Izomerie de poziție. Izomeria și tipurile sale
Izomeri structurali- Aceștia sunt compuși care au aceeași formulă moleculară, dar diferă între ei în ordinea legării atomilor din moleculă.
Izomeria structurală este subdivizată în izomerie de lanț de carbon, izomerie de poziție și izomerie de grup funcțional.
Izomeria lanțului de carbon. Datorită secvenței diferite de legare a atomilor care formează scheletul de carbon al moleculei. De exemplu, pentru un alcan cu compoziţia C4H10, se pot scrie doi izomeri;
Pentru compușii organici cu o structură ciclică, izomeria lanțului poate fi cauzată de dimensiunea ciclului.
izomerie de poziție datorită pozițiilor diferite ale grupărilor funcționale, substituenților sau legăturilor multiple în moleculă.
Izomerie de funcționale: grupuri datorită prezenţei în izomerii aceleiaşi compoziţii a grupărilor funcţionale de natură diferită.
ISOMERIE SPAȚIALĂ (STEREOIZOMERIE)
Izomeri spațiali- sunt compuși care au aceeași formulă moleculară, aceeași ordine de legare a atomilor dintr-o moleculă, dar diferă între ei prin aranjarea atomilor în spațiu.
Izomerii spațiali sunt numiți și izomeri stereo și (din grecescul stereos - spațial).
Izomerismul spațial este subdivizat în configurațional și conformațional.
Dar înainte de a trece la considerarea acestor tipuri de stereoizomerie, să ne oprim asupra modalităților de a descrie structura spațială a moleculelor de compuși organici.
Pentru a descrie structura spațială a moleculelor, configurația sau conformația lor, sunt utilizate modele moleculare și stereoformule speciale.
Modele moleculare - o reprezentare vizuală a moleculelor de compuși organici și anorganici, care face posibilă aprecierea poziției relative a atomilor care alcătuiesc molecula.
Cel mai des sunt utilizate trei tipuri principale de modele: sferice (modele Kekule-Vant-Hoff), scheletice (modele Dryding-g) și semisferice (modele Stuart-Briegleb).Modelele permit să se judece nu numai aranjarea reciprocă a atomilor într-un moleculă, dar sunt convenabile și să ia în considerare unghiurile de legătură și posibilitatea de rotație în jurul legăturilor simple. Modelele de uscare iau în considerare și distanțele interatomice, în timp ce modelele Stewart-Briegleb reflectă și volumele atomilor. Figura de mai jos prezintă modelele de molecule de etan și etilenă.
Orez. 3.1. Modele de molecule de etan (stânga) și etilenă (dreapta); a - minge-şi-băţ; b - Uscarea; în – emisferic (Stuart-Brigleb)
formule stereo. Pentru a descrie structura spațială a unei molecule pe un plan, se folosesc cel mai adesea formule stereochimice și de perspectivă, precum și formulele de proiecție Newman.
LA formule stereochimice legăturile chimice situate în planul desenului sunt reprezentate ca o linie regulată; conexiuni situate deasupra planului - o pană îndrăzneață sau o linie îndrăzneață și un plan pssh situat - o pană întreruptă sau o linie întreruptă:
Formule promițătoare descrieți structura spațială pe plan, ținând cont de luarea în considerare a moleculei de-a lungul uneia dintre legăturile carbon-carbon. În aparență, seamănă cu caprele de gater:
La construirea Formule de proiecție Newman molecula este privită în direcția unei legături C–C în așa fel încât atomii care formează această legătură se întunecă reciproc. Din perechea selectată, atomul de carbon cel mai apropiat de observator este reprezentat printr-un punct, iar cel mai îndepărtat printr-un cerc. Legăturile chimice ale celui mai apropiat atom de carbon cu alți atomi sunt reprezentate de linii care provin din punctul din centrul cercului, iar cea mai îndepărtată - de cerc:
Există formule de proiecție Fisher, care sunt de obicei folosite pentru a descrie structura spațială a izomerilor optici pe un plan.
Prelegerea #5
Tema „Izomerismul și tipurile sale”
Tip de lecție: combinată
Scop: 1. Dezvăluirea poziţiei principale a teoriei structurii asupra fenomenului de izomerie. Dați o idee generală despre tipurile de izomerie. Arătați direcțiile principale în dezvoltarea teoriei structurii pe exemplul stereoizomeriei.
2. continuă să formeze capacitatea de a construi formule de izomeri, de a da nume substanțelor după formule.
3. cultivați o atitudine cognitivă față de învățare
Echipament: Modele de molecule Stuart-Briegleb, plastilina colorata, chibrituri, o pereche de manusi, seminte de chimion, guma de mestecat de menta, trei eprubete.
Planul lecției
salutare, apel nominal
Sondaj de cunoștințe de bază
Învățarea de materiale noi:
Teoria structurii și fenomenul izomeriei;
Tipuri de izomerie;
Ancorare
Progresul lecției
2. Studiul cunoștințelor de bază: frontal
După ce criterii sunt clasificați compușii organici, explicați folosind o diagramă.
Care sunt principalele clase de compuși organici, caracteristicile structurii lor
Efectuați exercițiul nr. 1 și 2 §6. Un elev la tablă, restul în caiete
3. Învățarea de materiale noi: Teoria structurii și fenomenul izomeriei
Amintiți-vă definiția izomeriei și a izomerilor. Explicați motivul existenței lor.
Fenomenul de izomerie (din grecescul isos - diferit și meros - share, part) a fost descoperit în 1823 de J. Liebig și F. Wehler folosind exemplul sărurilor a doi acizi anorganici: cianic și fulminant. NAS = N cyan; H-O-N = C zdrăngănit
În 1830, J. Dumas a extins conceptul de izomerie la compușii organici. Termenul „izomer” a apărut un an mai târziu și a fost sugerat de J. Berzellius. Întrucât în domeniul structurii substanțelor organice și anorganice domnea în acel moment haos complet, descoperirii nu i s-a acordat prea multă importanță.
O explicație științifică a fenomenului de izomerism a fost oferită de A.M. Butlerov în cadrul teoriei structurii, în timp ce nici teoria tipurilor și nici teoria radicalilor nu au dezvăluit esența acestui fenomen. A.M. Butlerov a văzut cauza izomeriei în faptul că atomii din moleculele izomerilor sunt legați într-o ordine diferită. Teoria structurii a făcut posibilă prezicerea numărului de izomeri posibili și a structurii acestora, ceea ce a fost confirmat strălucit în practică de însuși A.M. Butlerov și de adepții săi.
Tipuri de izomerie: dați un exemplu de izomeri și sugerați o caracteristică după care ar putea fi clasificați izomerii?(Evident, baza va fi structura moleculelor izomerilor). Explic materialul folosind diagrama:
Există două tipuri de izomerie: structurală și spațială (stereoizomerie). Izomerii structurali sunt cei care au o ordine diferită de legare a atomilor dintr-o moleculă. Izomerii spațiali au aceiași substituenți pe fiecare atom de carbon, dar diferă în aranjarea lor reciprocă în spațiu.
Izomeria structurală este de trei tipuri: izomeria interclasă asociată cu structura scheletului de carbon și izomeria poziției grupului funcțional sau a legăturii multiple.
Izomerii interclaselor conțin diferite grupuri funcționale și aparțin unor clase diferite de compuși organici și, prin urmare, proprietățile fizice și chimice ale izomerilor interclaselor diferă semnificativ.
Izomeria scheletului de carbon vă este deja familiară, proprietățile fizice sunt diferite, iar proprietățile chimice sunt similare, deoarece aceste substanțe aparțin aceleiași clase.
Izomeria poziției unui grup funcțional sau a poziției legăturilor multiple. Proprietățile fizice ale unor astfel de izomeri sunt diferite, dar proprietățile chimice sunt similare.
Izomerie geometrică: au constante fizice diferite, dar proprietăți chimice similare
Izomerii optici sunt imagini în oglindă unii altora; ca două palme, este imposibil să le pui împreună, astfel încât să se potrivească.
4. Fixare: recunoașteți izomerii, determinați tipul de izomerie în substanțele ale căror formule: efectuați exercițiul 3§ 7
Și grecescul μέρος - share, part), fenomen constând în existența unor compuși chimici de aceeași compoziție cu aceeași greutate moleculară, dar diferită ca structură. Astfel de compuși se numesc izomeri. Diferențele structurale provoacă o influență reciprocă diferită a atomilor din molecule și predetermina diferite proprietăți fizice și chimice ale izomerilor. Izomeria este extrem de comună în chimia organică și este unul dintre principalele motive pentru diversitatea și abundența compușilor organici. În chimia anorganică, izomeria apare în principal pentru compuși complecși.
Termenul de „izomerie” a fost introdus de J. Berzelius în 1830, completând controversa dintre J. Liebig și F. Wöhler asupra existenței a două substanțe care diferă net ca proprietăți și au aceeași compoziție AgCNO - cianat și fulminat de argint, și pe bază de pe rezultatele cercetărilor acizi tartric și tartric. Esența izomerismului a fost explicată ulterior pe baza teoriei structurii chimice.
Există două tipuri principale de izomerie: structurală și spațială (stereoizomerie). Izomerii structurali diferă în ordinea legăturilor atomilor dintr-o moleculă, adică în structura lor chimică. Stereoizomerii (izomerii spațiali) cu aceeași ordine de legături ale atomilor dintr-o moleculă diferă în aranjarea reciprocă a atomilor în spațiu.
Izomeria structurală este împărțită în izomerie de schelet de carbon (izomerie scheletică), izomerie de poziție (izomerie de poziție), metamerism și alte tipuri. Izomeria scheletului de carbon se datorează ordinii diferite de legături ale atomilor de carbon care formează scheletul moleculei. Pentru a specifica caracteristicile structurale ale izomerilor, izomeria scheletică este subîmpărțită în izomerie cu lanț de carbon, izomerism inel și izomerie cu lanț lateral. De exemplu, izomeria lanțului de carbon este caracteristică alcanilor pornind de la al patrulea membru al seriei omoloage C 4 H 10, care are doi izomeri structurali: n-butan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 și izobutan (2-metilpropan). ) CH3-CH (CH3)-CH3. Al cincilea membru al seriei de alcani C5H12 are trei izomeri: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3-n-pentan, CH3-CH (CH3)-CH2-CH3-izopentan (2-metilbutan) şi neopentan (2,2-dimetilpropan) CH3-C (CH3)2-CH3. Pe măsură ce lanțul se prelungește, numărul de izomeri posibili crește rapid. Deci, pentru alcanii din compoziția C 10 H 22, sunt posibili 75 de izomeri structurali, pentru C 13 H 28 - 802 izomeri, pentru C 20 H 42 - mai mult de 366 mii de izomeri. Compușii aliciclici sunt caracterizați prin izomerie inelară și izomerie catene laterale. De exemplu, printre izomerii scheletici (formulele I-IV), metilciclopentanul (I), ciclohexanul (II) și propilciclopropanul (III) sunt izomeri ciclici, iar propilciclopropanul (III) și izopropilciclopropanul (IV) sunt izomerii catenei laterale. Diferențele în proprietățile izomerilor scheletici se manifestă prin diferența dintre punctele lor de fierbere (izomerii cu lanț normal de carbon fierb la o temperatură mai mare decât izomerii cu lanț ramificat), densitate și alți n-alcani, de exemplu, spre deosebire de izomeri ramificati, au o rezistenta mai mica la detonare (vezi articolul Cifra octanica), formeaza complexe cu ureea (clatrati).
Izomerismul de poziție se datorează pozițiilor diferite ale grupărilor funcționale, substituenților sau legăturilor multiple. De exemplu, izomerii de poziție sunt 1-propanol CH 3 -CH 2 -CH 2 OH și 2-propanol CH 3 -CH (OH) -CH 3, 1-butenă CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3 și 2- butenă CH3-CH=CH-CH3. Modificarea poziției grupului funcțional poate duce la o schimbare a clasei compusului. De exemplu, izomerii de poziţie acetonă CH3-C(O)-CH3 şi propanal CH3-CH2-CHO se referă la cetone şi, respectiv, aldehide. Izomerii structurali cu diferite grupe funcționale diferă foarte mult în proprietăți chimice.
Metamerismul se datorează diferitelor poziții ale heteroatomului (O, N, S) în lanț. De exemplu, metamerii sunt metilpropil eter CH3O-CH2-CH2-CH3 și dietil eter CH3-CH2-O-CH2-CH3, dietilamină CH3-CH2-NH-CH2-CH 3 şi CH3-NH-CH2-CH2-CH3-metilpropilamină.
Adesea, diferențele de izomeri sunt determinate de mai multe caracteristici structurale. De exemplu, metilizopropilcetona (3-metil-2-butanonă) CH3-C(O)-CH(CH3)2 și aldehida valerică (pentanal) CH3-CH2-CH2-CH2-CHO diferă de fiecare altele ca structura scheletului de carbon și poziția grupului funcțional.
Un tip special de izomerie structurală este tautomerismul (izomeria dinamică de echilibru). În acest caz, izomerii care diferă în grupe funcționale trec cu ușurință unul în celălalt până când se ajunge la un echilibru, la care substanța conține simultan molecule de tautomeri într-un anumit raport.
Izomeria spațială este subdivizată în geometric (cis, trans și syn, anti-izomerie sau E, Z-izomerie) și optică (enantiomerie). Izomeria geometrică este caracteristică compușilor care conțin duble legături sau inele nearomatice, care sunt fragmente structural rigide de molecule. Pentru izomerii cis, doi substituenți sunt localizați pe aceeași parte a planului dublei legături sau ciclului, pentru izomerii trans - pe părți opuse. De exemplu, izomerii geometrici sunt cis-2-butenă (formula V) și trans-2-butenă (VI), cis-1,2-diclorociclopropan (VII) și trans-1,2-diclorociclopropan (VIII).
Diferențele caracteristice între izomerii cis-trans sunt punctul de topire mai scăzut al izomerilor cis, solubilitatea semnificativ mai bună în apă și un moment dipol pronunțat. Izomerii trans sunt de obicei mai stabili. Vezi, de exemplu, articolul Acizi maleic și fumaric.
Izomeria geometrică observată pentru compușii cu duble legături C=N (oxime) și N=N (compuși azo-, azoxi) este adesea numită syn, antiizomerie. De exemplu, izomerii geometrici sunt anti-benzaldoxima (formula IX) și sin-benzaldoxima (X); sin-azobenzen (XI) și anti-azobenzen (XII).
În cazul general, se utilizează nomenclatura Ε,Z. Pentru izomerii Z, substituenții seniori (care au un număr atomic mai mare) sunt localizați pe o parte a dublei legături sau a ciclului, pentru izomerii E - pe părți opuse. De exemplu, izomerii geometrici sunt (Z)-1-brom1-iodo-2-cloretilena (formula XIII) și (E)-1-brom-1-iod-2-cloretilena (XIV).
Izomeria optică este caracteristică compușilor ale căror molecule au elemente de chiralitate, cum ar fi un atom de carbon asimetric (chiral) legat la patru substituenți diferiți. A fost descoperit pentru prima dată de L. Pasteur în 1848 folosind exemplul acizilor tartric și explicat de J. H. van't Hoff și J. A. Le Bel în 1874 pe baza conceptului de configurație tetraedrică a atomilor de carbon din compușii saturați. Moleculele care conțin un atom de carbon asimetric pot fi reprezentate ca doi izomeri optici care nu pot fi combinați în spațiu (adică se raportează unul la celălalt ca un obiect cu imaginea în oglindă). Astfel de izomeri în oglindă, care diferă doar în aranjarea opusă a acelorași substituenți la centrul chiral, se numesc enantiomeri (din grecescul έναντίος - opus și μέρος - parte). De exemplu, enantiomerii acidului lactic (XV și XVI) pot fi reprezentați în 3D sau ca formule Fisher (vezi Nomenclatura chimică).
Enantiomerii au activități biologice diferite; se caracterizează și prin activitate optică - capacitatea de a acționa asupra luminii polarizate plan (rotiți planul de polarizare). Enantiomerii rotesc planul de polarizare cu același unghi, dar în sens opus, motiv pentru care se numesc antipozi optici.
Pentru o lungă perioadă de timp, configurația enantiomerilor a fost determinată în raport cu configurația unui standard cunoscut, care a fost enantiomerii gliceraldehidei (seria D, L-sterică). Mai universală este nomenclatura R, S (propusă de R. Kahn, K. Ingold și V. Prelog), care stabilește configurația absolută a izomerilor spațiali. În conformitate cu regulile nomenclaturii R, S, enantiomerii acidului lactic (XV, XVI) sunt acizii (R)-lactici și respectiv (S)-lactici. Nu există reguli pentru traducerea nomenclaturii D, L în sistemul R, S, deoarece aceste nomenclaturi folosesc principii diferite. Nu a fost stabilită nicio legătură între configurația absolută și parametrii de rotație optică.
Pentru compușii care au n centri chirali în moleculă, numărul de stereoizomeri posibili este de 2 ". Cu toate acestea, la n ≥ 2, există stereoizomeri care diferă între ei în parte din elementele de chiralitate pe care le conțin. Astfel de stereoizomeri care nu sunt enantiomeri sunt numiți diastereomeri (din grecescul δια ... - prin, între, stereo... și μέρος - parte). și XX sunt enantiomeri, perechile rămase (XVII și XIX, XVII și XX, XVIII și XIX, XVIII și XX) sunt diastereomeri.
Odată cu apariția unor elemente de simetrie suplimentare (plan, ax sau centru de simetrie), numărul total de stereoizomeri, precum și numărul de forme optic active, pot scădea. De exemplu, acizii tartric au trei stereoizomeri, dintre care doi sunt activi optic: acid D-tartric sau acid (2R,3R)-tartric (formula XXI) și acid L-tartric sau acid (2S,3S)-tartric (XXII), care sunt enantiomeri. Diastereomerul lor - acidul mezotartric, sau acidul (2R,3S)-tartric (formula XXIII, sau configurația identică XXIV), datorită prezenței unui plan de simetrie (indicat printr-o linie punctată) este optic inactiv - este așa-numitul racemat intramolecular.
Procesul de interconversie a enantiomerilor se numește racemizare. Un amestec de cantități egale de antipozi optici - un amestec racemic, sau racemat, nu are activitate optică. Stereoizomeriei i se acordă o mare atenție în studiul compușilor naturali și în sinteza substanțelor biologic active. Substanțele de origine naturală care conțin elemente de chiralitate au o anumită stereoconfigurare, precum și activitate optică. Când se formează un centru chiral în condițiile sintezei chimice (cu excepția sintezei asimetrice), se formează un racemat; izolarea enantiomerilor necesită utilizarea unor metode complexe de separare a racematului în componente optic active.
Ca rezultat al rotației interne a moleculelor, apar izomeri conformaționali sau conformeri care diferă în gradul de rotație a fragmentelor moleculare în jurul uneia sau mai multor legături simple. În unele cazuri, conformerii individuali, uneori numiți și izomeri de rotație, pot fi izolați. Analiza conformațională este utilizată pentru a studia formarea, diferențele de proprietăți și reactivitatea conformerilor.
Izomerii pot fi transformați unul în altul prin reacții de izomerizare.
Lit.: Potapov V. M. Stereochimie. a 2-a ed. M., 1988; Traven VF Chimie organică. M., 2004. T. 1.
ἴσος - egal + μέρος - share, part) - un fenomen constând în existența unor compuși chimici - izomerii, - identice ca compoziție atomică și greutate moleculară, dar diferiți prin structura sau dispunerea atomilor în spațiu și, ca urmare, prin proprietăți.YouTube enciclopedic
1 / 5
Izomeria și nomenclatura hidrocarburilor saturate
1.1. Alcani: Structură, nomenclatură, izomerie. Pregătirea pentru examenul la chimie
Tipuri de izomerie
Stereoizomeri, enantiomeri, diastereomeri, izomeri structurali, compuși mezo
Nr 42. Chimie organică. Tema 12. Derivați de halogen. Partea 1. Nomenclatură, izomerie
Subtitrări
Informații istorice
Acest tip de izomerie se împarte în enantiomeri(izomerie optică) și diastereomerie.
Enantiomerie (izomerie optică)
Procesul de interconversie a enantiomerilor se numește racemizarea: duce la dispariția activității optice ca urmare a formării unui amestec echimolar de forme (-)- și (+)-, adică racemat. Interconversia diastereomerilor conduce la formarea unui amestec în care predomină forma mai stabilă termodinamic. În cazul diastereomerilor π, aceasta este de obicei forma trans. Interconversia izomerilor conformaționali se numește echilibru conformațional.
Fenomenul de izomerie contribuie foarte mult la creșterea numărului de compuși cunoscuți (și chiar mai mult - numărul de potențial posibili). Deci, numărul posibil de alcooli decilici izomeri structurali este mai mare de 500 (dintre care aproximativ 70 sunt cunoscuți), există mai mult de 1500 de izomeri spațiali.
În considerarea teoretică a problemelor de izomerie, metodele topologice devin din ce în ce mai răspândite; au fost derivate formule matematice pentru a calcula numărul de izomeri.
Un alt exemplu au fost acidul tartric și tartric, după studiul cărora J. Berzelius a introdus termenul izomerieși a sugerat că diferențele apar din „distribuția diferită a atomilor simpli într-un atom complex” (adică, o moleculă). Adevărata explicație a izomeriei a fost primită abia în a 2-a jumătate a secolului al XIX-lea. bazată pe teoria structurii chimice a lui A. M. Butlerov (izomerie structurală) și teoria stereochimică a lui J. G. van't Hoff (izomerie spațială).
Izomerie structurală
Izomeria structurală este rezultatul diferențelor de structură chimică. Acest tip include:
Izomeria lanțului de hidrocarburi (scheletul de carbon)
Izomeria scheletului de carbon, datorită ordinii diferite de legare a atomilor de carbon. Cel mai simplu exemplu este butanul CH3-CH2-CH2-CH3 şi izobutanul (CH3)3CH. Dr. exemple: antracen și fenantren (formulele I și, respectiv, II), ciclobutan și metilciclopropan (III și IV).
Izomeria valenței
Izomerie de valență (un tip special de izomerie structurală), în care izomerii pot fi transformați unul în altul numai prin redistribuirea legăturilor. De exemplu, izomerii de valență ai benzenului (V) sunt biciclohexa-2,5-dienă (VI, „benzenul lui Dewar”), prisman (VII, „benzenul lui Ladenburg”), benzvalena (VIII).
Izomeria grupelor funcționale
Diferă prin natura grupului funcțional. Exemplu: etanol (CH3-CH2-OH) și dimetil eter (CH3-O-CH3)
izomerie de poziție
Un tip de izomerie structurală caracterizată printr-o diferență de poziție a acelorași grupări funcționale sau legături duble cu același schelet de carbon. Exemplu: acid 2-clorbutanoic și acid 4-clorobutanoic.
Izomerie spațială (stereoizomerie)
Enantiomerie (izomerie optică)
Izomeria spațială (stereoizomeria) apare ca urmare a diferențelor în configurația spațială a moleculelor care au aceeași structură chimică. Acest tip de izomer este subdivizat în enantiomeri(izomerie optică) și diastereomerie.
Enantiomerii (izomeri optici, izomeri oglindă) sunt perechi de antipozi optici de substanțe caracterizate prin rotații de semn opus și egale ca mărime ale planului de polarizare a luminii cu identitatea tuturor celorlalte proprietăți fizice și chimice (cu excepția reacțiilor cu alte substanțe optic active și proprietăți fizice într-un mediu chiral). Un motiv necesar și suficient pentru apariția antipozilor optici este atribuirea unei molecule și a uneia dintre următoarele grupe de simetrie punctuală C n, D n, T, O, I (Chiralitate). Cel mai adesea vorbim despre un atom de carbon asimetric, adică un atom asociat cu patru substituenți diferiți, de exemplu:
Alți atomi pot fi, de asemenea, asimetrici, cum ar fi atomii de siliciu, azot, fosfor și sulf. Prezența unui atom asimetric nu este singurul motiv pentru enantiomeri. Deci, derivații de adamantan (IX), ferocen (X), 1,3-difenilalen (XI), acid 6,6"-dinitro-2,2"-difenic (XII) au antipozi optici. Motivul activității optice a ultimului compus este atropisomerismul, adică izomeria spațială cauzată de lipsa de rotație în jurul unei singure legături. Enantiomerismul apare și în conformațiile elicoidale ale proteinelor, acizilor nucleici, hexahelycene(XIII).
(R)-, (S)- nomenclatura izomerilor optici (regula de numire)
Celor patru grupe atașate atomului de carbon asimetric C abcd li se atribuie o vechime diferită corespunzătoare secvenței: a>b>c>d. În cel mai simplu caz, vechimea se stabilește prin numărul de serie al atomului atașat atomului de carbon asimetric: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6). ), H(1) .
De exemplu, în acid bromocloroacetic:
Secvența substituenților la atomul de carbon asimetric este următoarea: Br(a), Cl(b), C din grupa COOH (c), H(d).
În butanol-2, oxigenul este substituentul principal (a), hidrogenul este substituentul junior (d):
Este necesar să se rezolve problema substituenților CH3 și CH2CH3. În acest caz, vechimea este determinată de numărul de serie sau numerele altor atomi din grup. Primatul rămâne cu gruparea etil, deoarece în ea primul atom de C este legat de un alt atom C(6) și de alți atomi de H(1), în timp ce în grupa metil carbonul este legat de trei atomi de H cu numărul atomic 1. În cazuri mai complexe, continuați să comparați toți atomii până când ajung la atomi cu numere de serie diferite. Dacă există legături duble sau triple, atunci atomii atașați acestora sunt considerați a fi doi, respectiv trei atomi. Astfel, gruparea -COH este considerată C (O, O, H), iar gruparea -COOH este considerată C (O, O, OH); gruparea carboxil este mai veche decât gruparea aldehidă, deoarece conține trei atomi cu un număr de serie de 8.
În D-gliceraldehidă, gruparea OH(a) este cea mai mare, urmată de CHO(b), CH2OH(c) și H(d):
Următorul pas este de a determina dacă aranjarea grupurilor este dreapta, R (lat. rectus), sau stânga, S (lat. sinistru). Trecând la modelul corespunzător, acesta este orientat astfel încât grupul minor (d) din formula de perspectivă să fie în partea de jos și apoi privit de sus de-a lungul axei care trece prin fața umbrită a tetraedrului și a grupului (d). În grupa D-gliceraldehidă
situat în direcția de rotație la dreapta și, prin urmare, are o configurație R:
(R)-gliceraldehidă
Spre deosebire de nomenclatura D,L, denumirile pentru izomerii (R) și (S) sunt cuprinse între paranteze.
diastereomerie
σ-diastereomerie
Orice combinație de izomeri spațiali care nu formează o pereche de antipozi optici este considerată diastereomerică. Există diastereomeri σ și π. σ-diasteriomerii diferă unul de altul prin configurația unora dintre elementele de chiralitate pe care le conțin. Deci, diasteriomerii sunt acid (+)-tartric și acid mezo-tartric, D-glucoză și D-manoză, de exemplu:
Pentru unele tipuri de diastereomerie, au fost introduse denumiri speciale, de exemplu, treo- și eritro-izomerii sunt o diastereomerie cu doi atomi de carbon și spații asimetrice, aranjarea substituenților la acești atomi, amintind de treza corespunzătoare (substituenții înrudiți sunt pe părți opuse în formulele de proiecție ale lui Fisher) și eritroză (deputați - pe o parte):
Izomerii eritro ai căror atomi asimetrici sunt legați de aceiași substituenți se numesc forme mezo. Aceștia, spre deosebire de ceilalți σ-diastereomeri, sunt optic inactivi din cauza compensării intramoleculare a contribuțiilor la rotația planului de polarizare a luminii a doi centri asimetrici identici de configurație opusă. Perechile de diastereomeri care diferă în configurația unuia dintre mai mulți atomi asimetrici se numesc epimeri, de exemplu:
Termenul "anomeri" se referă la o pereche de monozaharide diastereomerice care diferă în configuraţia atomului glicozidic în formă ciclică, de exemplu, a-D- şi p-D-glucoza sunt anomerice.
π-diastereomerie (izomerie geometrică)
π-diasteriomerii, numiți și izomeri geometrici, diferă între ei prin aranjarea spațială diferită a substituenților în raport cu planul dublei legături (cel mai adesea C=C și C=N) sau al inelului. Acestea includ, de exemplu, acizii maleic și fumaric (formulele XIV și, respectiv, XV), (E)- și (Z)-benzaldoxime (XVI și XVII), cis- și trans-1,2-dimetilciclopentani (XVIII și XIX) .
conformerii. Tautomeri
Fenomenul este indisolubil legat de condițiile de temperatură ale observării sale. Deci, de exemplu, clorociclohexanul la temperatura camerei există sub forma unui amestec de echilibru de doi conformeri - cu orientările ecuatoriale și axiale ale atomului de clor:
Cu toate acestea, la minus 150 °C, poate fi izolată o formă a individuală, care se comportă în aceste condiții ca un izomer stabil.
Pe de altă parte, compușii care sunt izomeri în condiții normale se pot dovedi a fi tautomeri în echilibru cu creșterea temperaturii. De exemplu, 1-bromopropanul și 2-bromopropanul sunt izomeri structurali, totuși, pe măsură ce temperatura crește la 250 °C, se stabilește un echilibru între ei, care este caracteristic tautomerilor.
Izomerii care se transformă unul în altul la temperaturi sub temperatura camerei pot fi considerați ca molecule nerigide.
Existența conformerelor este uneori denumită „izomerie de rotație”. Dintre diene se disting izomerii s-cis- și s-trans, care, în esență, sunt conformeri rezultați din rotația în jurul unei legături simple (s-single):
Izomeria este, de asemenea, caracteristică compușilor de coordonare. Deci, compușii care diferă în modul de coordonare a liganzilor (izomerie de ionizare) sunt izomeri, de exemplu, sunt izomeri:
SO 4 - și + Br -
Aici, în esență, există o analogie cu izomeria structurală a compușilor organici.
Transformările chimice, în urma cărora izomerii structurali sunt transformați unul în altul, se numesc izomerizare. Astfel de procese sunt importante în industrie. Deci, de exemplu, izomerizarea alcanilor normali în izoalcani este efectuată pentru a crește numărul octanic al combustibililor; pentan izomerizat la izopentan pentru dehidrogenarea ulterioară la izopren. Rearanjamentele intramoleculare sunt, de asemenea, izomerizări, dintre care, de exemplu, conversia ciclohexanoneximei în caprolactamă, o materie primă pentru producerea capronului, este de mare importanță.
