Пространственная изомерия
геометрическая – обусловлена различным расположением заместителей вокруг двойных связей или относительно плоскости циклов).
|
б |
|
|---|---|---|
|
|
|
утен-2-диовая
кислота
транс-форма (фумаровая кислота) |
цис-форма (малеиновая кислота) |
Это конфигурационные изомеры, которые не могут быть превращены друг в друга без разрыва ковалентных связей.
Оптическая изомерия
Стереоизомерия связана с различным расположением в пространстве атомов и атомных групп вокруг асимметрического углеродного атома.
Асимметрический атом углерода – это углерод, все четыре валентности которого замещены различными заместителями.
Хиральность – свойство предмета быть неидентичным своему зеркальному отображению (от греч. cheir – рука). Молекулы тоже могут быть хиральными и ахиральными.
Простейший случай хиральности – наличие в молекуле центра хиральности, которым является асимметрический атом углерода.
Вследствие хиральности некоторые молекулы существуют в виде пары стереоизомеров – энантиомеров.
Энантиомеры – это стереоизомеры, относящиеся друг к другу как предмет и его зеркальное отражение, различные по абсолютной и относительной конфигурации, биологическим свойствам, но обладающие одинаковыми физическими и химическими свойствами.
Конфигурационный стандарт – глицериновый альдегид
-
Стереохимическая формула
Углеродная цепь расположена сверху вниз
(наверху старшая группа)
Горизонтальные связи выходят вперед из плоскости чертежа, а вертикальные – назад за плоскость чертежа
Формулы Фишера
Перестановка двух заместителей изменяет конфигурацию молекулы на противоположную
Энантиомеры отличаются противоположными знаками оптической активности, которая проявляется в способности вещества вращать плоскость поляризованного света.
Так, при прохождении плоскополяризованного света через раствор одного энантиомера происходит отклонение плоскости поляризации влево, другого – вправо на тот же по величине угол – α (удельное вращение).
Левое вращение обозначается знаком (-), правое – знаком (+), а энантиомеры называют соответственно лево- и правовращающими.
Каждое соединение, существующее в виде двух оптических энантиомеров, может иметь и третью, оптически неактивную форму – рацемат.
Рацемат – равномолекулярная смесь двух энантиомеров, когда левое вращение одного энантиомера полностью компенсируется правым вращением другого.
Если в органической молекуле содержится не один ассиметрический атом углерода, а несколько, то наряду с существованием энантиомеров, появляются уже и диастереомеры. (Если в молекуле n ассиметрических атомов углерода, то существуют 2n конфигурационных изомеров или 2n-1 пар энантиомеров).
Диастереомеры – это стереоизомеры, не являющиеся зеркальным отражением один другого и имеющие различные физические, химические и биологические свойства.
Например: 2 амино-3-гидроксибутановая кислота (треонин)
Поворотная изомерия (или конформационная)
Характерна для веществ с sp3-гибридными атомами С, соединенных σ-связью, относительно которой возможно свободное вращение.
Для изображения конформационных изомеров на плоскости используют проекции Ньюмена.
Взаимное расположение заместителей при вращении их вдоль C–C связи харакетризуется углом поворота относительно друг друга. В зависимости от угла возникают различные конформации, превращающиеся друг в друга.
Конформации 1,2 – дихлорэтана
заслоненная (атомные группы у соседних атомов располагаются одна за другой) Emax |
заторможенная (атомные группы максимально удалены друг от друга) Emin |
