Лекция 2 пространственное строение органических молекул. Стереоизомерия.

Структура молекулы – определенная последовательность соединения атомов в молекуле и характер их связей.

Конфигурация молекулы – фиксированное расположение в пространстве заместителей вокруг стерических центров.

Конформации молекулы – различные пространственные формы молекулы, возникающие при изменении относительной ориентации отдельных ее частей в результате внутреннего вращения атомов вокруг простых связей.

Виды изомерии.

Энантиомерия – вид стереоизомерии, характеризующейся наличием энантиомеров, т.е. изомеров, относящихся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Хиральность (гр. cheir – рука) – несовместимость молекулы со своим зеркальным изображением.

Способы установления хиральности молекулы.

1. Построение модели молекулы (1) и модели ее зеркального изображения (2). Молекула хиральна, если модели не полностью совмещаются.

Молекула хиральна

2. Использование элементов симметрии.

Молекула хиральна, если отсутствуют плоскость и центр симметрии. Ось симметрии может быть.

Плоскость симметрии – это воображаемая плоскость, которая рассекает объект на две зеркально противоположные половины.

Центр симметрии – это точка, относительно которой на прямой, проходящей через нее, можно встретить тождественные точки на одном и том же расстоянии.

Молекула ахиральна Молекула хиральна Плоскость симметрии – молекула ахиральна

Схемы зеркальных изомеров производных дифенила

3. Наличие хиральных центров.

Хиральный центр – sp³-гибридизованный атом (C, N, Si, P) с четырьмя разными лигандами.

Асимметрический атом углерода – хиральный атом, т.е. sp³-гибридизованный с четырьмя разными партнерами. В структурной формуле обозначается С*.

2-аминопропановая кислота

Способы изображения конфигурации.

1. Стереохимические формулы в клиновидной записи.

2. Проекционные формулы Фишера l-молочной кислоты.

Способы преобразования проекционных формул.

1. Формулы можно вращать в плоскости чертежа на 180^о.

2. Произвести четное число перестановок заместителей у хирального центра.

3. Вращение трех заместителей по часовой или против часовой стрелки, не затрагивая четвертый.

Проекция (2) – стандартная проекция Фишера: у нее атомы углерода на вертикальной линии со старшей функцией наверху, неуглеродные заместители – на горизонтальной линии. В точках пересечения С*; символ атома углерода не пишется. В стандартной проекции выделяется стереохимический колюч – хиральный атом с не углеводородными заместителями (берется в рамку), который определяет принадлежность изомера к D- или L-стереохимическому ряду. Стереохимический ключ у моносахаридов - асимметрический атом углевода, наиболее удаленный от карбонильной группы. У α-гидрокси- и α-аминокислот стереохимический ключ – асимметрический атом углерода в α-положении.