Pozitsiya izomeriyasi. Izomeriya va uning turlari
Strukturaviy izomerlar- Bular bir xil molekulyar formulaga ega bo'lgan, lekin molekuladagi atomlarning bog'lanish tartibida bir-biridan farq qiladigan birikmalardir.
Strukturaviy izomeriya uglerod zanjiri izomeriyasi, pozitsiya izomeriyasi va funksional guruh izomeriyasiga boʻlinadi.
Uglerod zanjirining izomeriyasi. Molekulaning uglerod skeletini tashkil etuvchi atomlarning turli xil bog'lanish ketma-ketligi tufayli. Masalan, C 4 H 10 tarkibidagi alkan uchun ikkita izomer yozilishi mumkin;
Siklik tuzilishga ega bo'lgan organik birikmalar uchun zanjirning izomeriyasi tsiklning kattaligiga bog'liq bo'lishi mumkin.
pozitsiya izomeriyasi molekuladagi funktsional guruhlarning, o'rinbosarlarning yoki bir nechta bog'lanishlarning turli pozitsiyalari tufayli.
Funktsional izomerizm: guruhlar bir xil tarkibdagi izomerlarda turli tabiatdagi funksional guruhlarning mavjudligi tufayli.
FAZIY IZOMERYA (STEREOIZOMERYA)
Fazoviy izomerlar- bu bir xil molekulyar formulaga ega, molekuladagi atomlarning bog'lanish tartibi bir xil, ammo atomlarning kosmosda joylashishida bir-biridan farq qiladigan birikmalar.
Fazoviy izomerlar stereoizomerlar va (yunoncha stereos - fazoviy) deb ham ataladi.
Fazoviy izomeriya konfiguratsion va konformatsionga bo'linadi.
Ammo stereoizomerizmning ushbu turlarini ko'rib chiqishga o'tishdan oldin, organik birikmalar molekulalarining fazoviy tuzilishini tasvirlash usullariga to'xtalib o'tamiz.
Molekulalarning fazoviy tuzilishini, ularning konfiguratsiyasi yoki konformatsiyasini tasvirlash uchun molekulyar modellar va maxsus stereoformulalardan foydalaniladi.
Molekulyar modellar - organik va noorganik birikmalar molekulalarining vizual tasviri, bu molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy holatini baholash imkonini beradi.
Ko'pincha uchta asosiy turdagi modellar qo'llaniladi: sharsimon (Kekule-Vant-Xoff modellari), skelet (Dryding-g modellari) va yarim sharsimon (Stuart-Briegleb modellari).Modellar nafaqat atomlarning o'zaro joylashishini baholashga imkon beradi. molekula, lekin ular qulay va bog'lanish burchaklari va oddiy bog'lanishlar atrofida aylanish imkoniyatini hisobga olish uchun. Quritish modellari atomlararo masofalarni ham hisobga oladi, Styuart-Brigleb modellari esa atomlar hajmlarini ham aks ettiradi. Quyidagi rasmda etan va etilen molekulalarining modellari ko'rsatilgan.
Guruch. 3.1. Etan (chapda) va etilen (o'ngda) molekulalarining modellari; a - to'p va tayoq; b - quritish; ichida – yarim sharsimon (Styuart-Brigleb)
stereo formulalar. Molekulaning fazoviy tuzilishini tekislikda tasvirlash uchun ko'pincha stereokimyoviy va istiqbolli formulalar, shuningdek Nyuman proyeksiya formulalari qo'llaniladi.
DA stereokimyoviy formulalar chizma tekisligida joylashgan kimyoviy bog'lanishlar muntazam chiziq sifatida tasvirlangan; tekislik ustida joylashgan ulanishlar - qalin xanjar yoki qalin chiziq va joylashgan pssh tekisligi - chiziqli xanjar yoki chiziqli chiziq:
Istiqbolli formulalar uglerod-uglerod bog'laridan biri bo'ylab molekulani hisobga olgan holda tekislikdagi fazoviy strukturani tavsiflang. Tashqi ko'rinishida ular arra echkilariga o'xshaydi:
Qurilish paytida Nyuman proyeksiyasi formulalari molekula bitta C–C bog‘i yo‘nalishida shunday qaraladiki, bu bog‘ni hosil qiluvchi atomlar bir-birini to‘sib qo‘yadi. Tanlangan juftlikdan kuzatuvchiga eng yaqin joylashgan uglerod atomi nuqta bilan, eng uzoqdagisi esa aylana bilan ifodalanadi. Eng yaqin uglerod atomining boshqa atomlar bilan kimyoviy aloqalari aylananing markazidagi nuqtadan, eng uzoqi esa aylanadan kelib chiqadigan chiziqlar bilan ifodalanadi:
Fisher proyeksiya formulalari mavjud bo'lib, ular odatda tekislikdagi optik izomerlarning fazoviy tuzilishini tasvirlash uchun ishlatiladi.
№5 ma'ruza
Mavzu “Izomerizm va uning turlari”
Dars turi: birlashtirilgan
Maqsad: 1. Izomeriya hodisasiga struktura nazariyasining asosiy pozitsiyasini ochib berish. Izomeriya turlari haqida umumiy tushuncha bering. Stereoizomeriya misolida struktura nazariyasi rivojlanishining asosiy yo‘nalishlarini ko‘rsating.
2. izomerlarning formulalarini qurish qobiliyatini shakllantirishni davom ettirish, formulalar bo'yicha moddalarga nom berish.
3. o'rganishga kognitiv munosabatni tarbiyalash
Uskunalar: Styuart-Brigleb molekulasi modellari, rangli plastilin, gugurt, bir juft qo‘lqop, zira urug‘i, yalpiz saqichlari, uchta probirka.
Dars rejasi
salomlashish, qo'ng'iroq qilish
Asosiy bilimlarni tekshirish
Yangi materialni o'rganish:
Tuzilish nazariyasi va izomeriya hodisasi;
Izomeriya turlari;
Ankraj
Darsning borishi
2. Asosiy bilimlarni o'rganish: frontal
Organik birikmalar qanday mezonlarga ko`ra tasniflanadi, chizma yordamida tushuntiring.
Organik birikmalarning asosiy sinflari, ularning tuzilishi xususiyatlari
6-§ 1 va 2-mashqni bajaring. Bir talaba doskada, qolganlari daftarda
3. Yangi materialni o‘rganish: Tuzilish nazariyasi va izomeriya hodisasi
Izomeriya va izomerlarning ta'rifini eslang. Ularning mavjudligi sababini tushuntiring.
Izomeriya hodisasi (yunoncha isos – turli va meros – ulush, qism) 1823 yilda J.Libig va F.Veler tomonidan ikkita noorganik kislota: siyanik va fulminantning tuzlari misolida kashf etilgan. BURUN = N zangori; H-O-N = C shitirlashi
1830-yilda J.Dyuma izomeriya tushunchasini organik birikmalarga ham kengaytirdi. “Izomer” atamasi bir yildan so‘ng paydo bo‘ldi va uni J. Berzellius taklif qildi. O'sha paytda organik va noorganik moddalarning tuzilishi sohasida to'liq tartibsizlik hukmronlik qilganligi sababli, kashfiyotga unchalik ahamiyat berilmagan.
Izomeriya hodisasining ilmiy izohini tuzilish nazariyasi doirasida A.M.Butlerov bergan bo‘lsa, na tiplar nazariyasi, na radikallar nazariyasi bu hodisaning mohiyatini ochib bermagan. A.M.Butlerov izomeriyaning sababini izomerlarning molekulalaridagi atomlarning boshqa tartibda bog‘lanishida ko‘rdi. Tuzilish nazariyasi mumkin bo'lgan izomerlar sonini va ularning tuzilishini bashorat qilish imkonini berdi, bu amalda A.M.Butlerovning o'zi va uning izdoshlari tomonidan yorqin tasdiqlangan.
Izomeriya turlari: izomerlarga misol keltiring va izomerlarni qaysi xususiyatga ko'ra tasniflash mumkinligini ayting?(Shubhasiz, asos izomerlarning molekulalarining tuzilishi bo'ladi). Men diagramma yordamida materialni tushuntiraman:
Izomeriyaning ikki turi mavjud: strukturaviy va fazoviy (stereoizomeriya). Strukturaviy izomerlar - molekuladagi atomlarning bog'lanish tartibi boshqacha bo'lgan izomerlar. Fazoviy izomerlar har bir uglerod atomida bir xil o'rinbosarlarga ega, lekin fazoda o'zaro joylashishi bilan farqlanadi.
Strukturaviy izomeriya uch xil bo'ladi: uglerod skeletining tuzilishi bilan bog'liq bo'lgan sinflararo izomeriya va funktsional guruh yoki ko'p bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi.
Sinflararo izomerlar turli funktsional guruhlarni o'z ichiga oladi va organik birikmalarning turli sinflariga kiradi va shuning uchun sinflararo izomerlarning fizik va kimyoviy xossalari sezilarli darajada farqlanadi.
Uglerod skeletining izomeriyasi sizga allaqachon tanish, fizik xususiyatlari har xil va kimyoviy xossalari o'xshash, chunki bu moddalar bir xil sinfga tegishli.
Funktsional guruh pozitsiyasining izomeriyasi yoki bir nechta bog'lanish pozitsiyasi. Bunday izomerlarning fizik xossalari har xil, ammo kimyoviy xossalari oʻxshash.
Geometrik izomeriya: har xil fizik konstantalarga ega, ammo kimyoviy xossalari oʻxshash
Optik izomerlar bir-birining oyna tasvirlari; ikkita kaft kabi, ularni bir-biriga mos keladigan tarzda birlashtirib bo'lmaydi.
4. Fikslash: izomerlarni tanib olish, formulalari moddalardagi izomeriya turini aniqlash: 3-mashqni bajarish.§ 7
Va yunoncha mĭros - ulush, qism), bir xil molekulyar og'irlikdagi, ammo tuzilishi jihatidan farq qiladigan bir xil tarkibdagi kimyoviy birikmalarning mavjudligidan iborat hodisa. Bunday birikmalar izomerlar deyiladi. Strukturaviy farqlar molekulalardagi atomlarning turli xil o'zaro ta'sirini keltirib chiqaradi va izomerlarning turli xil fizik va kimyoviy xususiyatlarini oldindan belgilab beradi. Izomeriya organik kimyoda juda keng tarqalgan va organik birikmalarning xilma-xilligi va ko'pligining asosiy sabablaridan biridir. Noorganik kimyoda izomeriya asosan kompleks birikmalar uchun sodir bo'ladi.
"Izomeriya" atamasi 1830 yilda J. Berzelius tomonidan kiritilgan bo'lib, J. Liebig va F. Voller o'rtasidagi xossalari bo'yicha keskin farq qiluvchi va bir xil AgCNO tarkibiga ega bo'lgan ikkita modda - kumush siyanat va fulminat mavjudligi haqidagi bahs-munozaralarni yakunladi. tadqiqot tartarik va tartarik kislotalar natijalari bo'yicha. Izomeriyaning mohiyati keyinchalik kimyoviy tuzilish nazariyasi asosida tushuntirildi.
Izomeriyaning ikkita asosiy turi mavjud: strukturaviy va fazoviy (stereoizomeriya). Strukturaviy izomerlar molekuladagi atomlarning bogʻlanish tartibi, yaʼni kimyoviy tuzilishi bilan farqlanadi. Molekuladagi atomlarning bog'lanish tartibi bir xil bo'lgan stereoizomerlar (fazoviy izomerlar) fazoda atomlarning o'zaro joylashishi bilan farqlanadi.
Strukturaviy izomeriya uglerod skeleti izomeriyasi (skelet izomeriyasi), pozitsiya izomeriyasi (pozitsion izomeriya), metamerizm va boshqa turlarga boʻlinadi. Uglerod skeletining izomeriyasi molekula skeletini tashkil etuvchi uglerod atomlarining bog‘lanish tartibining har xilligi bilan bog‘liq. Izomerlarning tuzilish xususiyatlarini aniqlashtirish uchun skelet izomeriyasi uglerod zanjiri izomeriyasi, halqa izomeriyasi va yon zanjir izomeriyasiga bo'linadi. Masalan, uglerod zanjiri izomeriyasi C 4 H 10 gomologik seriyasining to'rtinchi a'zosidan boshlangan alkanlarga xos bo'lib, ular ikkita strukturaviy izomerga ega: n-butan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 va izobutan (2-metilpropan). ) CH 3 -CH (CH 3) - CH 3. C 5 H 12 alkanlar seriyasining beshinchi a'zosi uchta izomerga ega: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 - n-pentan, CH 3 -CH (CH 3) -CH 2 -CH 3 - izopentan (2- metilbutan) va neopentan (2,2-dimetilpropan) CH 3 -C (CH 3) 2 -CH 3. Zanjir uzaygan sari mumkin bo'lgan izomerlar soni tez ortadi. Shunday qilib, C 10 H 22 tarkibidagi alkanlar uchun 75 ta struktura izomeri, C 13 H 28 uchun - 802 izomer, C 20 H 42 uchun - 366 mingdan ortiq izomer bo'lishi mumkin. Alitsiklik birikmalar halqa izomeriyasi va yon zanjir izomeriyasi bilan tavsiflanadi. Masalan, skelet izomerlari orasida (I-IV formulalar), metilsiklopentan (I), siklogeksan (II) va propilsiklopropan (III) siklik izomerlar, propilsiklopropan (III) va izopropilsiklopropan (IV) esa yon zanjir izomerlaridir. Skelet izomerlarining xossalaridagi farqlar ularning qaynash nuqtalari (normal uglerod zanjirli izomerlar tarmoqlangan zanjirli izomerlarga qaraganda yuqori haroratda qaynaydi), zichligi va boshqa n-alkanlar farqida namoyon bo`ladi. tarvaqaylab ketgan izomerlar, ular pastroq detonatsiyaga chidamliligiga ega ( oktan soni maqolasiga qarang), karbamid (klatratlar) bilan komplekslar hosil qiladi.
Pozitsiya izomeriyasi funktsional guruhlarning, o'rinbosarlarning yoki bir nechta bog'lanishlarning turli pozitsiyalariga bog'liq. Masalan, pozitsiya izomerlari 1-propanol CH 3 -CH 2 -CH 2 OH va 2-propanol CH 3 -CH (OH) -CH 3, 1-buten CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3 va 2- buten CH3 -CH=CH-CH3. Funktsional guruhning o'rnini o'zgartirish birikma sinfining o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Masalan, aseton CH 3 -C(O)-CH 3 va propanal CH 3 -CH 2 -CHO pozitsion izomerlari mos ravishda ketonlar va aldegidlarga tegishli. Turli funktsional guruhlarga ega bo'lgan strukturaviy izomerlar kimyoviy xossalari bo'yicha juda katta farq qiladi.
Metamerizm geteroatomning (O, N, S) zanjirdagi turli joylashuvi bilan bog'liq. Masalan, metamerlar metil propil efir CH 3 O-CH 2 -CH 2 -CH 3 va dietil efir CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3, dietilamin CH 3 -CH 2 -NH-CH 2 -CH. 3 va CH 3 -NH-CH 2 -CH 2 -CH 3 - metilpropilamin.
Ko'pincha izomerlardagi farqlar bir nechta strukturaviy xususiyatlar bilan belgilanadi. Masalan, metilizopropil keton (3-metil-2-butanon) CH 3 -C (O) -CH (CH 3) 2 va valerik aldegid (pentanal) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO har biridan farq qiladi. boshqa uglerod skeletining tuzilishi va funktsional guruhning pozitsiyasi.
Strukturaviy izomeriyaning alohida turi tautomerizmdir (muvozanat dinamik izomeriya). Bunday holda, funktsional guruhlarda farq qiluvchi izomerlar muvozanatga erishilgunga qadar bir-biriga osongina o'tadi, bunda modda bir vaqtning o'zida ma'lum nisbatda tautomer molekulalarini o'z ichiga oladi.
Fazoviy izomeriya geometrik (sis, trans va sin, antiizomeriya yoki E, Z-izomeriya) va optik (enantiomeriya)ga bo'linadi. Geometrik izomeriya molekulalarning strukturaviy qattiq boʻlaklari boʻlgan qoʻsh bogʻlar yoki aromatik boʻlmagan halqalarni oʻz ichiga olgan birikmalarga xosdir. Sis-izomerlar uchun ikkita o'rinbosar qo'sh bog'lanish yoki tsikl tekisligining bir tomonida, trans-izomerlar uchun - qarama-qarshi tomonlarda joylashgan. Masalan, geometrik izomerlar sis-2-buten (formula V) va trans-2-buten (VI), sis-1,2-diklorotsiklopropan (VII) va trans-1,2-diklorotsiklopropan (VIII).
Sis-trans izomerlari orasidagi xarakterli farqlar sis-izomerlarning quyi erish nuqtasi, suvda sezilarli darajada yaxshi eruvchanligi va aniq dipol momentidir. Trans-izomerlar odatda barqarorroqdir. Masalan, Malein va fumarik kislotalar maqolasiga qarang.
C=N (oksimlar) va N=N (azo-, azoksi birikmalar) qoʻsh bogʻlangan birikmalar uchun kuzatiladigan geometrik izomeriya koʻpincha sin, antiizomeriya deb ataladi. Masalan, geometrik izomerlar anti-benzaldoksim (formula IX) va sin-benzaldoksim (X); sin-azobenzol (XI) va anti-azobenzol (XII).
Umumiy holatda D,Z-nomenklaturasi qo'llaniladi. Z-izomerlar uchun katta o'rinbosarlar (yuqori atom raqamiga ega) qo'sh bog'lanish yoki tsiklning bir tomonida, E-izomerlar uchun - qarama-qarshi tomonlarda joylashgan. Masalan, geometrik izomerlar (Z)-1-bromo1-yodo-2-xloretilen (formula XIII) va (E)-1-bromo-1-yod-2-xloretilen (XIV).
Optik izomeriya molekulalarida to'rt xil o'rinbosar bilan bog'langan assimetrik (xiral) uglerod atomi kabi xirallik elementlari bo'lgan birikmalarga xosdir. Uni birinchi marta 1848 yilda L. Paster tartarik kislotalar misolida kashf etgan va 1874 yilda toʻyingan birikmalardagi uglerod atomlarining tetraedral konfiguratsiyasi kontseptsiyasi asosida J. X. Van't Xoff va J. A. Le Bel tomonidan tushuntirilgan. Asimmetrik uglerod atomini o'z ichiga olgan molekulalarni kosmosda birlashtirib bo'lmaydigan ikkita optik izomer sifatida ko'rsatish mumkin (ya'ni, ular bir-biriga ob'ekt kabi uning oyna tasviriga bog'liq). Xiral markazda bir xil o'rinbosarlarning faqat qarama-qarshi joylashuvi bilan farq qiladigan bunday oyna izomerlari enantiomerlar deb ataladi (yunoncha thanatios - qarama-qarshi va mĭros - qism). Misol uchun, sut kislotasi enantiomerlari (XV va XVI) 3D yoki Fisher formulalari sifatida taqdim etilishi mumkin (Kimyoviy nomenklaturaga qarang).
Enantiomerlar turli biologik faollikka ega; ular optik faollik bilan ham ajralib turadi - tekis polarizatsiyalangan yorug'lik (polyarizatsiya tekisligini aylantirish) ustida harakat qilish qobiliyati. Enantiomerlar qutblanish tekisligini bir xil burchak ostida, lekin teskari yo'nalishda aylantiradilar, shuning uchun ular optik antipodlar deb ataladi.
Uzoq vaqt davomida enantiomerlarning konfiguratsiyasi ma'lum standartning konfiguratsiyasiga nisbatan aniqlandi, bu glitseraldegidning enantiomerlari (D, L-sterik seriyasi). Fazoviy izomerlarning mutlaq konfiguratsiyasini o'rnatuvchi R, S-nomenklaturasi (R.Kan, K.Ingold va V.Prelog tomonidan taklif qilingan) yanada universaldir. R, S nomenklaturasi qoidalariga muvofiq, sut kislotasi enantiomerlari (XV, XVI) mos ravishda (R)-laktik va (S)-laktik kislotalardir. D, L-nomenklaturasini R, S-tizimiga tarjima qilish qoidalari yo'q, chunki bu nomenklaturalarda turli xil printsiplar qo'llaniladi. Mutlaq konfiguratsiya va optik aylanish parametrlari o'rtasida hech qanday aloqa o'rnatilmagan.
Molekulasida n ta xiral markazga ega bo‘lgan birikmalar uchun mumkin bo‘lgan stereoizomerlar soni 2 ". Biroq, n ≥ 2 bo‘lganida ular tarkibidagi xirallik elementlarining bir qismi bilan bir-biridan farq qiluvchi stereoizomerlar mavjud. Enantiomer bo‘lmagan bunday stereoizomerlar. diastereomerlar (yunoncha día ... - orqali, oraliq, stereo... va mĭros - qism) deb ataladi va XX enantiomerlar, qolgan juftlar (XVII va XIX, XVII va XX, XVIII va XIX, XVIII va XX) diastereomerlardir.
Qo'shimcha simmetriya elementlari (tekislik, eksa yoki simmetriya markazi) paydo bo'lishi bilan stereoizomerlarning umumiy soni, shuningdek, optik faol shakllar soni kamayishi mumkin. Masalan, tartarik kislotalar uchta stereoizomerga ega, ulardan ikkitasi optik faol: D-tartar kislotasi yoki (2R,3R)-tartar kislotasi (XXI formulasi) va L-tartar kislotasi yoki (2S,3S)-tartar kislotasi (XXII ), ular enantiomerlardir. Ularning diastereomeri - mezotartar kislotasi yoki (2R,3S)-tartar kislotasi (formula XXIII yoki bir xil konfiguratsiya XXIV), simmetriya tekisligi (nuqta chiziq bilan ko'rsatilgan) mavjudligi sababli optik jihatdan faol emas - deb ataladi. intramolekulyar rasemat.
Enantiomerlarning o'zaro konversiyalash jarayoni rasemizatsiya deyiladi. Teng miqdordagi optik antipodlar aralashmasi - rasemik aralashma yoki rasemat optik faollikka ega emas. Stereoizomerizmga tabiiy birikmalar va biologik faol moddalar sintezini o'rganishda katta e'tibor beriladi. Chirallik elementlarini o'z ichiga olgan tabiiy kelib chiqadigan moddalar ma'lum bir stereokonfiguratsiyaga, shuningdek, optik faollikka ega. Kimyoviy sintez sharoitida (assimetrik sintezdan tashqari) xiral markaz hosil bo'lganda rasemat hosil bo'ladi; enantiomerlarni izolyatsiyalash rasematni optik faol komponentlarga ajratishning murakkab usullaridan foydalanishni talab qiladi.
Molekulalarning ichki aylanishi natijasida molekulyar fragmentlarning bir yoki bir nechta oddiy bog`lar atrofida aylanish darajasida farq qiluvchi konformatsion izomerlar yoki konformerlar paydo bo`ladi. Ba'zi hollarda, ba'zan aylanish izomerlari deb ham ataladigan individual konformerlar ajratilishi mumkin. Konformatsion tahlil konformerlarning hosil bo'lishini, xossalarining farqini va reaktivligini o'rganish uchun ishlatiladi.
Izomerlar izomerlanish reaksiyalari orqali bir-biriga aylanishi mumkin.
Lit .: Potapov V. M. Stereokimyo. 2-nashr. M., 1988; Traven VF Organik kimyo. M., 2004. T. 1.
ἴσος - teng + μέρος - ulush, qism) - kimyoviy birikmalarning mavjudligidan iborat hodisa - izomerlar, - atom tarkibi va molekulyar og'irligi bo'yicha bir xil, ammo atomlarning kosmosdagi tuzilishi yoki joylashishi va natijada xossalari bilan farqlanadi.Entsiklopedik YouTube
1 / 5
To'yingan uglevodorodlarning izomeriyasi va nomenklaturasi
1.1. Alkanlar: tuzilishi, nomenklaturasi, izomeriyasi. Kimyo fanidan imtihonga tayyorgarlik
Izomeriya turlari
Stereoizomerlar, Enantiomerlar, Diastereomerlar, Strukturaviy izomerlar, Mezo birikmalar
№ 42. Organik kimyo. Mavzu 12. Galogen hosilalari. 1-qism. Nomenklatura, izomeriya
Subtitrlar
Tarixiy ma'lumotlar
Ushbu turdagi izomeriya o'z ichiga bo'linadi enantiomerlar(optik izomeriya) va diastereomerizm.
Enantiomerizm (optik izomeriya)
Enantiomerlarning o'zaro konversiyalash jarayoni deyiladi rasemizatsiya: (−)- va (+)-shakllarning ekvimolyar aralashmasi, yaʼni rasemat hosil boʻlishi natijasida optik faollikning yoʻqolishiga olib keladi. Diastereomerlarning o'zaro konversiyasi termodinamik jihatdan barqarorroq shakl ustunlik qiladigan aralashmaning shakllanishiga olib keladi. p-diastereomerlarda bu odatda trans shaklidir. Konformatsion izomerlarning o'zaro konversiyasi konformatsion muvozanat deyiladi.
Izomeriya hodisasi ma'lum (va undan ham ko'proq - potentsial mumkin bo'lgan) birikmalar sonining o'sishiga katta hissa qo'shadi. Shunday qilib, strukturaviy izomerik desil spirtlarining mumkin bo'lgan soni 500 dan ortiq (ulardan 70 ga yaqini ma'lum), 1500 dan ortiq fazoviy izomerlar mavjud.
Izomeriya muammolarini nazariy jihatdan ko'rib chiqishda topologik usullar tobora keng tarqalmoqda; izomerlar sonini hisoblash uchun matematik formulalar olingan.
Yana bir misol tartarik va tartarik kislotalar bo'lib, ularni o'rganishdan so'ng J. Berzelius bu atamani kiritdi. izomerizm va farqlar "murakkab atomdagi oddiy atomlarning turlicha taqsimlanishi" (ya'ni, molekula) dan kelib chiqadi, deb taklif qildi. Izomeriyaning haqiqiy tushuntirishi faqat 19-asrning 2-yarmida olingan. A. M. Butlerovning kimyoviy tuzilish nazariyasiga (strukturaviy izomeriya) va J. G. van't Xoffning stereokimyoviy nazariyasiga (fazoviy izomeriya) asoslanadi.
Strukturaviy izomeriya
Strukturaviy izomeriya kimyoviy tuzilishdagi farqlarning natijasidir. Ushbu turga quyidagilar kiradi:
Uglevodorod zanjirining izomeriyasi (uglerod skeleti)
Uglerod atomlarining turli bog'lanish tartibi tufayli uglerod skeletining izomeriyasi. Eng oddiy misol butan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 va izobutan (CH 3) 3 CH. Dr. misollar: antrasen va fenantren (mos ravishda I va II formulalar), siklobutan va metilsiklopropan (III va IV).
Valentlik izomeriyasi
Valentlik izomeriyasi (strukturaviy izomeriyaning maxsus turi), bunda izomerlar faqat bog'larni qayta taqsimlash orqali bir-biriga aylanishi mumkin. Masalan, benzolning (V) valentlik izomerlari bisiklogeksa-2,5-dien (VI, «Dyuar benzoli»), prizman (VII, «Ladenburg benzol»), benzvalin (VIII).
Funktsional guruh izomeriyasi
Funktsional guruhning tabiati bilan farqlanadi. Misol: Etanol (CH 3 -CH 2 -OH) va Dimetil efir (CH 3 - O-CH 3)
pozitsiya izomeriyasi
Bir xil funktsional guruhlar yoki bir xil uglerod skeleti bilan qo'sh bog'lanish pozitsiyasidagi farq bilan tavsiflangan strukturaviy izomeriya turi. Misol: 2-xlorobutanoik kislota va 4-xlorbutanoik kislota.
Fazoviy izomeriya (stereoizomerizm)
Enantiomerizm (optik izomeriya)
Fazoviy izomeriya (stereoizomeriya) bir xil kimyoviy tuzilishga ega bo'lgan molekulalarning fazoviy konfiguratsiyasidagi farqlar natijasida yuzaga keladi. Ushbu turdagi izomerlar quyidagilarga bo'linadi enantiomerlar(optik izomeriya) va diastereomerizm.
Enantiomerlar (optik izomerlar, oyna izomerlari) - boshqa barcha fizikaviy va kimyoviy xossalari bilan yorug'likning qutblanish tekisligining burilishlari bo'yicha qarama-qarshilik bilan tavsiflangan moddalarning optik antipodlari juftligi (boshqa fizikaviy va kimyoviy xossalar bundan mustasno) optik faol moddalar va fizik xususiyatlar chiral muhitda). Optik antipodlarning paydo bo'lishi uchun zarur va etarli sabab bu molekula va quyidagi nuqta simmetriya guruhlaridan biri C ni tayinlashdir. n, D n, T, O, I (Chirallik). Ko'pincha biz assimetrik uglerod atomi, ya'ni to'rt xil o'rinbosar bilan bog'langan atom haqida gapiramiz, masalan:
Boshqa atomlar ham assimetrik bo'lishi mumkin, masalan, kremniy, azot, fosfor va oltingugurt atomlari. Asimmetrik atomning mavjudligi enantiomerlarning yagona sababi emas. Demak, adamantan (IX), ferrotsen (X), 1,3-difenilallen (XI), 6,6"-dinitro-2,2"-difen kislotasi (XII) hosilalari optik antipodlarga ega. Oxirgi birikmaning optik faolligining sababi atropizomerizm, ya'ni bir bog'ning atrofida aylanishning yo'qligi tufayli yuzaga keladigan fazoviy izomeriyadir. Enantiomerizm oqsillar, nuklein kislotalar, geksagelitsen (XIII) larning spiral konformatsiyasida ham namoyon bo'ladi.
(R)-, (S)- optik izomerlarning nomenklaturasi (nomlash qoidasi)
C abcd assimetrik uglerod atomiga biriktirilgan to'rtta guruhga ketma-ketlikka mos keladigan turli staj beriladi: a>b>c>d. Eng oddiy holatda, ish staji assimetrik uglerod atomiga biriktirilgan atomning seriya raqami bilan belgilanadi: Br (35), Cl (17), S (16), O (8), N (7), C (6). ), H(1) .
Masalan, bromoxloroasetik kislotada:
Asimmetrik uglerod atomidagi o'rinbosarlarning yoshi quyidagicha: COOH guruhining Br (a), Cl (b), C (c), H (d).
Butanol-2 da kislorod katta o'rnini bosuvchi (a), vodorod kichik o'rinbosar (d):
CH 3 va CH 2 CH 3 o'rnini bosuvchi moddalar masalasini hal qilish talab etiladi. Bunday holda, ish staji guruhdagi boshqa atomlarning seriya raqami yoki raqamlari bilan belgilanadi. Birinchilik etil guruhida qoladi, chunki unda birinchi C atomi boshqa C (6) atomi va boshqa H (1) atomlari bilan bog'langan, metil guruhida uglerod esa atom raqami 1 bo'lgan uchta H atomi bilan bog'langan. Murakkab holatlarda, barcha atomlarni ular turli seriya raqamlariga ega bo'lgan atomlarga yetguncha solishtirishda davom eting. Agar qo'sh yoki uch aloqalar mavjud bo'lsa, u holda ularga biriktirilgan atomlar mos ravishda ikki va uchta atom deb hisoblanadi. Shunday qilib, -COH guruhi C (O, O, H), -COOH guruhi esa C (O, O, OH) deb hisoblanadi; karboksil guruhi aldegid guruhidan kattaroqdir, chunki u seriya raqami 8 bo'lgan uchta atomni o'z ichiga oladi.
D-gliseraldegidda OH(a) guruhi eng yuqori, undan keyin CHO(b), CH 2 OH(c) va H(d):
Keyingi qadam guruhlarning joylashuvi to'g'ri, R (lat. rectus) yoki chap, S (lat. sinister) ekanligini aniqlashdir. Tegishli modelga o'tsak, u shunday yo'naltiriladiki, istiqbol formulasidagi kichik guruh (d) pastda bo'ladi va keyin tetraedr va (d) guruhining soyali yuzidan o'tuvchi o'q bo'ylab yuqoridan ko'rib chiqiladi. D-gliseraldegidlar guruhida
to'g'ri aylanish yo'nalishida joylashgan va shuning uchun u R-konfiguratsiyasiga ega:
(R) - glitseraldegid
D, L nomenklaturasidan farqli o'laroq, (R)- va (S)-izomerlar uchun belgilar qavs ichiga olingan.
diastereomerizm
s-diastereomerizm
Bir juft optik antipod hosil qilmaydigan fazoviy izomerlarning har qanday birikmasi diastereomerik hisoblanadi. s va p-diastereomerlar mavjud. s-diasteriomerlar bir-biridan ular tarkibidagi ba'zi xirallik elementlarining konfiguratsiyasi bilan farqlanadi. Shunday qilib, diasteriomerlar (+)-tartar kislotasi va mezo-tartar kislotasi, D-glyukoza va D-mannoz, masalan:
Diastereomerizmning ba'zi turlari uchun maxsus belgilar kiritilgan, masalan, treo va eritroizomerlar diastereomerizm bo'lib, ikkita assimetrik uglerod atomi va bo'shliqlari bo'lib, bu atomlarda o'rinbosarlarning joylashishi mos keladigan treozani eslatadi (bog'liq o'rinbosarlar mavjud). Fisherning proektsiya formulalarida qarama-qarshi tomonlar) va eritroz ( deputatlar - bir tomonda):
Asimmetrik atomlari bir xil o'rinbosarlarga bog'langan eritroizomerlar mezoformalar deyiladi. Ular, boshqa s-diastereomerlardan farqli o'laroq, qarama-qarshi konfiguratsiyadagi ikkita bir xil assimetrik markazning yorug'lik polarizatsiyasi tekisligining aylanishiga hissa qo'shadigan intramolekulyar kompensatsiya tufayli optik jihatdan faol emas. Bir nechta assimetrik atomlardan birining konfiguratsiyasida farq qiluvchi juft diastereomerlar epimerlar deb ataladi, masalan:
"Anomerlar" atamasi siklik shakldagi glikozid atomining konfiguratsiyasida farq qiluvchi diastereomerik monosaxaridlar juftligini bildiradi, masalan, a-D- va b-D-glyukoza anomerikdir.
p-diastereomerizm (geometrik izomeriya)
Geometrik izomerlar deb ham ataladigan p-diasteriomerlar bir-biridan oʻrinbosarlarning qoʻsh bogʻlanish tekisligiga (koʻpincha C=C va C=N) yoki halqaga nisbatan har xil fazoda joylashishi bilan farqlanadi. Bularga, masalan, malein va fumar kislotalari (mos ravishda XIV va XV formulalar), (E)- va (Z)-benzaldoksimlar (XVI va XVII), sis- va trans-1,2-dimetilsiklopentanlar (XVIII va XIX) kiradi. .
mos keluvchilar. Tautomerlar
Bu hodisa uni kuzatishning harorat sharoitlari bilan uzviy bog'liqdir. Shunday qilib, masalan, xlorotsiklogeksan xona haroratida ikkita konformerning muvozanat aralashmasi shaklida mavjud - xlor atomining ekvatorial va eksenel yo'nalishi bilan:
Shu bilan birga, minus 150 ° C da, bu sharoitlarda barqaror izomer sifatida harakat qiladigan individual a-formani ajratish mumkin.
Boshqa tomondan, normal sharoitda izomer bo'lgan birikmalar harorat oshishi bilan muvozanatda tautomer bo'lib chiqishi mumkin. Masalan, 1-bromopropan va 2-bromopropan strukturaviy izomerlardir, ammo harorat 250 ° C gacha ko'tarilganda, ular o'rtasida tautomerlarga xos bo'lgan muvozanat o'rnatiladi.
Xona haroratidan past haroratlarda bir-biriga aylanadigan izomerlarni qattiq bo'lmagan molekulalar deb hisoblash mumkin.
Konformerlarning mavjudligi ba'zan "aylanish izomeriyasi" deb ataladi. Dienlar orasida s-cis- va s-trans izomerlari ajralib turadi, ular mohiyatiga ko'ra oddiy (s-yagona) bog' atrofida aylanish natijasida hosil bo'lgan konformerlardir:
Koordinatsion birikmalarga ham izomeriya xosdir. Demak, ligandlarning koordinatsiyasi (ionlanish izomeriyasi) bilan farq qiluvchi birikmalar izomerik, masalan, izomerikdir:
SO 4 - va + Br -
Bu yerda, mohiyatiga ko'ra, organik birikmalarning strukturaviy izomeriyasi bilan o'xshashlik mavjud.
Kimyoviy transformatsiyalar, buning natijasida strukturaviy izomerlar bir-biriga aylanadi, izomerlanish deyiladi. Bunday jarayonlar sanoatda muhim ahamiyatga ega. Shunday qilib, masalan, normal alkanlarni izoalkanlarga izomerlash motor yoqilg'ilarining oktan sonini oshirish uchun amalga oshiriladi; pentan izopentanga izomerlanadi, keyinchalik izoprenga dehidrogenlanadi. Molekulyar oʻzgarishlar ham izomerlanishlar boʻlib, ulardan, masalan, siklogeksanon oksimini kapron olish uchun xom ashyo boʻlgan kaprolaktamga aylantirish katta ahamiyatga ega.
