n, T, O, I (kiralnost). Najčešće govorimo o asimetričnom atomu ugljika, odnosno atomu povezanom s četiri različita supstituenta, npr.
Drugi atomi također mogu biti asimetrični, poput atoma silicija, dušika, fosfora i sumpora. Prisutnost asimetričnog atoma nije jedini razlog za enantiomere. Dakle, derivati adamantana (IX), ferocena (X), 1,3-difenilalalena (XI), 6,6"-dinitro-2,2"-difenske kiseline (XII) imaju optičke antipode. Razlog optičke aktivnosti potonjeg spoja je atropizomerija, odnosno prostorna izomerija uzrokovana nedostatkom rotacije oko jednostruke veze. Enantiomerija se također pojavljuje u spiralnim konformacijama proteina, nukleinskih kiselina, heksahelicena(XIII).
(R)-, (S)- nomenklatura optičkih izomera (pravilo imenovanja)
Četiri skupine vezane na asimetrični atom ugljika C abcd dodijeljene su različite seniornosti koje odgovaraju nizu: a>b>c>d. U najjednostavnijem slučaju, seniornost se utvrđuje serijskim brojem atoma vezanog za asimetrični ugljikov atom: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6 ), H(1) .
Na primjer, u bromokloroctenoj kiselini:
Seniornost supstituenata na asimetričnom ugljikovom atomu je sljedeća: Br(a), Cl(b), C COOH skupine (c), H(d).
U butanolu-2, kisik je viši 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 skupini. Primat ostaje etilnoj skupini, jer je u njoj prvi C atom vezan na drugi C(6) atom i na ostale H(1) atome, dok je u metilnoj skupini ugljik vezan na tri H atoma s atomskim brojem 1. U složenijim slučajevima nastavite uspoređivati sve atome dok ne dođu do atoma s različitim serijskim brojevima. Ako postoje dvostruke ili trostruke veze, tada se atomi vezani na njih smatraju dvama, odnosno trima atomima. Stoga se -COH skupina smatra C (O, O, H), a -COOH skupina se smatra C (O, O, OH); karboksilna skupina je starija od aldehidne skupine, budući da sadrži tri atoma s rednim brojem 8.
U D-gliceraldehidu, OH(a) skupina je najviša, a zatim CHO(b), CH 2 OH(c) i H(d):
Sljedeći korak je utvrditi je li raspored grupa desni, R (lat. rectus), ili lijevi, S (lat. sinister). Prelazeći na odgovarajući model, orijentiran je tako da je manja skupina (d) u formuli perspektive na dnu, a zatim gledano odozgo duž osi koja prolazi kroz osjenčanu površinu tetraedra i skupine (d). U skupini D-gliceraldehida
nalazi se u smjeru desne rotacije i stoga ima R-konfiguraciju:
(R)-gliceraldehid
Za razliku od D,L nomenklature, oznake za (R)- i (S)-izomere nalaze se u zagradama.
dijastereomerija
σ-dijastereomerija
Svaka kombinacija prostornih izomera koji ne tvore par optičkih antipoda smatra se dijastereomerom. Postoje σ i π-dijastereomeri. σ-dijasteriomeri 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 dijastereomerije uvedene su posebne oznake, na primjer, treo- i eritro-izomeri su dijastereomerija s dva asimetrična ugljikova atoma i razmacima, raspored supstituenata na tim atomima, koji podsjeća na odgovarajuću treozu (srodni supstituenti su na suprotne strane u Fisherovim projekcijskim formulama) i eritroza (zamjenici - s jedne strane):
Eritro izomeri čiji su asimetrični atomi vezani na iste supstituente nazivaju se mezo oblici. Oni su, za razliku od ostalih σ-dijastereomera, optički neaktivni zbog intramolekularne kompenzacije doprinosa rotaciji ravnine polarizacije svjetlosti dva identična asimetrična centra suprotne konfiguracije. Parovi dijastereomera koji se razlikuju u konfiguraciji jednog od nekoliko asimetričnih atoma nazivaju se epimeri, na primjer:
Izraz "anomeri" odnosi se na par dijastereomernih monosaharida koji se razlikuju u konfiguraciji glikozidnog atoma u cikličkom obliku, na primjer, α-D- i β-D-glukoza su anomerne.
π-dijastereomerija (geometrijska izomerija)
π-dijastereomeri, zvani i geometrijski izomeri, međusobno se razlikuju po različitom prostornom rasporedu supstituenata u odnosu na ravninu dvostruke veze (najčešće C=C i C=N) ili prstena. To uključuje, na primjer, maleinsku i fumarnu kiselinu (formule XIV odnosno XV), (E)- i (Z)-benzaldoksim (XVI i XVII), cis- i trans-1,2-dimetilciklopentane (XVIII i XIX) .
konformatori. Tautomeri
Fenomen je neraskidivo povezan s temperaturnim uvjetima njegovog promatranja. Tako, na primjer, klorcikloheksan na sobnoj temperaturi postoji u obliku ravnotežne smjese dvaju konformera - s ekvatorijalnom i aksijalnom orijentacijom atoma klora:
Međutim, pri minus 150 °C može se izdvojiti pojedinačni a-oblik, koji se u tim 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-brompropan i 2-brompropan su strukturni izomeri, međutim, s porastom temperature do 250 °C između njih se uspostavlja ravnoteža, karakteristična za tautomere.
Izomeri koji se pretvaraju jedan u drugi na temperaturama ispod sobne mogu se smatrati nekrutim molekulama.
Postojanje konformera ponekad se naziva "rotacijski izomerizam". Među dienima razlikuju se s-cis- i s-trans izomeri, koji su u biti konformeri koji nastaju rotacijom oko jednostavne (s-jednostruke) veze:
Izomerija je također karakteristična za koordinacijske spojeve. Dakle, izomerni su spojevi koji se razlikuju po načinu koordinacije liganada (ionizacijska izomerija), npr. izomerni su:
SO 4 - i + Br -
Ovdje, u biti, postoji analogija sa strukturnom izomerijom organskih spojeva.
Kemijske transformacije, kao rezultat kojih se strukturni izomeri pretvaraju jedni u druge, nazivaju se izomerizacija. Takvi su procesi važni u industriji. Tako se, na primjer, izomerizacija normalnih alkana u izoalkane provodi radi povećanja oktanskog broja motornih goriva; pentan izomeriziran u izopentan za naknadnu dehidrogenaciju u izopren. Unutarmolekularne pregradnje također su izomerizacije, od kojih je, na primjer, od velike važnosti pretvorba cikloheksanon oksima u kaprolaktam, sirovinu za proizvodnju kaprona.
