Ізомерія положення. Ізомерія та її види
Структурні ізомери– це сполуки, що мають однакову молекулярну формулу, але відрізняються одна від одної порядком зв'язування атомів у молекулі.
Структурна ізомерія поділяється на ізомерію вуглецевого ланцюга, ізомерію положення та ізомерію функціональних груп.
Ізомерія вуглецевого ланцюга. Зумовлена різною послідовністю зв'язування атомів, що утворюють вуглецевий скелет молекули. Наприклад, для алкану складу З 4 Н 10 можна написати два ізомери;
Для органічних сполук циклічної будови ізомерію ланцюга може бути викликана величиною циклу.
Ізомерія положенняобумовлена різним становищем функціональних груп, заступників плі кратних зв'язків у молекулі.
Ізомерія функціональних: групобумовлена присутністю в ізомерах однакового складу різних за природою функціональних груп.
ПРОСТОРА ІЗОМЕРІЯ (СТЕРЕОІЗОМЕРІЯ)
Просторові ізомери– це сполуки, що мають однакову молекулярну формулу, однаковий порядок зв'язування атомів у молекулі, але відрізняються один від одного розташуванням атомів у просторі.
Просторові ізомери називають також стерео ізомерами і (від грец. Stereos – просторовий).
Просторова ізомерія поділяється на конфігураційну та конформаційну.
Але перед тим, як перейти до розгляду цих видів стереоізомерії, зупинимося на способах зображення просторової будови молекул органічних сполук.
Для зображення просторової будови молекул, їх конфігурації або конформації використовують молекулярні моделі і спеціальні стереоформули.
Молекулярні моделі – наочне зображення молекул органічних та неорганічних сполук, що дозволяє судити про взаємне розташування атомів, що входять до складу молекули.
Найчастіше використовують три основних типи моделей: шаростержневі (моделі Кекуле – Вант – Гоффа), скелетні (моделі Драйдин-га) та напівсферичні (моделі Стюарта – Бріглеба), Моделі дозволяють судити не тільки про взаємне розташування атомів у молекулі, але вони зручні і для розгляду валентних кутів та можливості обертання навколо простих зв'язків. Моделі Драйдінга враховують і міжатомні відстані, а моделі Стюарта – Бріглеба відбивають і обсяги атомів. Нижче на малюнку наведено моделі молекул етану та етилену.
Рис. 3.1. Моделі молекул етану (ліворуч) та етилену (праворуч); а – шарострижневі; б - Драйдінга; в – напівсферичні (Стюарта – Бріглеба)
Стереоформули. Для зображення просторової будови молекули на площині найчастіше використовують стереохімічні та перспективні формули, а також проекційні формули Ньюмена.
У стереахімічні формулихімічні зв'язки, розташовані у площині креслення, зображують звичайною рисою; зв'язки, що знаходяться над площиною - жирним клином або жирною рисою, а розташовані площиною - штриховим клином або пунктирною лінією:
Перспективні формулиописують просторову будову на площині з урахуванням розгляду молекули вздовж одного з вуглець-вуглецевих зв'язків. На вигляд вони нагадують лісопильні козли:
При побудові проекційних формул Ньюменамолекулу розглядають у напрямку одного С-З-зв'язку таким чином, щоб атоми, що утворюють цей зв'язок, затуляли один одного. З вибраної пари ближній до спостерігача атом вуглецю зображують точкою, а далекий - коло. Хімічні зв'язки ближнього атома вуглецю з іншими атомами є лініями, що беруть початок відточення в центрі кола, а далекого – від кола:
Існують проекційні формули Фішера, які зазвичай застосовують для зображення на площині просторової будови оптичних ізомерів.
Лекція №5
Тема «Ізомерія та її види»
Тип заняття: комбіноване
Мета: 1. Розкрити основне положення теорії будови на явищі ізомерії. Дати загальне уявлення про типи ізомерії. Показати основні напрями розвитку теорії будови на прикладі стереоізомерії.
2. продовжити формувати вміння будувати формули ізомерів, давати назви речовин за формулами.
3. виховувати пізнавальне ставлення до навчання
Обладнання: моделі молекул Стюарта-Бриглеба, кольоровий пластилін, сірники, пара рукавичок, насіння кмину, м'ятна жувальна гумка, три пробірки.
План заняття
Привітання, перекличка
Опитування опорних знань
Вивчення нового матеріалу:
Теорія будови та явище ізомерії;
Типи ізомерії;
Закріплення
Хід заняття
2. Опитування опорних знань: фронтально
За якими ознаками класифікують органічні сполуки, пояснити, використовуючи схему.
Назвіть основні класи органічних сполук, особливість їх будови
Виконати вправу №1 та 2 §6. Один учень біля дошки, інші в зошитах
3. Вивчення нового матеріалу: Теорія будови та явище ізомерії
Згадайте визначення ізомерії та ізомери. Поясніть причину їхнього існування.
Явление изомерии(от грецького isos - різний і meros – частка, частина) було відкрито 1823г Ю.Либихом і Ф. Велером з прикладу солей двох неорганічних кислот: ціанової і гримучої. Н-О-С = N ціанова; Н-О-N = З гримуча
У 1830 р. Ж.Дюма поширив уявлення про ізомерію на органічні сполуки. Термін «Ізомер» виник роком пізніше, і припустив його Й. Берцелліус. Так як в області будови як органічних так і неорганічних речовин на той час панував повний хаос, відкриття не надали особливого значення.
Наукове пояснення явищу ізомерії було дано А.М.Бутлеровим у межах теорії будівлі, тоді як теорія типів, ні теорія радикалів не розкривали суті цього явища. А.М.Бутлеров вбачав причину ізомерії у цьому, що атоми в молекулах ізомерів пов'язані у різному порядку. Теорія будови дозволяла передбачити число можливих ізомерів та його структуру, що було блискуче підтверджено практично самим А.М.Бутлеровым та її послідовниками.
Типи ізомерії: наведіть приклад ізомерів і запропонуйте ознаку, якою можна було б класифікувати ізомери?(Очевидно, що основою буде будова молекул ізомерів). Пояснюю матеріал, використовуючи схему:
Розрізняють два типи ізомерії: структурну та просторову (стереоізомерію). Структурними називаються ізомери, що мають різний порядок зв'язку атомів у молекулі. Просторові ізомери мають однакові замісники у кожного атома вуглецю, але відрізняються їх взаємним розташуванням у просторі.
Структурна ізомерія буває трьох видів: міжкласова ізомерія, пов'язана з будовою вуглецевого скелета, та ізомерія положення функціональної групи або кратного зв'язку.
Міжкласові ізомери містять різні функціональні групи і належать до різних класів органічних сполук, а відтак фізичні та хімічні властивості міжкласових ізомерів значно відрізняються.
Ізомерія вуглецевого скелета вам вже знайома, фізичні властивості різні, а хімічні - схожі, тому що ці речовини відносяться до одного класу.
Ізомерія положення функціональної групи або положення кратних зв'язків. Фізичні властивості таких ізомерів різні, а хімічні – схожі
Геометрична ізомерія: мають різні фізичні константи, але схожі хімічні властивості
Оптичні ізомери є дзеркальним зображенням один одного; подібно до двох долонь, їх неможливо поєднати, так щоб вони збіглися.
4. Закріплення: розпізнати ізомери, визначити тип ізомерії у речовин формули яких: виконати упр 3§ 7
І грецький μέρος - частка, частина), явище, що полягає у існуванні хімічних сполук однакових за складом з однаковою молекулярною масою, але різняться за структурою. Такі сполуки називають ізомерами. Структурні відмінності зумовлюють різний взаємний вплив атомів у молекулах і визначають різні фізичні та хімічні властивості ізомерів. Ізомерія надзвичайно поширена в органічній хімії і є однією з основних причин різноманітності та численності органічних сполук. У неорганічній хімії ізомерія зустрічається переважно для комплексних сполук.
Термін «ізомерія» ввів Й. Берцеліус в 1830 році, завершуючи полеміку між Ю. Лібіхом і Ф. Велером з питання існування двох речовин, що різко відрізняються за властивостями, що мають один і той же склад AgCNO, - ціанату і фульмінату срібла і спираючись на результати досліджень винної та виноградної кислот. Сутність ізомерії було пояснено пізніше на основі теорії хімічної будови.
Виділяють два основні види ізомерії: структурну та просторову (стереоізомерію). Структурні ізомери відрізняються порядком зв'язків атомів у молекулі, тобто хімічною будовою. Стереоізомери (просторові ізомери) при однаковому порядку зв'язків атомів у молекулі відрізняються взаємним розташуванням атомів у просторі.
Структурна ізомерія поділяється на ізомерію вуглецевого скелета (скелетну ізомерію), ізомерію положення (позиційну ізомерію), метамерію та інші види. Ізомерія вуглецевого скелета зумовлена різним порядком зв'язків вуглецевих атомів, що утворюють скелет молекули. Для конкретизації структурних особливостей ізомерів скелетна ізомерія поділяється на ізомерію вуглецевого ланцюга, ізомерію циклу та ізомерію бічного ланцюга. Наприклад, ізомерія вуглецевого ланцюга характерна для алканів починаючи з четвертого члена гомологічного ряду С 4 Н 10 який має два структурні ізомери: н-бутан СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 і ізобутан (2-метилпропан) СН 3 -СН (СН 3)-СН 3 . П'ятий член ряду алканів С 5 Н 12 має три ізомери: СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 3 - н-пентан, СН 3 -СН(СН 3)-СН 2 -СН 3 - ізопентан (2- метилбутан) і неопентан (2,2-диметилпропан) СН 3 -С(СН 3) 2 -СН 3 . З подовженням ланцюга кількість можливих ізомерів швидко зростає. Так, для алканів складу 10 Н 22 можливе існування 75 структурних ізомерів, для 13 Н 28 - 802 ізомерів, для 20 Н 42 - більше 366 тисяч ізомерів. Для аліциклічних сполук характерні ізомерія циклу та ізомерія бічного ланцюга. Наприклад, серед скелетних ізомерів (формули I-IV) метилциклопентан (I), циклогексан (II) та пропілциклопропан (III) є циклічними ізомерами, а пропілциклопропан (III) та ізопропілциклопропан (IV) - ізомерами бічного ланцюга. Відмінності у властивостях скелетних ізомерів виявляються в різниці їх температур кипіння (ізомери з нормальним вуглецевим ланцюгом киплять при вищій температурі, ніж ізомери з розгалуженим ланцюгом), щільності та ін. н-Алкани, наприклад, на відміну від розгалужених ізомерів мають меншу дивись у статті Октанове число), утворюють комплекси із сечовиною (клатрати).
Ізомерія положення обумовлена різним становищем функціональних груп, заступників чи кратних зв'язків. Наприклад, ізомерами положення є 1-пропанол СН 3 -СН 2 -СН 2 ВІН і 2-пропанол СН 3 -СН(ОН)-СН 3 , 1-бутен СН 2 =СН-СН 2 -СН 3 і 2-бутен СН 3 -СН = СН-СН 3 . Зміна положення функціональної групи може призвести до зміни класу з'єднання. Наприклад, ізомери положення ацетон СН 3 -С(О)-СН 3 і пропаналь СН 3 -СН 2 -СНО відносяться відповідно до кетонів та альдегідів. Структурні ізомери з різними функціональними групами сильно різняться за хімічними властивостями.
Метамерія обумовлена різним положенням гетероатома (О, N, S) у ланцюзі. Наприклад, метамерами є метилпропіловий ефір СН 3 О-СН 2 -СН 2 -СН 3 і діетиловий ефір СН 3 -СН 2 -О-СН 2 -СН 3 діетиламін СН 3 -СН 2 -NH-СН 2 -СН 3 і СН 3 -NH-СН 2 -СН 2 -СН 3 - метилпропіламін.
Часто розбіжності у ізомерах визначають кілька структурних ознак. Наприклад, метилізопропілкетон (3-метил-2-бутанон) СН 3 -С(О)-СН(СН 3) 2 і валеріановий альдегід (пентаналь) СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СНО відрізняються один від одного як структурою вуглецевого скелета, і становищем функціональної групи.
Особливим видом структурної ізомерії є таутомерія (рівноважна динамічна ізомерія). В цьому випадку ізомери, що відрізняються функціональними групами, легко переходять одна в одну до досягнення рівноваги, при якому речовина одночасно містить молекули таутомерів у певному співвідношенні.
Просторова ізомерія поділяється на геометричну (цис, транс і син, анти-ізомерію, або Е, Z-ізомерію) та оптичну (енантіомерію). Геометрична ізомерія характерна для сполук, що містять подвійні зв'язки або неароматичні цикли, що є структурно твердими фрагментами молекул. У цис-ізомерів два замісники розташовані по одну сторону площини подвійного зв'язку або циклу, у транс-ізомерів - по різні боки. Наприклад, геометричними ізомерами є цис-2-бутен (формула V) і транс-2-бутен (VI), цис-1, 2-дихлорциклопропан (VII) і транс-1,2-дихлорциклопропан (VIII).
Характерними відмінностями між цисі трансізомерами є нижча температура плавлення цисізомерів, значно краща розчинність у воді і явно виражений дипольний момент. Трансізомери зазвичай більш стабільні. Дивись, наприклад, у статті Малеїнова та фумарова кислоти.
Геометричну ізомерію, що спостерігається для з'єднань з подвійними зв'язками С=N (оксими) і N=N (азо-, азоксисполуки), часто називають син,анти-ізомерія. Наприклад, геометричними ізомерами є антибензальдоксим (формула IX) і синбензальдоксим (Х); син-азобензол (XI) та анти-азобензол (XII).
У випадку використовується Ε,Z-номенклатура. У Z-ізомерів старші заступники (що мають більший атомний номер) розташовані з одного боку подвійного зв'язку чи циклу, в Е-ізомерів - з різних боків. Наприклад, геометричними ізомерами є (Z)-1-бром1-іод-2-хлоретилен (формула XIII) та (Е)-1-бром-1-іод-2-хлоретилен (XIV).
Оптична ізомерія характерна для сполук, молекули яких мають елементи хіральності, наприклад, асиметричний (хіральний) атом вуглецю, пов'язаний з чотирма замісниками. Вперше виявлена Л. Пастером у 1848 р. на прикладі винних кислот і пояснена Я. Х. Вант-Гоффом та Ж. А. Ле Белем у 1874 р. на основі уявлень про тетраедричну конфігурацію вуглецевих атомів у насичених сполуках. Молекули, що містять асиметричний атом вуглецю, можуть бути представлені у вигляді двох оптичних ізомерів, які не можуть бути поєднані у просторі (тобто відносяться один до одного як предмет до свого дзеркального зображення). Такі дзеркальні ізомери, що відрізняються лише протилежним розташуванням тих самих заступників у хірального центру, називаються енантіомерами (від грецького έναντίος - протилежний і μέρος - частина). Наприклад, енантіомери молочної кислоти (XV і XVI) можна подати у тривимірному зображенні або у вигляді формул Фішера (див. статті Хімічна номенклатура).
Енантіомери мають різну біологічну активність; їм характерна також оптична активність - здатність впливати на плоскополяризоване світло (обертати площину поляризації). Енантіомери обертають площину поляризації на той самий кут, але в протилежному напрямку, тому їх називають оптичними антиподами.
Тривалий час конфігурацію енантіомерів визначали щодо конфігурації відомого стандарту, яким служили енантіомер гліцеринового альдегіду (D, L-стеричні ряди). Більш універсальною є R, S-номенклатура (запропонована Р. Каном, К. Інгольдом та В. Прелогом), що встановлює абсолютну конфігурацію просторових ізомерів. Відповідно до правил R, S-номенклатури енантіомери молочної кислоти (XV, XVI) є відповідно (R)-молочною та (S)-молочною кислотами. Правил перекладу D, L-номенклатури в R, S-систему немає, оскільки у цих номенклатурах використовуються різні принципи. Не встановлено також зв'язок між абсолютною конфігурацією та параметрами оптичного обертання.
Для сполук, що мають n хіральних центрів у молекулі, кількість можливих стереоізомерів становить 2". Однак при n ≥2 існують стереоізомери, які відрізняються один від одного частиною наявних в них елементів хіральності. Такі стереоізомери, що не є енантіомерами, називають діа ... - через, між, стерео... і μέρος - частина) Наприклад, для хлорябкової кислоти, що має два асиметричні атоми вуглецю, існують чотири стереоізомери (формули XVII-XX), серед яких пари XVII і XVIII, а також XIX і XX є енантіомерами, решта пар (XVII і XIX, XVII і XX, XVIII і XIX, XVIII і XX) - діастереомери.
З появою додаткових елементів симетрії (площини, осі або центру симетрії) загальна кількість стереоізомерів, а також кількість оптично активних форм може зменшуватися. Наприклад, винні кислоти мають три стереоізомери, з них два оптично активні: D-винна кислота, або (2R,3R)-винна кислота (формула XXI), і L-винна кислота, або (2S,3S)-винна кислота (XXII ), які є енантіомерами. Їх діастереомер - мезовинна кислота, або (2R,3S)-винна кислота (формула XXIII або ідентична конфігурація XXIV), внаслідок наявності площини симетрії (позначена пунктиром) оптично недіяльна - є так званим внутрішньомолекулярним рацематом.
Процес взаємоперетворення енантіомерів називається рацемізацією. Суміш рівних кількостей оптичних антиподів - рацемічна суміш, або рацемат, не має оптичної активності. Стереоізомерії приділяється велика увага щодо природних сполук і синтезі біологічно активних речовин. Речовинам природного походження, що містить елементи хіральності, властива певна стереоконфігурація, а також оптична активність. При формуванні хірального центру за умов хімічного синтезу (крім асиметричного синтезу) утворюється рацемат; Для виділення енантіомерів потрібно застосування складних методів поділу рацемату на оптично активні компоненти.
Внаслідок внутрішнього обертання молекул виникають конформаційні ізомери, або конформери, що відрізняються ступенем повороту фрагментів молекули щодо одного або кількох простих зв'язків. У деяких випадках можна виділити окремі конформери, іноді звані поворотними ізомерами. Для вивчення освіти, відмінності у властивостях та реакційної здатності конформерів використовується конформаційний аналіз.
Ізомери можуть перетворюватися один на одного внаслідок реакцій ізомеризації.
Літ.: Потапов В. М. Стереохімія. 2-ге вид. М., 1988; Май В. Ф. Органічна хімія. М., 2004. Т. 1.
ἴσος - рівний + μέρος - частка, частина) - явище, що полягає у існуванні хімічних сполук - ізомерів- однакових за атомним складом і молекулярною масою, але різняться за будовою або розташуванням атомів у просторі і, внаслідок цього, за властивостями.Енциклопедичний YouTube
1 / 5
Ізомерія та номенклатура граничних вуглеводнів
1.1. Алкани: Будова, номенклатура, ізомерія. Підготовка до ЄДІ з хімії
Види ізомерії
Стереоізомери, Енантіомери, Діастереомери, Структурні ізомери, Мезосполуки
№ 42. Органічна хімія. Тема 12. Галогенопохідні. Частина 1. Номенклатура, ізомерія
Субтитри
Історичні відомості
Цей тип ізомерії поділяють на енантіомерію(оптичну ізомерію) та діастереомерію.
Енантіомерія (оптична ізомерія)
Процес взаємоперетворення енантіомерів називається рацемізацією: вона призводить до зникнення оптичної активності в результаті утворення еквімолярної суміші (−)- та (+)-форм, тобто рацемату. Взаємоперетворення діастереомерів призводить до утворення суміші, в якій переважає більш стійка термодинамічно форма. У разі π-діастереомерів це зазвичай трансформа. Взаємоперетворення конформаційних ізомерів називається конформаційною рівновагою.
Явище ізомерії величезною мірою сприяє зростанню числа відомих (і ще більшою мірою - числа потенційно можливих) сполук. Так, можливе число структурно-ізомерних децилових спиртів - понад 500 (відомо їх близько 70), просторових ізомерів тут понад 1500.
При теоретичному розгляді проблем ізомерії все більшого поширення набувають топологічні методи; для підрахунку числа ізомерів виведено математичні формули.
Ще одним прикладом послужили винна та виноградна кислоти, після дослідження яких Й. Берцеліус увів термін ІЗОМЕРІЯі висловив припущення, що відмінності виникають через «різного розподілу простих атомів у складному атомі» (тобто молекула). Справжнє пояснення ізомерія отримала лише у другій половині ХІХ ст. на основі теорії хімічної будови А. М. Бутлерова (структурна ізомерія) та стереохімічного вчення Я. Г. Вант-Гоффа (просторова ізомерія).
Структурна ізомерія
Структурна ізомерія – результат відмінностей у хімічній будові. До цього типу відносять:
Ізомерія вуглеводневого ланцюга (вуглецевого скелета)
Ізомерія вуглецевого скелета, обумовлена різним порядком зв'язку атомів вуглецю. Найпростіший приклад - бутан СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 та ізобутан (СН 3) 3 СН. Др. приклади: антрацен та фенантрен (формули I та II відповідно), циклобутан та метилциклопропан (III та IV).
Валентна ізомерія
Валентна ізомерія (особливий вид структурної ізомерії), за якої ізомери можна перевести один в одного лише за рахунок перерозподілу зв'язків. Наприклад, валентними ізомерами бензолу (V) є біциклогекс-2,5-дієн (VI, «бензол Дьюара»), призман (VII, «бензол Ладенбурга»), бенвален (VIII).
Ізомерія функціональної групи
Відрізняється характером функціональної групи. Приклад: Етанол (CH 3 -CH 2 -OH) та Диметиловий ефір (CH 3 -O-CH 3)
Ізомерія положення
Тип структурної ізомерії, що характеризується відмінністю положення однакових функціональних груп або подвійних зв'язків при однаковому скелеті вуглецю. Приклад: 2-хлорбутанова кислота та 4-хлорбутанова кислота.
Просторова ізомерія (стереоізомерія)
Енантіомерія (оптична ізомерія)
Просторова ізомерія (стереоізомерія) виникає в результаті відмінностей у просторовій конфігурації молекул, що мають однакову хімічну будову. Цей тип ізомерів поділяють на енантіомерію(оптичну ізомерію) та діастереомерію.
Енантіомерами (оптичними ізомерами, дзеркальними ізомерами) є пари оптичних антиподів речовин, що характеризуються протилежними за знаком і однаковими за величиною обертаннями площини поляризації світла при ідентичності всіх інших фізичних і хімічних властивостей (за винятком реакцій з ін. оптично активними речовинами і фізичних властивостей ). Необхідна та достатня причина виникнення оптичних антиподів - віднесення молекули та однієї з наступних точкових груп симетрії C n, D n, T, O, I (Хіральність). Найчастіше йдеться про асиметричний атом вуглецю, тобто про атом, пов'язаний із чотирма різними заступниками, наприклад:
Асиметричними можуть бути і ін. атоми, наприклад атоми кремнію, азоту, фосфору, сірки. Наявність асиметричного атома є не єдиною причиною енантіомерії. Так, мають оптичні антиподи похідні адамантану (IX), ферроцену (X), 1,3-дифенілаллен (XI), 6,6"-динітро-2,2"-дифенова кислота (XII). Причина оптичної активності останньої сполуки - атропоізомерія, тобто просторова ізомерія, спричинена відсутністю обертання навколо зв'язку. Енантіомерія також проявляється в спіральних конформаціях білків, нуклеїнових кислот, гексагеліцен (XIII).
(R)-, (S)- номенклатура оптичних ізомерів (правило найменування)
Чотирьом групам, приєднаним до асиметричного атома вуглецю C abcd приписується різне старшинство, що відповідає послідовності: a>b>c>d. У найпростішому випадку старшинство встановлюється за порядковим номером атома, приєднаного до асиметричного атома вуглецю: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6), H(1) .
Наприклад, у бромхлороцтовій кислоті:
Старшинство заступників при асиметричному атомі вуглецю таке: Br(a), Cl(b), групи COOH (c), H(d).
У бутанолу-2 кисень є старшим заступником (а), водень - молодшим (d):
Потрібно вирішити питання заступників CH 3 і CH 2 CH 3 . І тут старшинство визначається порядковим номером чи номерами інших атомів групи. Першість залишається за етильною групою, тому що в ній перший атом пов'язаний з іншим атомом С(6) і з іншими атомами Н(1), тоді як в метильній групі вуглець з'єднаний з трьома атомами Н з порядковим номером 1. У більш складних випадках продовжують порівнювати всі атоми, доки доходять до атомів з різними порядковими номерами. Якщо є подвійна або потрійна зв'язку, то атоми, що знаходяться при них, вважаються відповідно за два і за три атоми. Так, групу -COH розглядають як (O, O, H), а групу -COOH - як З(О, Про, ВІН); карбоксильна група старша за альдегідну, оскільки містить три атоми з порядковим номером 8.
У D-гліцериновому альдегіді старшою є група ОН(а), потім слідує CHO(b), CH 2 OH(c) і Н(d):
Наступний етап полягає у визначенні, чи є розташування груп правим, R (лат. rectus), або лівим, S (лат. sinister). Переходячи до відповідної моделі, її орієнтують так, щоб молодша група (d) у перспективній формулі опинилася внизу, і потім розглядають зверху вздовж осі, що проходить через заштриховану грань тетраедра та групу (d). У D-гліцириновому альдегіді групи
розташовані у напрямі правого обертання, і отже, він має R-конфігурацію:
(R)-гліцериновий альдегід
На відміну від D,L номенклатури позначення (R)-і (S)-ізомерів укладають у дужки.
Діастереомерія
σ-діастереомерія
Діастереомірними вважають будь-які комбінації просторових ізомерів, які не становлять пару оптичних антиподів. Розрізняють σ та π-діастереомери. σ-діастеріомери відрізняються один від одного конфігурацією частини наявних у них елементів хіральності. Так, діастеріомери є (+)-винна кислота і мезо-винна кислота, D-глюкоза та D-маннозу, наприклад:
Для деяких типів діастереомерія введені спеціальні позначення, наприклад трео- та еритроізомери - це діастереомерія з двома асиметричними атомами вуглецю і просторів, розташуванням замісників у цих атомів, що нагадує відповідну треозу (родинні заступники знаходяться по різні сторони в проекційних формулах) заступники - з одного боку):
Еритроізомери, яких асиметричні атоми пов'язані з однаковими заступниками, називаються мезоформами. Вони, на відміну від інших σ-діастереомерів, оптично неактивні через внутрішньомолекулярну компенсацію вкладів у обертання площини поляризації світла двох однакових асиметричних центрів протилежної конфігурації. Пари діастереомерів, що відрізняються конфігурацією одного з декількох асиметричних атомів, називаються епімерами, наприклад:
Термін "аномери" означає пару діастереомерних моносахаридів, що відрізняються конфігурацією глікозидного атома в циклічній формі, наприклад аномерні -D- і -D-глюкози.
π-діастереомерія (геометрична ізомерія)
π-діастеріомерами, звані також геометричними ізомерами, відрізняються один від одного різним просторовим розташуванням замісників щодо площини подвійного зв'язку (найчастіше С=З і С=N) або циклу. До них відносяться, наприклад, малеїнова та фумарова кислоти (формули XIV та XV відповідно), (Е)- та (Z)-бензальдоксими (XVI та XVII), цис- та транс-1,2-диметилциклопентани (XVIII та XIX).
Конформери. Таутоміри
Явище нерозривно пов'язані з температурними умовами його спостереження. Так, наприклад, хлорциклогексан при кімнатній температурі існує у вигляді рівноважної суміші двох конформерів - з екваторіальною та аксіальною орієнтацією атома хлору:
Однак за мінус 150 °С можна виділити індивідуальну а-форму, яка поводиться в цих умовах як стійкий ізомер.
З іншого боку, з'єднання, в звичайних умовах є ізомерами, при підвищенні температури можуть бути таутомерами, що знаходяться в рівновазі. Наприклад, 1-бромпропан та 2-бромпропан - структурні ізомери, проте при підвищенні температури до 250 °С між ними встановлюється рівновага, характерна для таутомерів.
Ізоміри, що перетворюються один на одного при температурі нижче за кімнатну, можна розглядати як нежорсткі молекули.
Існування конформерів іноді позначають терміном "поворотна ізомерія". Серед дієнів розрізняють s-цис- та s-транс - ізомери, які, по суті, є конформерами, що виникають в результаті обертання навколо простого (s-single) зв'язку:
Ізомерія також характерна для координаційних з'єднань. Так, ізомерні сполуки, що відрізняються за способом координації лігандів (іонізаційна ізомерія), наприклад, ізомерні:
SO 4 - і + Br -
Тут, сутнісно, є аналогія зі структурної ізомерії органічних сполук.
Хімічні перетворення, у яких структурні ізомери перетворюються друг на друга, називається изомеризацией. Такі процеси мають важливе значення у промисловості. Так, наприклад, проводять ізомеризацію нормальних алканів в ізоалкани підвищення октанового числа моторних палив; ізомеризують пентан в ізопентан для подальшого дегідрування в ізопрен. Ізомеризацією є і внутрішньомолекулярне перегрупування, з яких велике значення має, наприклад, перетворення оксиму циклогексанону в капролактам - сировину для виробництва капрону.
