Лекция № 17. Гидроксикислоты Пространственное строение органических молекул

Стереоизомерия – вид изомерии, при которой связанный с различным расположением атомов в пространстве. Стереоизомеры – изомеры, имеющие одинаковое строение, но разное расположение в пространстве. Стереоизомеры делятся на конформационные (заслоненные, заторможенные) и конфигурационные отличающиеся расположением атомов и атомных групп в пространстве. Конфигурационные изомеры, в отличие от конформационных не способны превращаться в друг в друга. Эти превращения могут происходить в результате химических реакций. Конфигурационные изомеры делятся на 2 основных типа – энантиомеры и диастереомеры.

Энантиомеры – это стереоизомеры, относящиеся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

В виде энантиомеров могут существовать только хиральные молекулы.

Хиральность – свойство быть несовместимым со своим зеркальным изображением. Для хиральных молекул характерно наличие одного или более центров хиральности. В ка-честве центра хиральности выступает асимметричный атом углерода – атом связанный с четырьмя различными заместителями.

Энантиомеры обладают одинаковыми физическими и химическими свойствами (t кипения, t плавления, ρ, растворимость). Отличаются они противоположным знаком оптической активности – способность вращать плотность поляризованного света. Один из энантиомеров вращает плотность поляризуемого света влево (-), другие вправо (+).

Каждое соединение, существующее в виде 2-х пространственных оптически активных изомеров (энантиомеров) может иметь и третью оптически неактивную форму называется рацематом – равномолекулярная смесь двух энантиомеров.

Для изображения конфигурации стереоизомеров широко используются - проекционные формулы Фишера. Рассмотрим построение проекционных формул на примере глицеринового альдегида:

О

С – С*Н- СН₂ОН

Н

ОН

Содержится 1 асимметричный атом «С» и имеет 2 пространственных изомера 2ⁿ n – число асимметричных атомов. ОН – справо (D), OH – слево (L).

СОН СОН

Н ОН НО Н

СН₂ОН СН₂ОН

D (+) глицериновый альдегид L (-) глицериновый альдегид

Глицериновый альдегид используют в качестве конфигурационного стандарта.

COOH COOH

H OH HO H

CH₃ CH₃

D (-) молочная L (+) молочная

Путем такого сравнения определяют относительную конфигурацию. Знак вращения + или – определяют с помощью поляриметра.

Диастереомерия

Стереомеры, не являющие энантиомерами называются диастереомерами.

В отличие от энантиомеров они обладают заметным различием в физических и химических свойствах.

Диастереомеры делятся на δ и π – диастереомеры.

δ – диастереомеры – изомеры существующие в молекулах с 2-мя и более центрами хиральности. Число стереомеров определяют по формуле 2ⁿ n – число асимметричных атомов «С».

Например в молекуле 2. 3, 4 - тригидроксибутаналь

Н

О

С – С*Н- С*Н – СН – четыре пространственных изомера

Н

ОН ОН ОН

СНО СНО СНО СНО

Н ОН НО Н НО Н Н ОН

Н ОН НО Н Н ОН НО Н

СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН

D – эритроза L – эритроза D – треоза L- треоза

I II III IV

Данное соединение представлено двумя парами энантиомеров.

D – эритроза (I) не является зеркальным изображением стереоизомеров III и IV, поэтому D – эритроза (I) и D – треоза (III), а также D – эритроза (I) и L – треоза (IV) представляют собой пары диастереомеров.

Такие диастереомеры называются δ – диастереомерами, так как в них заместители связаны с центрами хиральности δ – связями. У δ диастереомеров конфигурация одного центра хиральности одинаковы. Другого противоположны.

Винные кислоты НООС – С*Н- С*Н – СООН

ОН ОН

2ⁿ = 4-cтереомеры