2. Строение органических соединений Различные виды изомерии

Изомеры	Структурные (изомеры строения)		углеродного скелета
			положения кратной связи
			положения функциональной группы
			межклассовые (функциональных групп)
	Пространственные стереоизомеры	Конформации*	заслоненная
			заторможенная		гош
					анти
		Конфигура- ционные	Энантиомеры	D
				L
			Диастереомеры	p-диастереомеры (цис-транс относительно плоскости p-связи)
				s-диастерео- меры	цис-транс относительно плоскости цикла
					соединения, имеющие более 1-го асим- метрического атома

^*Конформации можно считать изомерами (конформерами), только если они достаточно медленно превращаются друг в друга и могут быть разделены.

2.1. Пространственное строение органических соединений

Пространственное строение молекулы — взаимное расположение атомов и атомных групп в пространстве.

Стереохимическая формула — способ изображения пространственного строения молекулы на плоскости.

— связь, лежащая в плоскости чертежа,

— связь, выходящая вперед из плоскости чертежа

— связь, уходящая назад за плоскость чертежа

Конформации — формы молекул, возникающие в результате поворота одной части молекулы относительно другой вокруг σ-связи.

Среди большого числа возможных конформаций выделяют менее устойчивые (заслоненные) и более устойчивые (заторможенные). Из заслоненных конформаций наименее устойчивы те, в которых наиболее сближены объемные атомы ид группы атомов. Из заторможенных наиболее устойчивы те, в которых объемные атомы или группы атомов наиболее удалены друг от друга (анти), или те, в которых возможно образование внутримолекулярных водородных связей (гош).

Некоторые конформации 1,2-дихлороэтана:

стереохимические

формулы

формулы Ньюмена

заслоненная скошенная (гош) анти

заторможенные

Конфигурационные изомеры

Конфигурация молекулы — взаимное расположение атомов и атомных групп в пространстве без учета возможных конформаций.

Хиральность — свойство предмета не совпадать со своим зеркальным отображением.

Асимметрический атом углерода (хиральный центр) — атом углерода, связанный с четырьмя различными атомами или атомными группами.

Энантиомеры (зеркальные изомеры, оптические антиподы) — пространственные изомеры, отличающиеся друг от друга, как предмет и его зеркальное отображение.

Пример: 2,3-Дигидроксипропаналь (глицериновый альдегид)

• — асимметрический

атом углерода

энантиомеры

В обычных условиях энантиомеры не различаются по физическим и химическим свойствам. Оптически активны.

Оптическая активность — свойство вещества изменять плоскость поляризации плоскополяризованного света.

Формулы Фишера

Асимметрический атом углерода находится на пересечении вертикальной и горизонтальной черты. Горизонтальные линии соответствуют связям, направленным вперед из плоскости чертежа; вертикальные — связям, направленным назад за плоскость чертежа.

формулы Фишера соответствующие стереохимические формулы

Правила обращения с формулами Фишера:

— поворот на 90^о приводит к формуле другого изомера, поворот на 180^о не изменяет строение вещества.

— перемена местами двух любых заместителей (одна перестановка) также приводит к формуле другого изомера, две перестановки не изменяют строение вещества.

Определение D или L-конфигурации:

— записать формулу Фишера так, чтобы углеродная цепь располагалась сверху вниз (наиболее окисленный атом углерода находится сверху).

— если функциональная группа окажется справа, то это D-изомер, если слева — L-изомер.

L-глицериновый альдегид D-глицериновый альдегид

Диастереомеры — незеркальные пространственные изомеры

Примеры:

бутен-2 1,3-диметициклобутан

цис

транс

π-диастереомеры σ-диастереомеры

(относительно плоскости π-связи) (относительно плоскости цикла)

Диастереомеры различаются по своим физическим и химическим свойствам.

Соединения с несколькими хиральными центрами

Если молекула вещества содержит n асимметрических атомов углерода, число возможных пространственных изомеров этого вещества равно 2ⁿ (2^n-1 пар энантиомеров).

Пример: аминокислота треонин