Végezze el az alábbi vegyületek optikai izomerjeit! Térbeli izomerizmus. Optikailag aktív anyagok

A térbeli izomerek (sztereoizomerek) azonos minőségi és mennyiségi összetétellel és azonos atomkötési sorrenddel rendelkeznek (kémiai szerkezet), de az atomok térbeli elrendezése eltérő a molekulában.

A térbeli izomerizmusnak két típusa van: optikaiés geometriai.

Optikai izomerizmus

Az optikai izomerizmusban a molekulák különböző töredékei eltérően helyezkednek el egy bizonyos atomhoz képest, azaz különbözőek legyenek konfiguráció. Például:

Az ilyen molekulák nem azonosak, tárgyként és tükörképként hivatkoznak egymásra, és ún enantiomerek.

Az enantiomerek királis tulajdonságokkal rendelkeznek. A kiralitás legegyszerűbb esete a molekula jelenlétének köszönhető a kiralitás központja(királis központ), amely lehet négy különböző szubsztituenst tartalmazó atom. Egy ilyen atomból hiányoznak a szimmetriaelemek. Ezért aszimmetrikusnak is nevezik.

Annak megállapításához, hogy egy molekula királis, létre kell hozni a modelljét, a tükörképének modelljét (3.1. , a)és megtudja, hogy illeszkednek -e egymáshoz az űrben. Ha nem egyeznek, a molekula királis (3.1. Ábra, b), ha egyezik, akkor akirális.

Rizs. 3.1.

Az enantiomerek minden kémiai tulajdonsága azonos. Fizikai tulajdonságaik is megegyeznek, az optikai aktivitás kivételével: az egyik alak balra forgatja a fény polarizációs síkját, a másik azonos szöggel jobbra.

Egyenlő mennyiségű optikai antipód keveréke úgy viselkedik, mint egy egyedi kémiai vegyület, amely nem rendelkezik optikai aktivitással, és fizikai tulajdonságaiban nagyon különbözik az egyes antipódoktól. Az ilyen anyagot ún racém keverék, vagy racemát.

Minden olyan kémiai átalakuláshoz, amelyben új aszimmetrikus szénatomok keletkeznek, mindig racemátokat kapunk. Vannak speciális módszerek a racemátok optikailag aktív antipódokká történő szétválasztására.

Abban az esetben, ha egy molekulában több aszimmetrikus atom van, akkor lehetséges az a helyzet, amikor a térbeli izomerek nem optikai antipódok. Például:

Azokat a térbeli izomereket nevezzük, amelyek egymáshoz képest nem enantiomerek diasztereomerek.

A diasztereomerek speciális esete a geometriai (ciszterna) izomerek.

Geometriai izomerizmus

Geometriai (cisz-transz) izomerizmus jellemző a kettős kötést (C = C, C = N stb.) tartalmazó vegyületekre, valamint a nem aromás ciklikus vegyületekre, és annak oka, hogy lehetetlen az atomok szabad forgása kettős kötés körül vagy ciklusban. A geometriai izomerekben lévő szubsztituensek elhelyezkedhetnek a kettős kötés vagy a ciklus síkjának egyik oldalán - ^ wc -helyzetben, vagy az ellenkező oldalon - thirsch / c -helyzetben (3.2. Ábra).

Rizs. 3.2. Dis izomer (a) éstransz-izomerb)

A geometriai izomerek általában jelentősen különböznek fizikai tulajdonságaikban (forrás- és olvadáspont, oldhatóság, dipólmomentumok, termodinamikai stabilitás stb.)

A "kiralitás" kifejezés azt jelenti, hogy két tárgy olyan kapcsolatban van egymással, mint a bal és a jobb kéz (görögül. Szék - kéz), azaz. olyan tükörképek, amelyek nem egyeznek, amikor megpróbáljuk őket a térben kombinálni.

A cikk tartalma

OPTIKAI ISOMÉRIA."Amikor egy molekula tükörben néz" volt a szokatlan címe az American Journal of Chemical Education 1996. júniusi számában megjelent cikknek. És ennek a számnak a borítójának első oldalán is volt egy szokatlan rajz. A kutya oldalán jóindulatúan csóválja a farkát a penicillamin szerkezeti képlete. A kutya belenézett a tükörbe, és onnan nézett rá egy szörnyű fenevad, csukott szájjal és szőrrel. A fenevad oldalán ugyanazt a szerkezeti képletet ábrázolták, mint az első tükörképét. Miért van tehát ugyanazon anyagnak ilyen különböző alakja? Ezt néhány kémiai vegyület különleges tulajdonsága magyarázza, amely szorosan kapcsolódik optikai aktivitásukhoz.

Fénypolarizáció és optikai aktivitás.

Század elején. Thomas Jung angol fizikus, csillagász és orvos megmutatta, hogy a fény hullámnak tekinthető. Augustin Fresnel francia fizikus megállapította, hogy a fényhullámok keresztirányúak: a rezgések bennük merőlegesek a mozgás irányára (mint a hullámok a víz felszínén: a hullám előrefut, és a vízen lebegő fel -le rezeg). Már a 20. században. kiderült, hogy a fény elektromágneses hullám, mint a rádióhullám, csak a fény hullámhossza sokkal rövidebb. Az "elektromágneses" kifejezés azt jelenti, hogy a fény elektromos és mágneses mezőkkel rendelkezik, amelyek időszakosan rezegnek, mint a hullámok a tenger felszínén. Most már csak az elektromos tér lengései érdekelnek minket. Kiderül, hogy ezek a rezgések nem véletlenszerűen fordulnak elő, hanem csak a fénysugár irányára merőlegesen. Rendes fényben (ezt például a nap, izzólámpák bocsátják ki) rezgések véletlenszerűen, minden irányban fordulnak elő. De miután áthaladt néhány kristályon, például turmalinon vagy izlandi pálcikán (a CaCO 3 kalcit átlátszó fajtája), a fény különleges tulajdonságokat szerez: a kristály mintegy „levágja” az elektromos tér minden lengését, kivéve egy bizonyos síkban található. Képletesen szólva egy ilyen fénysugár olyan, mint egy gyapjúszál, amelyet két éles borotvapengéje közötti keskeny résen húztak át.

Etienne Louis Malus francia fizikus úgy vélte, hogy a fény két pólusú részecskékből áll - "észak" és "déli", és az izlandi pázsiton áthaladó fényben minden pólus ugyanabba az irányba fordul. Ezért ezt a fényt polarizáltnak nevezte. Kiderült, hogy a fény részben polarizált, bizonyos szögekben tükröződik a dielektrikumok fényes felületeiről, például az üvegtől, vagy a fénytörés. Malus elméletét nem erősítették meg, de a név megmaradt. Az emberi szem nem tudja megkülönböztetni a közönséges fényt a polarizált fénytől, de ezt könnyű megtenni a legegyszerűbb optikai eszközök - polariméterek - segítségével; Ezeket például a fotósok használják: a polarizáló szűrők segítenek megszabadulni a fénykép tükröződésétől, amely akkor következik be, amikor a fény visszaverődik a víz felszínéről.

Kiderült, hogy amikor a polarizált fény áthalad néhány anyagon, érdekes jelenség következik be: a sík, amelyben az oszcilláló elektromos mező "nyilai" találhatók, fokozatosan forog a tengely körül, amely mentén a sugár halad. Ezt a jelenséget először 1811 -ben fedezte fel François Dominique Arago francia fizikus kvarckristályokban. A természetes kvarckristályok szabálytalan, aszimmetrikus szerkezetűek, és két típusból állnak, amelyek alakjukban különböznek, mint egy tárgy a tükörképétől. Ezek a kristályok ellentétes irányba forgatják a fény polarizációs síkját; jobb- és levogyratának nevezték őket.

1815 -ben egy másik francia fizikus, Jean Baptiste Biot és Thomas Seebeck német fizikus megállapította, hogy egyes szerves anyagok (például cukor vagy terpentin) is rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, és nemcsak kristályos állapotban, hanem folyékony, oldott és akár gáznemű állapotban is állapot. Bebizonyosodott tehát, hogy az optikai aktivitás nemcsak a kristályok aszimmetriájához, hanem maguknak a molekuláknak valamilyen ismeretlen tulajdonságához is köthető. Kiderült, hogy a kristályokhoz hasonlóan egyes kémiai vegyületek egyaránt létezhetnek jobb és levogyrát fajták formájában, és a leggondosabb kémiai elemzés nem mutat különbséget közöttük! Valójában ez egy új típusú izomerizmus volt, amelyet optikai izomerizmusnak neveztek. Kiderült, hogy a jobb és a levogyrate mellett létezik egy harmadik típusú izomer is - optikailag inaktív. Ezt 1830 -ban fedezte fel a híres német vegyész, Jones Jakob Berzelius a szőlő (dihidroxi borostyánkősav) HOOS - CH (OH) –CH (OH) –COOH példa alapján: ez a sav optikailag inaktív, és pontosan ugyanolyan borkősav a készítmény megfelelő forgást mutat az oldatban. Később felfedezték, és nem találták meg a természetben a "bal" borkősavat - a dextrorotatory antipódját.

Az optikai izomereket meg lehet különböztetni egy polariméterrel, egy eszközzel, amely méri a polarizációs sík forgásszögét. Az oldatok esetében ez a szög lineárisan függ a rétegvastagságtól és az optikailag aktív anyag koncentrációjától (Biot -törvény). Különböző anyagok esetében az optikai aktivitás nagyon széles tartományban változhat. Tehát különböző aminosavak 25 ° C -os vizes oldatai esetén a fajlagos aktivitást (D -vel jelöljük, és 589 nm hullámhosszú fény esetén mérjük 1 g / ml koncentrációban és rétegvastagságban) 10 cm) –232 ° a cisztin, –86, 2 ° a prolin, –11,0 ° a leucin, + 1,8 ° az alanin, + 13,5 ° a lizin és + 33,2 ° az aszparagin esetében. A modern polariméterek lehetővé teszik az optikai forgás nagyon nagy pontossággal történő mérését (akár 0,001 ° -ig). Az ilyen mérések lehetővé teszik az optikailag aktív anyagok koncentrációjának, például az oldatok cukortartalmának gyors és pontos meghatározását az előállítás minden szakaszában - a nyerstermékektől a koncentrált oldatig és a melaszig.

Pasteur felfedezése.

A fizikusok a kristályok optikai aktivitását aszimmetriájukhoz kötötték; a teljesen szimmetrikus kristályok, például a nátrium -klorid köbös kristályai optikailag inaktívak. A molekulák optikai aktivitásának oka sokáig teljesen rejtélyes maradt. Az első felfedezést, amely megvilágította ezt a jelenséget, 1848 -ban az akkor még ismeretlen Louis Pasteur tette. Pasteur még diákkorában érdeklődött a kémia és a kristálytudomány iránt, Jean-Baptiste Bio fizikus és a jeles francia kémikus, Jean Baptiste Dumas vezetésével. A párizsi Higher Normal School elvégzése után a fiatal (mindössze 26 éves) Pasteur laboratóriumi asszisztensként dolgozott Antoine Balard -nál. Balar már híres vegyész volt, aki 22 évvel korábban egy új elem - a bróm - felfedezésével vált híressé. Témát adott asszisztensének a kristálytanban, anélkül, hogy azt sugallta volna, hogy ez kiemelkedő felfedezéshez vezet.

Kutatása során Pasteur megkapta a C 4 H 5 O 6 Na borkősav savas nátriumsóját, telítette az oldatot ammóniával, és a víz lassú elpárologtatásával a C 4 H 3 O nátrium-ammónium-só gyönyörű prizmás kristályait kapta. 6 NaNH 4. Ezek a kristályok aszimmetrikusnak bizonyultak, némelyikük mintha mások tükörképe volt: a kristályok felének egy jellegzetes arca volt a jobb oldalon, míg másoknak - a bal oldalon. Pasteur nagyítóval és csipesszel felfegyverkezve két halomra osztotta a kristályokat. Megoldásaik, ahogy az várható volt, ellentétes optikai forgást mutattak. Pasteur nem állt meg itt. Minden oldatból izolálta az eredeti savat (amely inaktív volt). Képzelje el meglepetését, amikor kiderült, hogy az egyik megoldás a jól ismert dextrorotatory borsav, a másik pedig ugyanaz a sav, de balra forog!

A szemtanúk emlékei tanúskodnak a fiatal tudós hihetetlen ideges izgalmáról, amely abban a pillanatban megragadta; amikor rájött, hogy mit sikerült, Pasteur kirohant a laboratóriumból, és miután a fizika teremben találkozott egy laboratóriumi asszisztenssel, odarohant hozzá, és átölelve felkiáltott: - Most nagy felfedezést tettem! És ez abból állt, hogy a régóta ismert inaktív borkősav egyszerűen a szintén ismert "jobb" borkősav és a korábban ismeretlen "bal" azonos mennyiségű keveréke. Ezért a keverék optikailag nem aktív. Egy ilyen keverékhez elkezdték használni a racemát nevet (a latin racemusból - szőlő). És a Pasteur által kapott borkősav két antipódját enantiomereknek nevezték (a görög enantioszból - az ellenkezője). Pasteur bevezette számukra az L- és D -izomereket (a latin laevus szavakból - bal és dexter - jobb). Később Emil Fischer német vegyész ezeket a megnevezéseket összekapcsolta az egyik legegyszerűbb optikailag aktív anyag - a glicerin -aldehid OHCH 2 –CH (OH) –CHO - két enantiomerjének szerkezetével. 1956 -ban Robert Kahn és Christopher Ingold angol vegyészek, valamint Vladimir Prelog svájci vegyész javaslatára bevezették az S (latin baljós - balról) és az R (latin rectus - jobb) megnevezést az optikai izomerekre; a racemátát az RS szimbólum jelöli. Azonban hagyományosan a régi jelöléseket is széles körben használják (például szénhidrátok, aminosavak esetében). Meg kell jegyezni, hogy ezek a betűk csak a molekula szerkezetét jelzik (bizonyos kémiai csoportok "jobb" vagy "bal" elrendezése), és nem kapcsolódnak az optikai forgás irányához; az utóbbit plusz és mínusz jelek jelzik, például D ( -) - fruktóz, D (+) - glükóz.

Pasteur a "manuális módszer" mellett további két módszert fedezett fel a racemát két antipódra történő szétválasztására. A biokémiai módszer néhány mikroorganizmus szelektív képességén alapul, amely csak az egyik izomert képes asszimilálni. Például gombás penész Penicillum glaucum a borkősav vagy sói híg oldatain nőve csak a jobb izomert "eszi", a bal oldalt változatlanul hagyja.

A harmadik módszer a racemátok elválasztására tisztán kémiai volt. De számára előzetesen rendelkezni kellett egy optikailag aktív anyaggal, amely egy racém keverékkel kölcsönhatásba lépve csak egy enantiomert "választott ki" belőle. Például egy optikailag aktív szerves bázis borkősavval optikailag aktív sót képez, amelyből a megfelelő borkősav -enantiomer izolálható.

Optikai izomerizmus elmélet.

Pasteur munkája, amely bebizonyította annak lehetőségét, hogy egy optikailag inaktív vegyületet antipódokra - enantiomerekre "hasít", kezdetben hitetlenséget ébresztett sok vegyészben. Még maga Bio sem hitt asszisztensének, amíg személyesen meg nem ismételte tapasztalatait, és meg nem győződött arról, hogy Pasteurnak igaza van. Ez és Pasteur későbbi munkái felkeltették a vegyészek figyelmét. Hamarosan Joseph Le Bel a harmadik Pasteur -módszert alkalmazva több alkoholt optikailag aktív antipódokra osztott. Johann Wislicenus megállapította, hogy két tejsav létezik: optikailag inaktív, savanyú tejben képződik (fermentációs tejsav) és dextrorotátor, amely egy működő izomban jelenik meg (tejsav). Egyre több ilyen példa volt, és elméletre volt szükség ahhoz, hogy megmagyarázzák, hogyan különböznek egymástól az antipód molekulák. Ezt az elméletet a fiatal holland tudós, Van't Hoff alkotta meg. Ezen elmélet szerint a molekulák, akárcsak a kristályok, lehetnek "jobbkezesek" és "balkezesek", egymás tükörképei. A legegyszerűbb példa ez volt. A szerves vegyületek szénatomja négyértékű, négy kémiai kötés irányul tőle egyenlő szögben a tetraéder csúcsaihoz. Ha a tetraéder csúcsaiban elhelyezkedő és a központi szénatomhoz kapcsolódó összes atom vagy atomcsoport eltérő, akkor két különböző szerkezet lehetséges, amelyek a térben történő elforgatással nem igazodnak egymáshoz. Ha a négy szubsztituens közül legalább kettő megegyezik, a molekulák teljesen azonosak lesznek (ez könnyen ellenőrizhető a gyufamodell és a színes gyurma segítségével). Az ilyen szerkezeteket, amelyek különböznek egymástól, mint a jobb kéz balról, királisnak nevezik (a görög örökös - kéz). Így az optikai aktivitás a molekulák térbeli izomerizmusának (sztereoizomerizmusának) a következménye.

A négy különböző szubsztituenshez kapcsolódó szénatomot aszimmetrikusnak nevezzük. Más elemek atomjai - szilícium, nitrogén, foszfor, kén - szintén aszimmetrikusak lehetnek. Az aszimmetrikus szénatomok nélküli vegyületek azonban optikailag is aktívak lehetnek, ha két tükörizomer formájában létezhetnek. A molekula aszimmetrikus lesz, ha nincs benne szimmetriaelem - nincs középpont, tengely, nincs szimmetriasík. Példa erre a H 2 C = C = CH 2 allénmolekula, amelyben két különböző szubsztituens van: R 1 R 2 C = C = CR 1 R 2. A lényeg az, hogy ezek a szubsztituensek nem ugyanabban a síkban vannak (mint például az alkénekben), hanem két egymásra merőleges síkban. Ezért lehetséges két tükörizomer létezése, amelyek semmilyen elmozdulással és forgatással nem kombinálhatók egymással.

Bonyolultabb összefüggéseket találunk a több aszimmetrikus szénatommal rendelkező molekulák esetében. Például borkősavban két szomszédos szénatomon két hidroxilcsoportot lehet elrendezni úgy, hogy a molekula szimmetrikus legyen, és ne legyen tükörizomerje. Ez egy másik, optikailag inaktív izomer képződéséhez vezet, amelyet mezo-borkősavnak (vagy borkősav-savnak) neveznek. Így a dihidroxi-borostyánkősav négy izomer formájában lehet: dextrorotátor (D-borkősav, amelyet borkősavnak neveznek az orvostudományban), leforgató (L-borkősav), optikailag inaktív (mezo-borkősav) és az L- és R-izomerek, azaz a racemát (i-borkősav vagy borkősav) keveréke. Az optikailag aktív borkősavak vizes oldataik hosszan tartó hevítésével racemizálódnak, és antipódok keverékévé alakulnak.

A helyzet még bonyolultabb, ha a molekulának sok aszimmetrikus központja van. Például egy glükózmolekulában négy van belőlük. Ezért elméletileg lehetséges, hogy 16 sztereoizomer létezik, amelyek 8 pár tükörantipódot alkotnak. Régóta ismerik a vegyészek; ezek maguk a glükóz, valamint allóz, altróz, mannóz, gulóz, idóz, galaktóz és talóz. Ezek közül sok természetesen előfordul, például a D-glükóz (de nem az L-glükóz, amelyet szintetikusan állítottak elő).

Ha egy anyagban egyenlő arányban vannak "jobb" és "bal" molekulák, akkor az optikailag inaktív lesz. Ezeket az anyagokat kapjuk lombikban a hagyományos kémiai szintézis eredményeként. És csak élő szervezetekben, aszimmetrikus szerek (például enzimek) részvételével optikailag aktív vegyületek képződnek. Természetesen rögtön felmerült a kérdés, hogyan jelentek meg ilyen vegyületek a Földön, például ugyanaz a természetes dextrorotatory borsav, vagy "aszimmetrikus" mikroorganizmusok, amelyek csak az egyik enantiomerből táplálkoznak. Valóban, ember távollétében nem volt senki, aki elvégezné az optikailag aktív anyagok irányított szintézisét, nem volt, aki felosztja a kristályokat jobbra és balra! Az ilyen kérdések azonban annyira bonyolultak, hogy még mindig nincs válasz rájuk. Senki sem tudja például, hogy miért tartozik szinte minden természetes aminosav, amelyből fehérjék épülnek, az L-sorba (S-konfiguráció), és antipódjaik csak alkalmanként találhatók meg bizonyos antibiotikumokban.

Van't Hoff elmélete nem nyert azonnal elismerést. Így a kiváló német kísérleti vegyész, Adolf Kolbe (több szerves reakciót is róla neveztek el) 1877 májusában csípős cikket tett közzé, amelyben élesen bírálta az új elméletet. Szerencsére Kolbe egyértelmű kisebbségben volt, és a modern sztereokémia alapjait megteremtő Van't Hoff elmélete általánosan elfogadottá vált, és megalkotója 1901 -ben az első kémiai Nobel -díjas lett.

Ez az elmélet lehetővé tette számos kémiai jelenség magyarázatát. Például a hidroxilcsoportok halogénatomjait helyettesítő reakciókban: optikailag aktív alkil -halogenidekben R - X + OH - ® R - OH + X - (X halogénatom), bizonyos esetekben az optikai aktivitás megszűnik, mások megőrzik, de megváltoztatják a jelet. Kiderült, hogy ez a reakció különböző módon történhet. Az első mechanizmus magában foglalja a halogenid disszociációját, közbenső R + -ionok képződésével, amelyek gyorsan összekapcsolódnak OH -anionokkal, így a reakcióterméket alkoholt kapják. Ha a kezdeti R -X -halogenid optikai aktivitással rendelkezett, ez a reakció következtében elveszik, mivel a hidroxil mindkét oldalról megközelítheti a közbenső sík kationt, így enantiomerek keveréke keletkezik. Ha a reakció a második mechanizmus szerint halad, akkor az OH -anion a C -X kötéssel szemközti oldalról közelíti meg a szénatomot, és anion formájában „kiszorítja” a halogénatomot. Ha az első R 1 R 2 R 3 C - X halogenid optikai aktivitással rendelkezett, akkor a reakció eredményeként megmarad, de az optikai forgás jele megfordul. Ez azért történik, mert az aszimmetrikus R 1, R 2 és R 3 szénatom három szubsztituense, amelyek a halogénatomhoz hasonlóan a tetraéder csúcsaiban helyezkednek el, a támadó ágens - hidroxil - megközelítésekor megváltoztatják konfigurációjukat a negyedik szubsztituens; a konfiguráció ilyen változása analóg az esernyő megfordításával erős szélben.

Optikai izomerizmus és élet.

A vegyészek gyakran nevezik az enantiomereket egyetlen vegyületnek, mert kémiai tulajdonságaik azonosak. Biológiai aktivitásuk azonban teljesen eltérő lehet. Ez a talidomid tragikus története után vált nyilvánvalóvá, amely gyógyszer a 20. század 60 -as éveiben volt. sok országban az orvosok hatékony altatóként és nyugtatóként írtak fel terhes nőket. Azonban idővel szörnyű mellékhatása nyilvánult meg: az anyag teratogénnek bizonyult (károsítja az embriót, a görög teratosból - szörnyeteg, furcsaság), és sok veleszületett deformációjú baba született. Csak a nyolcvanas évek végén derült ki, hogy a talidomid enantiomerjei közül csak az egyik, dextrorotátor formája volt a szerencsétlenség oka. Sajnos az adagolási formák hatásának ilyen különbsége korábban nem volt ismert, és a talidomid mindkét antipód racém keveréke volt.

Jelenleg sok gyógyszer kapható optikailag tiszta vegyületek formájában. Így az Egyesült Államokban a 25 leggyakoribb gyógyszer közül csak hat nem királis vegyület, három racemát, a többi pedig tiszta enantiomer. Ez utóbbiakat három módszerrel nyerik: a racém keverékek elválasztásával, a természetes optikailag aktív vegyületek (ezek közé tartoznak a szénhidrátok, aminosavak, terpének, tejsav és borkősav stb.) Módosításával és közvetlen szintézissel. Például a jól ismert vegyipari vállalat, a Merck kifejlesztett egy módszert a vérnyomáscsökkentő gyógyszer, a metildopa előállítására, amely magában foglalja csak a kívánt enantiomer spontán kristályosodását azáltal, hogy az izomer egy kis magját az oldatba juttatja. A közvetlen szintézishez királis forrásokra is szükség van, mivel bármely más hagyományos szintézis módszer mindkét enantiomert egyenlő arányban adja - racemát. Ez egyébként az egyik oka egyes gyógyszerek nagyon magas költségeinek, hiszen csak az egyik célzott szintézise nagyon nehéz feladat. Ezért nem meglepő, hogy a világszerte előállított több mint 500 szintetikus királis készítmény közül csak körülbelül egytizede optikailag tiszta. Ugyanakkor a természetes alapanyagokból nyert 517 készítmény közül csak nyolc racemát.

Az optikailag tiszta enantiomerek szükségességét azzal magyarázzák, hogy gyakran csak az egyik rendelkezik a kívánt terápiás hatással, míg a második antipód nemkívánatos mellékhatásokat okozhat, vagy akár mérgező is lehet. Az is előfordul, hogy minden enantiomernek megvan a maga specifikus hatása. Tehát az S ( -) - tiroxin ("levotroid") természetes pajzsmirigyhormon. És a dextrorotatory R (+) - tiroxin ("dextroid") csökkenti a vér koleszterinszintjét. Egyes gyártók ilyen esetekben találnak kereskedelmi neveket, palindromokat, például Darvon és Novrad.

Mi magyarázza az enantiomerek eltérő hatását? Az ember királis lény. Mind a teste, mind az azt alkotó biológiailag aktív anyagok molekulái aszimmetrikusak. A királis gyógyszermolekulák, amelyek kölcsönhatásba lépnek a test bizonyos királis központjaival, például enzimekkel, eltérően működhetnek attól függően, hogy melyik gyógyszer enantiomerje. A „helyes” gyógyszer úgy közelít a receptorához, mint a zár kulcsa, és kiváltja a kívánt biokémiai reakciót. A "rossz" antipód hatását a vendég jobb kezének jobb kezével való rázás kísérletéhez lehet hasonlítani.

Ha a gyógyszer racemát, akkor az egyik enantiomer legjobb esetben közömbös, legrosszabb esetben teljesen nemkívánatos hatást okozhat. Íme néhány példa. Tehát az S ( -) - anaprilin antiaritmiás szer 100 -szor erősebben hat, mint az R (+) - forma! A verapamil esetében mindkét enantiomer hasonló hatású, de R (+) - formája szignifikánsan kevésbé erős kardiodepresszáns mellékhatással rendelkezik. Az érzéstelenítésre használt ketamin a betegek 50% -ánál okozhat mellékhatásokat izgatottság, delírium stb. Formájában, és ez elsősorban csak az R (-) izomerre, valamint a racemátra jellemző. , a levamisol főleg S ( -) izomerben aktív, míg R (+) - antipódja hányingert okoz, ezért egy időben a racém levamizolt felváltotta az egyik enantiomer. De kiderül, hogy nem mindig van gazdasági értelme tiszta izomereket szintetizálni. Például a széles körben használt fájdalomcsillapító ibuprofén enzimek hatására lehetséges a terápiásan inaktív R ( -) - forma aktív S (+) - izomerré izomerizálása, ezért ebben az esetben egy sokkal olcsóbb racemát használva lenni.

A "jobb" és "bal" izomerek eltérő biológiai hatása nemcsak a gyógyszerek között nyilvánul meg, hanem minden olyan esetben, amikor egy királis vegyület kölcsönhatásba lép az élő szervezetekkel. Feltűnő példa az izoleucin aminosav: forgató forgató izomerje édes, és forgó izomerje keserű. Egy másik példa. A Carvone nagyon erős aromájú anyag (az emberi orr akkor érzi meg az illatát, ha a levegőben mindössze 17 millió ezred milligramm van benne). A Carvone -t köménymagból izolálják, amelynek olaja körülbelül 60% -ban tartalmazza. Azonban pontosan ugyanaz a vegyület azonos szerkezetű a fodormentaolajban - ott tartalma eléri a 70%-ot. Mindenki egyetért abban, hogy a menta és a kömény illata egyáltalán nem ugyanaz. Kiderült, hogy valójában két karvon van - "jobb" és "bal". Ezen vegyületek szagkülönbsége azt jelzi, hogy az orrban a szaglásért felelős receptor sejteknek is királisnak kell lenniük.

Térjünk most vissza a kutyán és a farkason ábrázolt képlethez. A penicillamin (3,3-dimetilcisztein) a cisztein aminosav meglehetősen egyszerű származéka. Ezt az anyagot réz, higany, ólom és más nehézfémek akut és krónikus mérgezésére használják, mivel képes erős komplexeket adni ezeknek a fémeknek az ionjaival; a keletkező komplexeket a vesék távolítják el. A penicillamint a rheumatoid arthritis különböző formáira, szisztémás szklerodermára és számos más esetben is használják. Ebben az esetben csak a gyógyszer S-formáját alkalmazzák, mivel az R-izomer mérgező és vaksághoz vezethet.

Ilja Leenson

Az anyag optikai aktivitását úgy értjük, hogy képes egy bizonyos szögben elterelni a polarizált fénysugár síkját jobbra vagy balra.

Az optikai aktivitás jelenségét 1815 -ben fedezte fel J.B. Bio (Franciaország).

1848-ban Louis Pasteur a borkősav kristályainak tanulmányozása során észrevette, hogy az optikailag inaktív Na-ammónium-tartarát kétféle kristály formájában létezik, amelyek egymás tükörképei. Pasteur jobbra és balra orientált kristályokat osztott fel. Vizes oldataikat optikailag aktívnak találták. A két megoldás fajlagos forgása nagyságrendben azonos volt, de előjelükben eltérőek. Mivel az oldatoknál különböző optikai forgásokat figyeltek meg, Pasteur arra a következtetésre jutott, hogy ez a tulajdonság a molekulákat jellemzi, nem a kristályokat, és azt javasolta, hogy ezen anyagok molekulái egymás tükörképei legyenek. Ez a feltevés képezte a sztereokémia alapját, amely a molekulák térbeli szerkezetét és az anyagok kémiai és fizikai tulajdonságaira gyakorolt hatását tanulmányozza.

Az első sztereokémiai elméletet, amely megmagyarázza az anyagok optikai aktivitásának okait, 1874 -ben hozta létre két tudós egyszerre - a holland vegyész, J.H. Van't Hoff és a francia J. Le Bel. Ennek az elméletnek az alapja a szénatom tetraéderes modelljének koncepciója volt, azaz a szénatom mind a négy vegyértéke nem egy síkban fekszik, hanem a tetraéder sarkaira irányul.

Azt találták, hogy az optikai aktivitás leggyakrabban a molekulában való jelenlétnek köszönhető aszimmetrikus szénatom, azaz C-atom, amelynek minden vegyértéke, a tetraéder sarkaira irányítva, különböző atomokkal vagy atomcsoportokkal (gyökökkel vagy szubsztituensekkel) van kitöltve. A kémiai aszimmetrikus C-atomok *-ot jelölnek. Például:

glicerraldehid almasav

Az optikai aktivitás jelensége optikai izomerek jelenlétéhez kapcsolódik - olyan anyagokhoz, amelyek azonos kötésrendűek a molekulák atomjai között, de eltérő térbeli elrendezésükkel. A térbeli szerkezet szempontjából az optikai izomerek olyanok, mint egymás tükörképei, azaz tükör antipódok vagy enantiomerek. Az enantiomerek jobb és bal kéznek nevezik egymást. Az enantiomerek minden állandója, kivéve a fajlagos forgást (α), azonos.

A tükörrel ellentétes felépítésű anyag két formája ellentétes irányba forgatja a polarizált fénysugarat: (+) - jobbra, ( -) - balra ugyanazzal a szöggel, optikai antipódoknak vagy enantiomereknek nevezzük.

A jelenleg általánosan elfogadott hagyományos megjelölési módszert először E. Fisher (1891) javasolta, majd némileg módosította M.A. Rozanov (1906) és részletesen tárgyalta Hudson (1949). A glicerin -aldehidet standardként használják:

D (+) - glicerin L ( -) - glicerin

aldehid aldehid

Kiderült azonban, hogy a D (d)-vagy L (l)-típusú konfigurációhoz tartozás nem mindig jelenti azt, hogy a forgásirány (+) jobbra vagy (-) balra megy. Lehetséges, hogy D konformáció, és balra forgatja a polarizált sugár síkját (-), vagy L konformáció, és jobbra forog (+). Ezért a D (d) vagy L (l) betűjelölések meghatározzák az atomok vagy atomcsoportok térbeli orientációját egy aszimmetrikus C -atom körül, és a jeleket (+) - jobbra forgás, ( -) - balra forgatás.

A (+) és (-) formák keverékét (és a legtöbb esetben D- és L-formák keveréke) 1: 1 arányban racemátnak vagy racém keveréknek nevezik. Optikailag inaktív (±). Ha egy szerves vegyületben több aszimmetrikus C-atom található, az optikai izomerek számát a következő képlet határozza meg:

ahol N az optikai izomerek száma;

n az aszimmetrikus C-atomok száma.

A tejsav izomerizmusa

D ( -) - tejsav L (+) - tejsav

(Izomban képződik intenzív munka során) (Tej savanyúságakor alakul ki)

A borkősav izomerizmusa

Mezotartársav L ( -) - borkősav D (+) - borkősav

A mezo-formákban a molekula egyik fele (+), a másik (-) konfigurációjú (például mezo-borkősav). A forgás előjelének "belső kompenzációja" következtében a mezo-formák optikailag inaktívak, és a racemátokkal ellentétben nem oszthatók enantiomerekre.

Az optikai izomerizmus értéke

Minden optikailag aktív anyag bizonyos körülmények között vizsgálva egy bizonyos szöggel elforgatja a polarizációs síkot, amelynek értéke állandó és jellemző az adott anyagra, azaz ugyanaz az állandó, mint az anyag olvadáspontja, forráspontja, sűrűsége stb. Az anyag optikai aktivitását jellemző állandónak nevezzük sajátos forgás. Így a fajlagos forgatás meghatározásával megállapítható az anyag hitelessége.

Az optikai izomerizmusnak biológiai jelentősége van. Az élő szervezetekben biokémiai reakciókat katalizáló enzimek optikai specifitással rendelkeznek, azaz csak bizonyos optikai izomereken hatnak (például D-monoszacharidok, L-aminosavak stb.). Az enzimek nem hatnak ezen anyagok optikai antipódjaira; ne vonja be őket az anyagcserébe. A szövetekben felhalmozódó ilyen izomerek kóros folyamatokat okozhatnak.

Olyan esetekben nyilvánul meg, amikor ugyanazon vegyület izomerjei kapcsolódnak egymáshoz szubsztituensek eltérő elrendezésével a egy bizonyos központ, nem kompatibilis az űrben... Az alifás sorozat származékai esetében az izomerizmus az sp 3 hibrid szénatom sztereokémiai jellemzőivel függ össze.

Még a 18. század végén Le-Bel is a szénatom tetraéderes szerkezetére utalt. Abban az esetben, ha szénatom kapcsolódik négy különbözővel szubsztituensek, lehetővé válik 2 izomer létezése, amelyek egymás tükörképei.

Az összes különböző szubsztituenst tartalmazó szénatomot nevezzük aszimmetrikus vagy királis központ ("hiros" - kéz).

Tekintsük az ígéretes képletek példáját:

Az I és II sztereoizomerek térben inkompatibilisek, antipódok vagy optikai izomerek ( enantiomerek, sztereomerek).

Fisher vetítési képletek

Fontolja meg az ígéretes képleteket egy másik síkon.

Helyezze az aszimmetrikus középpontot (szénatomot) a lap síkjába; póttagok aés b a lap síkja mögött ( tól től megfigyelő); póttagok fés d a lap síkja felett ( közelebb megfigyelő) - a megfigyelő tekintetének irányát jelző nyilakkal összhangban. Megkapjuk a kötések kölcsönösen merőleges irányát a királis középponttal. Az izomerek ilyen konstrukcióját Fisher vetítési képleteinek nevezik.

Így Fischer vetítési képleteiben a vízszintesen elhelyezkedő szubsztituensek a megfigyelő felé, és függőlegesen - a lap síkján túl irányulnak.

A vetítési képletek készítésekor a legterjedelmesebb szubsztituensek függőlegesen helyezkednek el. Ha a szubsztituensek atomok vagy kis csoportok, amelyek nem kapcsolódnak a fő lánchoz, akkor vízszintesen vannak elrendezve. 2-bróm-butánhoz

van két antipód:

Az enantiomerek, antipódok, sztereomerek gyakorlatilag megkülönböztethetetlenek tulajdonságaikban (forráspont, olvadáspont stb.), És hasonló termodinamikai állandóik is vannak. Ugyanakkor vannak különbségek:

4) - a szilárd antipódok kristályosodnak, miközben egymással tükörszerű, de térben összeegyeztethetetlen kristályok képződnek.

5) - az antipódák ugyanazzal a szöggel forgatják a polarizált fény síkját, de különböző irányokban. Ha a fény forgásszöge pozitív (az óramutató járásával megegyező irányban), akkor az antipódát dextrorotatornak, ha negatívnak (az óramutató járásával ellentétes irányban), akkor forgónak nevezzük.

A síkban polarizált fény optikai elfordulási szögét [ α D]. Ha [ α D] = -31,2 °, a forgó antipódát vizsgáltuk.

Polariméter készülék

Azokat az anyagokat, amelyek el tudják forgatni a polarizált fény síkját, optikailag aktívnak vagy optikailag aktívnak nevezzük.

Két enantiomer 1: 1 arányú keveréke nem forgatja el a polarizált fény síkját, és racém keveréknek, racemátnak nevezik.

Ha az egyik antipód uralkodik a keverékben a másikkal szemben, akkor az optikai tisztaságáról beszél (ee). A keverék enantiomer -tartalmának különbségéből számítják ki.

II - 30%, ee = 70 - 30 = 40 (%)

Másodlagos és harmadlagos aminok optikailag is aktív lehet. A negyedik szubsztituens a magányos elektronpár a nitrogénatomon.

5.4.1 Diasztereomerek

A diasztereometria olyan jelenség, amely jelentősebb hatást gyakorol az anyagok tulajdonságaira, és olyan esetekben figyelhető meg, amikor két vagy több aszimmetrikus centrum található a vegyületben. Például:

4-klór-pentanol-2

Ábrázoljuk az összes lehetséges antipódust (I-IV) a csatlakozáshoz:

Ugyanazon vegyület optikai izomerjeit (sztereoizomerjeit), amelyek nem antipódok, diasztereomereknek nevezzük. Vagyis az I és III, I és IV, II és III, II és IV izomerpár diasztereomer párok. Az izomerek számát a következő képlettel számítjuk ki: q = 2 n, ahol

q a sztereoizomerek teljes száma,

n az aszimmetrikus centrumok száma (C *).

Például a glükóznak 4 királis központja van, majd q = 2 4 = 16 (D -glükóz - 8 izomer, L -glükóz - 8 izomer).

D-glükóz

A természetben vannak olyan esetek, amikor egy vegyület aszimmetrikus atomjainak környezete azonos. Ez ahhoz vezet, hogy az antipódok fele optikailag nem aktív.

borsav

å α =0 å α =0 å α =2α å α =-2α

mezoform

A mezoform egy optikailag inaktív forma, amely az optikailag aktív anyag belső szimmetriájából ered.

Az antipódokkal ellentétben a diasztereomerek eltérnek forráspontjuktól, sűrűségüktől (d 4 20), törésmutatójuktól (n 4 20) stb.

Bevezette a kifejezést ISOMERIAés azt javasolta, hogy a különbségek "az egyszerű atomok különböző eloszlásából adódnak egy komplex atomban" (azaz egy molekulában). Az izomerizmus csak a 19. század második felében kapott igaz magyarázatot. A.B. Butlerov (szerkezeti izomerizmus) kémiai szerkezetének elmélete és Ya. G. Van't Hoff (térbeli izomerizmus) sztereokémiája alapján.

Szerkezeti izomerizmus

A szerkezeti izomerizmus a kémiai szerkezet különbözőségeinek eredménye. Ez a típus a következőket tartalmazza:

A szénhidrogénlánc izomerizmusa (szénváz)

A szénváz izomerizmusa a szénatomok eltérő kötési sorrendje miatt. A legegyszerűbb példa a bután -CH3 -CH2 -CH2 -CH3 és az izobután (CH3) 3CH. Dr. példák: antracén és fenantrén (I. és II. képlet), ciklobután és metil -ciklopropán (III. és IV.).

Valencia izomerizmus

Valencia izomerizmus (a szerkezeti izomerizmus egy speciális típusa), amelyben az izomerek csak a kötések újraelosztása miatt tudnak egymásba átalakulni. Például a benzol (V) vegyértékű izomerjei biciklohexa-2,5-dién (VI, "Dewar-benzol"), Prisman (VII, "Ladenburgi benzol"), benzvalén (VIII).

Funkcionális csoport izomerizmus

Különbözik a funkcionális csoport jellegétől. Példa: Etanol (CH 3 -CH 2 -OH) és dimetil -éter (CH 3 -O -CH 3)

A helyzet izomerizmusa

A szerkezeti izomerizmus egy típusa, amelyet ugyanazok a funkcionális csoportok vagy kettős kötések helyzetének különbsége jellemez, amelyek azonos szénvázúak. Példa: 2-klór-butánsav és 4-klór-butánsav.

Térbeli izomerizmus (sztereoizomerizmus)

Enantiomerizmus (optikai izomerizmus)

A térbeli izomerizmus (sztereoizomerizmus) az azonos kémiai szerkezetű molekulák térbeli konfigurációjában mutatkozó különbségek eredményeként következik be. Ez a fajta izomer fel van osztva enantiomerizmus(optikai izomerizmus) és diasztereomerizmus.

Az enantiomerek (optikai izomerek, tükörizomerek) olyan anyagok optikai antipódjainak párjai, amelyek előjele ellentétes, és a fény polarizációs síkjának nagyságrendű elfordulása azonos az összes többi fizikai és kémiai tulajdonsággal (kivéve más optikailag aktív reakciókat) anyagok és fizikai tulajdonságok királis közegben). Az optikai antipódok megjelenésének szükséges és elegendő oka egy molekula és az alábbi C szimmetriacsoportok egyikének hozzárendelése n, D n, T, O, I (Kiralitás). Leggyakrabban aszimmetrikus szénatomról beszélünk, azaz négy különböző szubsztituenshez kötött atomról, például:

Más atomok is lehetnek aszimmetrikusak, például szilícium-, nitrogén-, foszfor-, kénatom. Az aszimmetrikus atom jelenléte nem az egyetlen oka az enantiomerizmusnak. Így léteznek optikai antipódszármazékok (IX) adamantán, ferrocén (X), 1,3-difenil-alénén (XI), 6,6 "-dinitro-2,2" -difénsav (XII). Az utolsó vegyület optikai aktivitásának oka az atropizomerizmus, vagyis a térbeli izomerizmus, amelyet az egyszerű kötés körüli forgás hiánya okoz. Az enantiomerizmus a fehérjék, a nukleinsavak, a hexagelicén (XIII) spirális konformációiban is megnyilvánul.

(R) -, (S) - optikai izomerek nómenklatúrája (elnevezési szabály)

A C abcd aszimmetrikus szénatomhoz kapcsolódó négy csoporthoz különböző szekvenciákat rendelnek a sorrendnek megfelelően: a> b> c> d. A legegyszerűbb esetben az elsőbbséget az aszimmetrikus szénatomhoz kapcsolódó atom sorszáma határozza meg: Br (35), Cl (17), S (16), O (8), N (7), C ( 6), H (1) ...

Például brómklór -ecetsavban:

Az aszimmetrikus szénatom szubsztituenseinek elsőbbsége a következő: Br (a), Cl (b), C COOH (c), H (d) csoport.

A butanol-2-ben az oxigén az elsődleges szubsztituens (a), a hidrogén a junior (d):

Meg kell oldani a CH 3 és CH 2 CH 3 szubsztituensek kérdését. Ebben az esetben a rangidőt a sorszám vagy a csoport többi atomjának száma határozza meg. A vezetés továbbra is az etilcsoportnál marad, mivel ebben az első C atom egy másik C (6) atomhoz és a többi H (1) atomhoz kötődik, míg a metilcsoportban a szén három H atomhoz kötődik 1. sorszámmal. a bonyolultabb esetek továbbra is összehasonlítják az összes atomot, amíg különböző sorozatszámú atomokhoz nem jutnak. Ha kettős vagy hármas kötés van, akkor a velük rendelkező atomok két, illetve három atomnak számítanak. Így a -COH csoport C (O, O, H), a -COOH csoport pedig C (O, O, OH); a karboxilcsoport idősebb, mint az aldehidcsoport, mivel három, 8 -as atomszámú atomot tartalmaz.

A D-glicerin-aldehidben az OH (a) csoport a legrégebbi, ezt követi a CHO (b), CH 2OH (c) és H (d):

A következő lépés annak meghatározása, hogy a csoportok elrendezése helyes, R (latin rectus) vagy bal, S (latin baljós). A megfelelő modell felé haladva úgy van irányítva, hogy a perspektivikus képletben szereplő junior csoport (d) alul legyen, majd felülről nézve a tetraéder és a (d) csoport árnyékolt felületén áthaladó tengely mentén. D-glicirrin-aldehid-csoportokban

az óramutató járásával megegyező forgás irányában helyezkednek el, ezért R-konfigurációval rendelkezik:

(R) -glicerin -aldehid

A D, L nómenklatúrával ellentétben az (R) - és (S) - izomerek megnevezése zárójelben található.

Diastereomerizmus

σ-diasztereomerizmus

A térbeli izomerek olyan kombinációi, amelyek nem alkotnak optikai antipód párost, diasztereomernek minősülnek. Különbséget kell tenni σ és π-diasztereomerek között. A σ-diasztereomerek különböznek egymástól a bennük lévő egyes királis elemek konfigurációjában. Tehát a diasztereomerek (+)-borkősav és mezo-borkősav, D-glükóz és D-mannóz, például:

A diasztereomerizmus egyes típusaihoz speciális megnevezéseket vezettek be, például treo- és eritroizomereket- ez két aszimmetrikus szénatommal és térrel rendelkező diasztereomerizmus, a szubsztituensek elrendezése ezeken az atomokon, amelyek a megfelelő treózra emlékeztetnek (a kapcsolódó szubsztituensek az ellenkező oldalon Fisher vetítési képleteiben) és az eritróz (helyettesek - az egyik oldalon):

Az eritro-izomereket, amelyek aszimmetrikus atomjai azonos szubsztituensekkel vannak összekötve, mezo-formáknak nevezzük. Más σ-diasztereomerekkel ellentétben ezek optikailag inaktívak, mivel két, ellentétes konfigurációjú aszimmetrikus középpontból származó fény polarizációs síkjának elforgatásához való hozzájárulást intramolekulárisan kompenzálják. Azokat a diasztereomereket, amelyek különböző aszimmetrikus atomok konfigurációjában különböznek egymástól, epimernek nevezzük, például:

Az "anomerek" kifejezés egy diasztereomer monoszacharid párra vonatkozik, amelyek a ciklikus formában lévő glikozidatom konfigurációjában különböznek, például az anomer α-D- és β-D-glükóz.

π-diasztereomerizmus (geometriai izomerizmus)

A π-diasztereomerek, más néven geometriai izomerek, különböznek egymástól a szubsztituensek térbeli elrendezése szerint a kettős kötés síkjához (leggyakrabban C = C és C = N) vagy a gyűrűhöz képest. Ide tartoznak például a maleinsav és a fumársav (XIV és XV képlet), (E)-és (Z) -benzaldoximok (XVI és XVII), cisz- és transz-1,2-dimetilciklopentánok (XVIII és XIX) .

Konformerek. Tautomerek

A jelenség elválaszthatatlanul kapcsolódik megfigyelésének hőmérsékleti viszonyaihoz. Így például a klór -ciklohexán szobahőmérsékleten két konformer egyensúlyi keveréke formájában létezik - a klóratom egyenlítői és tengelyirányú orientációjával:

Mínusz 150 ° C-on azonban megkülönböztethető egy egyedi a-forma, amely ilyen körülmények között stabil izomerként viselkedik.

Másrészt azok a vegyületek, amelyek normál körülmények között izomerek, a hőmérséklet emelkedésével egyensúlyban lévő tautomereknek bizonyulhatnak. Például az 1-bróm-propán és a 2-bróm-propán szerkezeti izomerek; azonban amikor a hőmérséklet 250 ° C-ra emelkedik, létrejön köztük a tautomerekre jellemző egyensúly.

Az izomerek, amelyek szobahőmérséklet alatti hőmérsékleten válnak egymásra, nem merev molekuláknak tekinthetők.

A konformerek létezését néha "rotációs izomerizmusnak" nevezik. A diének közül megkülönböztetünk s-cisz és s-transz izomereket, amelyek lényegében egy egyszerű (s-egyetlen) kötés körüli forgásból származó konformerek:

Az izomerizmus a koordinációs vegyületekre is jellemző. Tehát az izomer vegyületek, amelyek különböznek a ligandumok koordinációs módszerétől (ionizációs izomerizmus), például izomer:

SO 4 - és + Br -

Itt lényegében analógia áll fenn a szerves vegyületek szerkezeti izomerizmusával.

A kémiai átalakulásokat, amelyek eredményeként a szerkezeti izomerek egymásra alakulnak, izomerizációnak nevezzük. Az ilyen folyamatok elengedhetetlenek az iparban. Például a normál alkánok izomerizációját végezzük izoalkánokká a motor üzemanyagok oktánszámának növelése érdekében; A pentán izopentánná izomerizálódik, majd izoprénné dehidrogénezik. Az intramolekuláris átrendeződések szintén izomerizációnak számítanak, amelyek közül például nagy jelentőségű a ciklohexanon -oxim átalakítása kaprolaktámmá, amely a nylon előállításának alapanyaga.

Az enantiomerek egymás közötti átalakításának folyamatát racemizációnak nevezik: az optikai aktivitás eltűnéséhez vezet ( -) - és (+) - formák ekvimoláris keverékének, azaz racemát képződésének eredményeként. A diasztereomerek egymás közötti átalakulása olyan keverék kialakulásához vezet, amelyben termodinamikailag stabilabb forma érvényesül. A π-diasztereomerek esetében általában a transz forma. A konformációs izomerek kölcsönös átalakítását konformációs egyensúlynak nevezzük.

Az izomerizmus jelensége nagyban hozzájárul az ismert (és még inkább a potenciálisan lehetséges) vegyületek számának növekedéséhez. Tehát a szerkezetileg izomer decil -alkoholok lehetséges száma több mint 500 (ezek közül körülbelül 70 ismert), több mint 1500 szóköz, izomer van.

Az izomerizmus problémáinak elméleti mérlegelésében a topológiai módszerek egyre inkább elterjednek; matematikai képleteket vezetnek le az izomerek számának kiszámításához. A terek, a különböző típusú izomerek kijelölésére egy sztereokémiai nómenklatúrát dolgoztak ki, amelyet az IUPAC kémiai nómenklatúra szabályainak E. szakaszában gyűjtöttünk össze.

Irodalom

Fizer L., Fizer M., Szerves kémia. Haladó tanfolyam. 1. kötet sáv angolból, szerk. A kémiai tudományok doktora NS. Wolfson. Szerk. "Kémia". M., 1969.
Palm VA, Bevezetés az elméleti szerves kémiába, M., 1974;
Sokolov V. I., Bevezetés az elméleti sztereokémiába, M., 1979;
Slanina 3., Az izomerizmus jelenségének elméleti vonatkozásai a kémiában, ford. cseh., M., 1984;
Potapov V. M., sztereokémia M., 1988.