Ижил нэгдлийн изомерууд холбогдсон тохиолдолд гарч ирдэг орлуулагчдын янз бүрийн зохицуулалттай тодорхойтөв, орон зайд таарахгүй. Алифатик деривативуудын хувьд изомеризм нь sp 3 эрлийз нүүрстөрөгчийн атомын стереохимийн шинж чанартай холбоотой байдаг.

18-р зууны төгсгөлд Ле Бел хүртэл нүүрстөрөгчийн атомын тетраэдр бүтцийг санал болгосон. Нүүрстөрөгчийн атом холбогдсон тохиолдолд дөрвөн өөрорлуулагчид бие биенийхээ толин тусгал дүрс болох 2 изомер оршин тогтнох боломжтой болно.

Бүх төрлийн орлуулагчийг агуулсан нүүрстөрөгчийн атомыг нэрлэдэг тэгш бусэсвэл хиралтөв ("хирос" - гар).

Ирээдүйтэй томъёоны жишээг харцгаая.

I ба II стереоизомер нь орон зайн хувьд үл нийцэх ба антипод буюу оптик изомер ( энантиомерууд, стереомер).

Фишерийн төсөөллийн томьёо

Өөр хавтгайд ирээдүйтэй томьёог авч үзье.

Хуудасны хавтгайд тэгш бус төвийг (нүүрстөрөгчийн атом) байрлуулцгаая; орлогч нар аТэгээд бхуудасны хавтгайн ард ( -аасажиглагч); орлогч нар еТэгээд гхуудасны хавтгай дээрх ( илүү ойражиглагч) - ажиглагчийн харцны чиглэлийг харуулсан сумны дагуу. Бид хирал төвтэй харилцах перпендикуляр чиглэлийг олж авдаг. Энэхүү изомерын бүтцийг Фишерийн проекцын томъёо гэж нэрлэдэг.

Тиймээс Фишерийн проекцын томъёонд хэвтээ байрлалтай орлуулагчид нь ажиглагч руу, босоо чиглэлд - хуудасны хавтгайгаас цааш чиглэгддэг.

Проекцын томъёог бүтээхдээ хамгийн их хэмжээний орлуулагчийг босоо байдлаар байрлуулна. Хэрэв орлуулагч нь үндсэн гинжтэй холбоогүй атом эсвэл жижиг бүлгүүд байвал тэдгээрийг хэвтээ байдлаар байрлуулна. 2-бромобутаны хувьд

Хоёр байна антипод:

Энантиомерууд, антиподууд, стереомерууд нь шинж чанараараа бараг ялгагдахгүй (буцлах цэг, хайлах цэг гэх мэт), мөн ижил төстэй термодинамик тогтмолуудтай байдаг. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь ялгаатай:

4) - хатуу антиподууд талсжиж бие биентэйгээ толин тусгал мэт талст үүсгэдэг, гэхдээ орон зайд тохирохгүй.

5) - антиподууд нь туйлширсан гэрлийн хавтгайг ижил өнцгөөр эргүүлдэг, гэхдээ өөр өөр чиглэлд. Хэрэв гэрлийн эргэлтийн өнцөг эерэг (цагийн зүүний дагуу) байвал антиподыг декстроротатор гэж нэрлэдэг бол сөрөг (цагийн зүүний эсрэг) бол зүүн гар гэж нэрлэдэг.

Хавтгай туйлширсан гэрлийн оптик эргэлтийн өнцгийг [ α Д]. Хэрэв [ α Д]= -31.2°, дараа нь зүүн гар талын антиподыг судалсан.

Поляриметрийн төхөөрөмж

Туйлширсан гэрлийн хавтгайг эргүүлэх чадвартай бодисыг оптик идэвхтэй эсвэл оптик идэвхтэй гэж нэрлэдэг.

1:1 харьцаатай хоёр энантиомерын холимог нь туйлширсан гэрлийн хавтгайг эргүүлдэггүй бөгөөд рацемик хольцыг рацемат гэж нэрлэдэг.

Хэрэв хольцын нэг антипод нөгөөгөөсөө давамгайлж байвал бид түүний оптик цэвэр байдлын тухай ярьдаг (ee). Энэ нь хольц дахь энантиомеруудын агууламжийн зөрүүгээр тооцоологддог.

II - 30%, ee=70 – 30 = 40 (%)

Хоёрдогч ба гуравдагч аминуудмөн оптик идэвхжилтэй байж болно. Дөрөв дэх орлуулагч нь азотын атом дээрх ганц хос электрон юм.

5.4.1 Диастереомер

Диастереометр нь бодисын шинж чанарт илүү ихээр нөлөөлдөг үзэгдэл бөгөөд нэгдэлд хоёр ба түүнээс дээш тэгш бус төвүүд байгаа тохиолдолд ажиглагддаг. Жишээлбэл:

4-хлоропентанол-2

Холболтын бүх боломжит антиподуудыг дүрсэлцгээе (I-IV):

Антипод биш ижил нэгдлийн оптик изомеруудыг (стереоизомер) диастереомер гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл, I ба III, I ба IV, II ба III, II ба IV хос изомерууд нь диастереомерийн хосууд юм. Изомеруудын тоог дараах томъёогоор тооцоолно: q = 2 n, энд

q нь стереоизомеруудын нийт тоо,

n нь тэгш бус төвүүдийн тоо (C*).

Жишээлбэл, глюкоз нь 4 хирал төвтэй, дараа нь q = 2 4 = 16 (D-глюкоз - 8 изомер, L-глюкоз - 8 изомер).

D-глюкоз

Байгальд нэгдэл дэх тэгш бус атомууд ижил орчинтой байх тохиолдол байдаг. Энэ нь антиподын тал хувь нь оптик идэвхгүй болоход хүргэдэг.

дарсны хүчил

å α =0 å α =0 å α =2α å α =-2α

мезоформ

Мезо хэлбэр нь оптик идэвхгүй бодисын дотоод тэгш хэмийн улмаас үүсдэг оптик идэвхгүй хэлбэр юм.

Антиподуудаас ялгаатай нь диастереомерууд нь буцалгах цэг, нягтрал (d 4 20), хугарлын индекс (n 4 20) гэх мэт ялгаатай байдаг.

ОПТИК ИЗОМЕРИЗМ. Америкийн нэгэн сэтгүүлийн 1996 оны 6-р сарын дугаарт химийн боловсролд зориулсан "Молекул толинд харагдах үед" нийтлэлийн ер бусын гарчиг байв.(Химийн боловсролын сэтгүүл).Мөн энэ дугаарын хавтасны эхний хуудсан дээр бас ер бусын зураг байсан. Сайхан ааштай сүүлээ сэгсэрч байсан нохойн тал дээр пеницилламины бүтцийн томъёо байв. Нохой толинд харвал тэндээс нүцгэн соёотой амтай, үс нь үсээ урсгасан аймшигт араатан түүн рүү харав. Араатны хажуу тал дээр эхнийх нь толин тусгал дүрстэй ижил бүтцийн томъёог дүрсэлсэн байв. Яг үнэндээ ижил бодис яагаад ийм өөр дүр төрхтэй байдаг вэ? Үүнийг зарим химийн нэгдлүүдийн тусгай шинж чанараар тайлбарладаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн оптик үйл ажиллагаатай нягт холбоотой байдаг.Гэрлийн туйлшрал ба оптик идэвхжил. 19-р зууны эхэн үед. Английн физикч, одон орон судлаач, эмчТомас Янггэрлийг долгион гэж үзэж болохыг харуулсан. Францын физикчАвгустин Френелгэрлийн долгион нь хөндлөн байдаг гэдгийг тогтоосон: тэдгээрийн чичиргээ нь хөдөлгөөний чиглэлд перпендикуляр үүсдэг (усны гадаргуу дээрх долгион шиг: долгион урагшаа урсаж, усан дээрх хөвөгч нь дээш доош хэлбэлздэг). 20-р зуунд аль хэдийн. Гэрэл нь радио долгион шиг цахилгаан соронзон долгион бөгөөд зөвхөн гэрлийн долгионы урт нь хамаагүй богино байдаг нь тогтоогдсон. "Цахилгаан соронзон" гэсэн нэр томъёо нь гэрэл нь далайн гадаргуу дээрх долгион шиг үе үе хэлбэлздэг цахилгаан ба соронзон оронтой гэсэн үг юм. Одоо бид зөвхөн цахилгаан талбайн хэлбэлзлийг сонирхож байна. Эдгээр чичиргээ нь санамсаргүй байдлаар үүсдэггүй, зөвхөн гэрлийн цацрагийн чиглэлд перпендикуляр байдаг. Энгийн гэрэлд (жишээлбэл, нарны гэрэл, улайсдаг чийдэн) чичиргээ бүх чиглэлд санамсаргүй байдлаар тохиолддог. Гэхдээ өнгөрсний дараатурмалин эсвэл Исландын шөрмөс гэх мэт зарим талстуудаар (тунгалаг төрөл бүрийн кальцит CaCO) 3 ), гэрэл нь онцгой шинж чанарыг олж авдаг: болор нь тодорхой хавтгайд байрлахаас бусад цахилгаан талбайн бүх чичиргээг "тасалж" байдаг. Дүрслэн хэлэхэд ийм гэрлийн цацраг нь хоёр хурц сахлын хутганы хоорондох нарийн завсраар татсан ноосон утастай адил юм.

Францын физикч

Этьен Луис МалусГэрэл нь "хойд" ба "өмнөд" гэсэн хоёр туйлтай бөөмсөөс бүрддэг гэж үздэг бөгөөд Исландын жигүүрээр дамжсан гэрэлд бүх туйл нь нэг чиглэлд эргэдэг. Тиймээс тэр ийм гэрлийг туйлширсан гэж нэрлэсэн. Шил гэх мэт гялалзсан диэлектрик гадаргуугаас тодорхой өнцгөөр тусах эсвэл хугарч гэрэл хэсэгчлэн туйлширдаг болохыг олж мэдсэн. Малусын онол батлагдаагүй ч нэр нь үлджээ. Хүний нүд нь энгийн гэрлийг туйлширсан гэрлээс ялгаж чаддаггүй, гэхдээ үүнийг энгийн оптик хэрэгслийн тусламжтайгаар хялбархан хийж болно: туйлшируулагч; Жишээлбэл, гэрэл зурагчид ашигладаг: туйлшруулагч шүүлтүүр нь усны гадаргуугаас гэрэл тусах үед гэрэл зураг дээрх хурц гэрлийг арилгахад тусалдаг.

Зарим бодисоор туйлширсан гэрэл өнгөрөхөд нэгэн сонирхолтой үзэгдэл гарч ирдэг: хэлбэлздэг цахилгаан талбайн "сумнууд" байрладаг хавтгай нь цацрагийн дагуух тэнхлэгийг аажмаар эргэдэг. Энэ үзэгдлийг 1811 онд Францын физикч анх нээжээ.

Франсуа Доминик Арагокварцын талстуудад . Байгалийн кварцын талстууд нь жигд бус, тэгш бус бүтэцтэй бөгөөд тэдгээр нь толин тусгал дүрсээс биет шиг хэлбэр дүрсээрээ ялгаатай хоёр төрөлтэй. Эдгээр талстууд нь гэрлийн туйлшралын хавтгайг эсрэг чиглэлд эргүүлдэг; тэднийг баруун, зүүн гар гэж нэрлэдэг байв.

1815 онд Францын өөр нэг физикч

Жан Батист БиоГерманы физикч Томас Зейбек зарим органик бодисууд (жишээлбэл, элсэн чихэр эсвэл turpentine) нь зөвхөн талст төлөвт төдийгүй шингэн, ууссан, тэр ч байтугай хийн төлөвт ийм шинж чанартай болохыг олж мэдсэн. Тиймээс оптик идэвхжил нь талстуудын тэгш бус байдал төдийгүй молекулуудын үл мэдэгдэх шинж чанартай холбоотой байж болох нь батлагдсан. Талстуудын нэгэн адил зарим химийн нэгдлүүд нь баруун ба зүүн гартай сортуудын аль алиных нь хэлбэрээр байж болох бөгөөд хамгийн нарийн химийн шинжилгээгээр тэдгээрийн хооронд ямар ч ялгаа илрээгүй байна! Үнэн хэрэгтээ энэ нь оптик изомеризм гэж нэрлэгддэг шинэ төрлийн изомеризм байв. Баруун болон зүүн гартай хүмүүсээс гадна гурав дахь төрлийн изомерууд байдаг - оптик идэвхгүй байдаг. Үүнийг 1830 онд Германы алдарт химич нээсэнЖонс Жейкоб Берзелиусусан үзмийн (дигидроксисуцин) хүчил HOOCCH(OH)CH(OH)COOH-ийн жишээг ашиглан: энэ хүчил нь оптикийн хувьд идэвхгүй бөгөөд яг ижил найрлагатай дарсны хүчил нь уусмал дахь зөв эргэлттэй байдаг. Хожим нь байгальд байдаггүй декстророторын хүчлийн антипод болох "зүүн гарт" дарсны хүчил мөн нээгдэв.

Оптик изомеруудыг туйлшралын хавтгайн эргэлтийн өнцгийг хэмждэг төхөөрөмж - поляриметр ашиглан ялгаж болно. Уусмалын хувьд энэ өнцөг нь давхаргын зузаан ба оптик идэвхтэй бодисын концентрацаас шугаман хамааралтай (Биогийн хууль). Өөр өөр бодисын хувьд оптик идэвхжил нь маш өргөн хязгаарт өөр өөр байж болно. Тиймээс янз бүрийн амин хүчлүүдийн усан уусмалын хувьд 25

° C тодорхой үйл ажиллагаа (үүнийг [ гэж тэмдэглэсэн. a] D 589 нм долгионы урттай гэрлийн хувьд 1 г/мл, давхаргын зузаан 10 см) хэмжигдэхдээ 232-тай тэнцүү байна.° цистиний хувьд 86.2° пролины хувьд 11.0лейцин нь °, аланин нь +1.8 °, лизин нь +13.5 °, +33.2 °. аспарагины хувьд. Орчин үеийн поляриметрүүд нь оптик эргэлтийг маш өндөр нарийвчлалтайгаар (0.001 хүртэл) хэмжих боломжийг олгодог.° ). Ийм хэмжилт нь оптик идэвхтэй бодисын концентрацийг, жишээлбэл, түүхий бүтээгдэхүүнээс эхлээд баяжуулсан уусмал, моласс хүртэлх бүх үе шатанд уусмал дахь элсэн чихрийн агууламжийг хурдан бөгөөд үнэн зөв тодорхойлох боломжийг олгодог.Пастерийн нээлт. Физикчид талстуудын оптик үйл ажиллагааг тэдгээрийн тэгш бус байдалтай холбосон; бүрэн тэгш хэмтэй талстууд, жишээлбэл, ширээний давсны куб талстууд нь оптик идэвхгүй байдаг. Молекулуудын оптик идэвхжилийн шалтгаан нь удаан хугацааны туршид бүрэн нууцлаг хэвээр байв. Энэ үзэгдлийг тодруулсан анхны нээлтийг 1848 онд хэн ч хийсэнгүйдараа нь үл мэдэгдэхЛуис Пастер. Пастер оюутан байхдаа физикч Ж.Б.Биот, Францын нэрт химич нарын удирдлаган дор ажиллаж, хими, талстографийг сонирхож байв.Жан Батист Дюма. Парисын Экол Нормаль дээд сургуулийг төгсөөд залуу (тэр дөнгөж 26 настай) Пастер Антуан Балард лаборантаар ажиллаж байжээ. Балард аль хэдийн алдартай химич байсан бөгөөд 22 жилийн өмнө бромын шинэ элементийг нээсэн гэдгээрээ алдартай болсон. Тэрээр туслахдаа талстографийн тухай сэдвийг өгсөн бөгөөд энэ нь гайхалтай нээлт болно гэж хүлээгээгүй.

Судалгааны явцад Пастер усан үзмийн хүчлийн С натрийн хүчлийн давсыг гаргаж авсан

4H5O6 Na, уусмалыг аммиакаар ханаж, усыг аажмаар ууршуулж, натри-аммонийн давсны үзэсгэлэнтэй призмийн талстыг олж авна. 4 H 3 O 6 NaNH 4 . Эдгээр талстууд тэгш хэмтэй бус болж, зарим нь бусдын толин тусгал шиг байв: талстуудын тал хувь нь баруун талдаа нэг онцлог нүүртэй, бусад нь зүүн талд нь нэг нүүртэй байв. Томруулдаг шил, хясаагаар зэвсэглэсэн Пастер талстуудыг хоёр овоолго болгон тусгаарлав. Тэдний таамаглаж байсанчлан шийдэл нь эсрэг талын оптик эргэлттэй байв. Пастер үүгээр зогссонгүй. Уусмал бүрээс анхны хүчлийг (идэвхгүй байсан) тусгаарлав. Нэг уусмал нь сайн мэддэг декстроротатор дарсын хүчил, нөгөө нь ижил хүчил боловч зүүн тийш эргэлддэг болох нь түүний гайхшралыг төсөөлөөд үз дээ!

Гэрчүүдийн дурсамж тэр мөчид залуу эрдэмтний гайхалтай мэдрэлийн догдлолыг гэрчилдэг; Пастер юу хийж чадсанаа ухаарч, лабораториос гүйж очоод физикийн өрөөнд лаборанттай таарч, түүн рүү гүйж очоод тэврэн: "Би сая нэг гайхалтай нээлт хийлээ!" Гэж хэлэв. Энэ нь удаан хугацааны туршид мэдэгдэж байсан идэвхгүй усан үзмийн хүчил нь зүгээр л ижил хэмжээний "баруун" дарсны хүчил ба өмнө нь үл мэдэгдэх "зүүн" хоёрын холимог юм. Ийм учраас хольц нь оптик идэвхжилгүй байдаг. Ийм хольцын хувьд racemate хэмээх нэрийг ашиглаж эхэлсэн (Латин ракемусын усан үзэмнээс). Пастерийн олж авсан дарсны хүчлийн хоёр антиподыг энантиомер гэж нэрлэдэг (Грекийн enantios эсрэг). Пастер тэдний тэмдэглэгээг L- ба D-изомерууд (Лаевус зүүн, Декстер баруун гэсэн латин үгнээс) гэж танилцуулсан. Дараа нь Германы химич

Эмил ФишерЭдгээр тэмдэглэгээг хамгийн энгийн оптик идэвхтэй бодисын нэг болох глицеральдегид OHCH-ийн хоёр энантиомерын бүтэцтэй холбосон. 2 CH(OH)CNO. 1956 онд Английн химич Роберт Кан, Кристофер Инголд, Швейцарийн химич нарын санал болгосноорВладимир Прелогоптик изомеруудын хувьд S (Латин нүцгэн зүүнээс) ба R (Латин rectus баруун) тэмдэглэгээг нэвтрүүлсэн; Ракематыг RS тэмдгээр тэмдэглэнэ. Гэсэн хэдий ч уламжлал ёсоор хуучин тэмдэглэгээг өргөн ашигладаг (жишээлбэл, нүүрс ус, амин хүчлийн хувьд). Эдгээр үсэг нь зөвхөн молекулын бүтцийг (химийн тодорхой бүлгүүдийн баруун гарт эсвэл "зүүн гартай" зохион байгуулалт) зааж өгдөг бөгөөд оптик эргэлтийн чиглэлтэй холбоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй; Сүүлийнх нь нэмэх ба хасах тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг, жишээлбэл, D () - фруктоз, D (+) - глюкоз.

Пастер "гарын авлагын арга" -аас гадна рацематыг хоёр антипод болгон хуваах өөр хоёр аргыг нээсэн. Биохимийн арга нь зарим бичил биетний зөвхөн нэг изомерыг өөртөө шингээх сонгомол чадвар дээр суурилдаг. Жишээлбэл, мөөгөнцрийн мөөгөнцөр

Penicillium glaucum , усан үзмийн хүчил эсвэл түүний давсны шингэрүүлсэн уусмал дээр ургаж, зөвхөн баруун талын изомерыг "иддэг" бөгөөд зүүн хэсэг нь өөрчлөгдөхгүй.

Рацематыг ялгах гурав дахь арга нь цэвэр химийн бодис байв. Гэхдээ энэ нь рацемик хольцтой харьцахдаа зөвхөн нэг энантиомерыг "сонгодог" оптик идэвхтэй бодистой байх шаардлагатай байв. Жишээлбэл, оптик идэвхтэй органик суурь нь усан үзмийн хүчилтэй оптик идэвхтэй давсыг өгч, үүнээс дарсны хүчлийн харгалзах энантиомерыг ялгаж авах боломжтой байв.

Оптик изомеризмын онол. Оптик идэвхгүй нэгдлийг антипод - энантиомер болгон "хуваах" боломжтойг нотолсон Пастерийн ажил эхлээд олон химичдэд үл итгэх байдлыг төрүүлсэн. Биот өөрөө хүртэл туршилтаа биечлэн давтаж, Пастерийн зөв гэдэгт итгэлтэй байх хүртэл туслахдаа итгээгүй. Пастерийн энэ болон дараагийн бүтээлүүд нь химичүүдийн анхаарлыг ихэд татав. Удалгүй Жозеф Ле Бел Пастерийн гурав дахь аргыг ашиглан хэд хэдэн спиртийг оптик идэвхтэй антипод болгон хуваажээ. Иоганн Вислиценус хоёр сүүн хүчил байгааг тогтоожээ: исгэлэн сүүнд үүсдэг оптик идэвхгүй (исгэх сүүн хүчил) ба ажиллаж буй булчинд (сүүн хүчил) илэрдэг декстроротатор. Ижил төстэй жишээнүүд улам олон болж, шаардлагатай байсанантиподуудын молекулууд бие биенээсээ хэрхэн ялгаатай болохыг тайлбарладаг онол. Энэ онолыг Голландын залуу эрдэмтэн бүтээжээВант Хофф. Энэ онолын дагуу молекулууд нь талстууд шиг бие биенийхээ толин тусгал дүрс болох "баруун гартай" ба "зүүн гартай" байж болно. Хамгийн энгийн жишээ нь энэ байлаа. Органик нэгдлүүд дэх нүүрстөрөгчийн атом нь тетравалент бөгөөд үүнээс дөрвөн химийн холбоо нь тетраэдрийн орой руу ижил өнцгөөр чиглэгддэг. Хэрэв тетраэдрийн орой дээр байрладаг, төв нүүрстөрөгчийн атомтай холбоотой бүх атомууд эсвэл атомын бүлгүүд өөр өөр байвал орон зайд эргэлдэх замаар бие биетэйгээ нийцэхгүй хоёр өөр бүтэц бий болно. Хэрэв дөрвөн орлуулагчийн дор хаяж хоёр нь ижил байвал молекулууд бүрэн ижил болно (үүнийг шүдэнз, өнгөт хуванцараар хийсэн загвар ашиглан хялбархан шалгаж болно). Баруун гар нь зүүн гараараа бие биенээсээ ялгаатай ийм бүтцийг хирал (Грекийн өв залгамжлагч гараас) гэж нэрлэдэг. Тиймээс оптик идэвхжил нь молекулуудын орон зайн изомеризм (стереоизомеризм) -ийн үр дагавар юм.

Дөрвөн өөр орлуулагчтай холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомыг тэгш бус гэж нэрлэдэг. Цахиур, азот, фосфор, хүхэр зэрэг бусад элементүүдийн атомууд нь тэгш бус байж болно. Гэсэн хэдий ч тэгш бус нүүрстөрөгчийн атомгүй нэгдлүүд нь хоёр толин тусгал дүрс изомер хэлбэрээр орших боломжтой бол оптик идэвхтэй байж болно. Хэрэв молекул нь тэгш хэмийн нэг элементгүй - төв, тэнхлэг, тэгш хэмийн хавтгай байхгүй бол тэгш бус байх болно. Жишээ нь аллены молекул H

2 C=C=CH 2 , үүнд хоёр өөр орлуулагч байдаг: Р 1 R 2 C=C=CR 1 R 2 . Баримт нь эдгээр орлуулагчид нэг хавтгайд биш (жишээлбэл, алкен гэх мэт), харин харилцан перпендикуляр хоёр хавтгайд байрладаг. Тиймээс хоёр толин тусгал изомер байх боломжтой бөгөөд тэдгээрийг ямар ч хөдөлгөөн, эргэлтээр бие биетэйгээ нэгтгэж болохгүй.

Хэд хэдэн тэгш бус нүүрстөрөгчийн атом бүхий молекулуудын хувьд илүү төвөгтэй харилцаа үүсдэг. Жишээлбэл, дарсны хүчилд хоёр зэргэлдээх нүүрстөрөгчийн атом дээр хоёр гидроксил бүлгийг байрлуулж, молекул нь тэгш хэмтэй болж, толин тусгал изомергүй болно. Энэ нь мезотартарик (эсвэл антитартарик) хүчил гэж нэрлэгддэг өөр нэг оптик идэвхгүй изомер үүсэхэд хүргэдэг. Тиймээс, дигидроксисукциний хүчил нь дөрвөн изомер хэлбэрээр олддог: декстроротатор (анагаах ухаанд дарсны хүчил гэж нэрлэдэг D-tartaric хүчил), levorotatory (L-tartaric acid), оптик идэвхгүй (мезотартарины хүчил), мөн холимог хэлбэрээр. L- ба R-изомерууд, өөрөөр хэлбэл рацемат (i-tartaric эсвэл усан үзмийн хүчил). Оптик идэвхтэй дарсны хүчил нь усан уусмалыг удаан хугацаанд халаахад антиподын холимог болж хувирдаг.

Молекул нь олон тэгш бус төвтэй бол нөхцөл байдал бүр ч төвөгтэй байдаг. Жишээлбэл, глюкозын молекулд тэдгээрийн дөрөв байдаг. Иймд онолын хувьд 8 хос толин тусгал антипод үүсгэдэг 16 стереоизомертэй байх боломжтой. Тэд химичдэд эртнээс мэдэгдэж байсан; Энэ нь глюкоз өөрөө, түүнчлэн алоза, альтроз, манноз, гулоз, идоз, галактоз, талоз юм. Эдгээрийн ихэнх нь D-глюкоз (гэхдээ синтетик аргаар үйлдвэрлэсэн L-глюкоз биш) гэх мэт байгалийн гаралтай байдаг.

Хэрэв бодис нь ижил тооны "баруун гартай" ба "зүүн гартай" молекулуудыг агуулж байвал энэ нь оптик идэвхгүй болно. Эдгээр бодисыг ердийн химийн синтезийн үр дүнд колбонд гаргаж авдаг. Зөвхөн амьд организмд тэгш хэмт бус бодисуудын (жишээлбэл, фермент) оролцоотойгоор оптик идэвхтэй нэгдлүүд үүсдэг. Мэдээжийн хэрэг, ийм нэгдлүүд, жишээлбэл, ижил байгалийн декстроротатор дарсын хүчил, эсвэл зөвхөн нэг энантиомероор хооллодог "тэгш бус" бичил биетүүд дэлхий дээр хэрхэн үүссэн тухай асуулт тэр даруй гарч ирэв. Үнэн хэрэгтээ, хүн байхгүй үед оптик идэвхтэй бодисын чиглэсэн нийлэгжилтийг хийх хүн байгаагүй, хэн ч байгаагүй.

талстуудыг баруун, зүүн гэж хуваах ёстой байсан! Гэсэн хэдий ч ийм асуултууд маш нарийн төвөгтэй болж хувирсан тул өнөөдрийг хүртэл тэдэнд хариулт алга байна. Жишээлбэл, уураг үүсгэдэг бараг бүх байгалийн амин хүчлүүд яагаад L-цуврал (S-тохиргоо) багтдагийг хэн ч мэдэхгүй бөгөөд тэдгээрийн антиподууд нь зарим антибиотикт ховор байдаг.

Вант Хоффын онол шууд хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Ийнхүү Германы шилдэг туршилтын химич

Адольф Колбе, (хэд хэдэн органик урвалууд нь түүний нэрээр нэрлэгдсэн) 1877 оны 5-р сард идэмхий өгүүлэл нийтлүүлсэн бөгөөд тэрээр шинэ онолын талаар огцом сөрөг ярьсан. Аз болоход Колбе өөрийгөө тодорхой цөөнх болсон бөгөөд орчин үеийн стереохимийн үндсийг тавьсан Вант Хоффын онол нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдөж, 1901 онд түүнийг бүтээгч болжээ.Химийн салбарын Нобелийн шагналын анхны эзэн.

Энэхүү онол нь химийн олон үзэгдлийг тайлбарлах боломжийг олгосон. Жишээлбэл, галоген атомыг гидроксил бүлгээр солих урвалд: оптик идэвхтэй алкил галогенид RX + OH

® ROH + X (X галоген атом) зарим тохиолдолд оптик идэвхжил алга болж, бусад тохиолдолд хэвээр үлддэг боловч тэмдэг өөрчлөгддөг. Энэ хариу үйлдэл янз бүр байж болох нь тогтоогдсон. Эхний механизм нь R завсрын ионуудыг үүсгэхийн тулд галидын диссоциацийг агуулдаг + OH анионуудтай хурдан нийлдэг – , урвалын бүтээгдэхүүний спирт өгөх. Хэрэв анхны галидын RX оптик идэвхжилтэй байсан бол гидроксил нь завсрын хавтгай катион руу аль аль талаас нь ойртож болох тул энэ урвалын үр дүнд алдагдана, ингэснээр энантиомеруудын холимог үүсдэг. Хэрэв урвал хоёр дахь механизмын дагуу явбал OH анион нь CX бондын эсрэг талаас нүүрстөрөгчийн атом руу ойртож, галоген атомыг анион хэлбэрээр "шилжүүлдэг". Хэрэв эхлэлийн галоген Р 1 R 2 R 3 CX нь оптик идэвхжилтэй байсан бөгөөд энэ нь энэхүү урвалын үр дүнд хэвээр үлдсэн боловч оптик эргэлтийн шинж тэмдэг эсрэгээр өөрчлөгддөг. Энэ нь тэгш хэмт бус нүүрстөрөгчийн атом R дээр гурван орлуулагч байдагтай холбоотой юм 1, R 2 ба R 3 , галоген атомын нэгэн адил тетраэдрийн орой дээр байрладаг бөгөөд довтолгооны бодис гидроксил ойртох үед дөрөв дэх орлуулагчтай харьцуулахад тэдгээрийн тохиргоог өөрчилдөг; Энэхүү тохиргооны өөрчлөлт нь хүчтэй салхинд шүхрээ эргүүлэхтэй адил юм.Оптик изомеризм ба амьдрал. Химийн шинж чанарууд нь ижил байдаг тул химичүүд энантиомеруудыг нэг нэгдэл гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч тэдний биологийн идэвхжил нь огт өөр байж болно. Энэ нь 20-р зууны 60-аад оны үед үүссэн эм болох талидомидын эмгэнэлт түүхээс хойш тодорхой болсон. Олон орны эмч нар үүнийг жирэмсэн эмэгтэйчүүдэд нойрмоглох, тайвшруулах үйлчилгээ үзүүлдэг. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өнгөрөхөд түүний аймшигт гаж нөлөө гарч ирэв: бодис нь тератоген шинж чанартай болж (үр хөврөлийг гэмтээж, Грекийн тератос мангас, галзуу) болж, төрөлхийн гажигтай олон хүүхэд төржээ. Зөвхөн 80-аад оны сүүлээр л азгүйтлийн шалтгаан нь талидомидын энантиомеруудын нэг болох түүний декстроротатор хэлбэр болох нь тодорхой болсон. Харамсалтай нь, тунгийн хэлбэрийн үйл ажиллагааны ийм ялгаа урьд өмнө мэдэгддэггүй байсан бөгөөд талидомидЭнэ нь хоёр антиподын ракемик холимог байв.

Одоогийн байдлаар олон эмийг оптик цэвэр нэгдэл хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг. Тиймээс АНУ-д хамгийн түгээмэл 25 эмийн зөвхөн зургаа нь хиралгүй нэгдэл, гурав нь рацемат, үлдсэн нь цэвэр энантиомер юм. Сүүлийнхийг гурван аргаар олж авдаг: рацемик хольцыг салгах, байгалийн оптик идэвхтэй нэгдлүүдийг өөрчлөх (үүнд нүүрс ус, амин хүчил, терпен, сүүн ба дарсны хүчил гэх мэт) болон шууд синтез хийх.

. Жишээлбэл, алдартай химийн компани Мерк нь даралтын эсрэг эм метилдопа үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан бөгөөд энэ изомерын жижиг үрийг уусмалд оруулах замаар зөвхөн хүссэн энантиомерыг аяндаа талсжуулдаг. Бусад уламжлалт синтезийн аргууд нь энантиомеруудыг хоёуланг нь тэнцүү хэмжээгээр рацемат өгдөг тул шууд нийлэгжүүлэхэд хиралын эх үүсвэр шаардлагатай байдаг. Дашрамд хэлэхэд энэ нь зарим эмийн өртөг маш өндөр байх шалтгаануудын нэг юм, учир нь тэдгээрийн зөвхөн нэгийг нь нийлэгжүүлэх нь маш хэцүү ажил юм. Тиймээс дэлхий даяар үйлдвэрлэсэн 500 гаруй синтетик хирал эмийн аравны нэг нь л оптикийн хувьд цэвэр байдаг нь гайхах зүйл биш юм. Үүний зэрэгцээ байгалийн гаралтай түүхий эдээс гаргаж авсан 517 эмээс ердөө найм нь рацемат юм.

Оптикийн хувьд цэвэр энантиомеруудын хэрэгцээг тэдгээрийн зөвхөн нэг нь л шаардлагатай эмчилгээний үр нөлөөтэй байдаг бол хоёр дахь антипод нь хүсээгүй гаж нөлөө, бүр хортой байдагтай холбон тайлбарладаг. Мөн энантиомер бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц нөлөөтэй байдаг. Тиймээс S()-тироксин ("левотроид") нь байгалийн бамбай булчирхайн даавар юм. Мөн декстроротатор R(+)-тироксин (“декстроид”) нь цусан дахь холестерины хэмжээг бууруулдаг. Зарим үйлдвэрлэгчид ийм тохиолдлуудад палиндром худалдааны нэрийг гаргаж ирдэг, жишээлбэл, Дарвон, Новрад.

Энантиомеруудын янз бүрийн нөлөөг юу тайлбарладаг вэ? Хүн бол хирал амьтан юм. Түүний бие болон биологийн идэвхт бодисын молекулууд нь тэгш хэмтэй бус байдаг. Хирал эмийн молекулууд нь бие махбод дахь тодорхой хирал төвүүд, тухайлбал ферментүүдтэй харьцахдаа тухайн эм нь аль энантиомер байхаас хамаарч өөр өөр үйлдэл хийдэг. "Зөв" эм тохирох болно

цоожны түлхүүр мэт өөрийн рецепторт хүрч, хүссэн биохимийн урвалыг өдөөдөг. "Буруу" антиподын үйлдлийг зочныхоо баруун гарыг баруун гараараа сэгсрэх оролдлоготой адилтгаж болно.

Хэрэв эм нь рацемат юм бол энантиомеруудын аль нэг нь хамгийн сайндаа хайхрамжгүй ханддаг, эсвэл хамгийн муу нь бүрэн хүсээгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Энд зарим жишээг дурдъя. Тиймээс хэм алдагдалын эсрэг эм S()-анаприлин нь R(+) хэлбэрээс 100 дахин хүчтэй! Верапамилын хувьд энантиомер хоёулаа ижил төстэй нөлөө үзүүлдэг боловч түүний R (+) хэлбэр нь зүрхний дарангуйлагч гаж нөлөө нь мэдэгдэхүйц бага байдаг. Мэдээ алдуулах зорилгоор хэрэглэдэг кетамин нь өвчтөнүүдийн 50% -д цочрол, дэмийрэл гэх мэт гаж нөлөө үүсгэдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн R-ийн онцлог шинж юм.

) -изомер, түүнчлэн рацемат зэрэг антигельминтик эм левамизол нь голчлон S()-изомерт идэвхтэй байдаг бол түүний R(+)-антипод нь дотор муухайрах шалтгаан болдог тул нэгэн цагт рацемик левамизол нь энантиомеруудын аль нэгээр солигдсон байдаг. Гэхдээ эдийн засгийн хувьд энэ нь харагдаж байнаЦэвэр изомеруудыг нэгтгэх нь үргэлж утгагүй байдаг. Жишээлбэл, өргөн хэрэглэгддэг өвдөлт намдаах үйлчилгээтэй ибупрофенийн хувьд ферментийн нөлөөгөөр эмчилгээний идэвхгүй R() хэлбэрийг идэвхтэй S(+) изомер болгон изомержуулах боломжтой тул энэ тохиолдолд хамаагүй хямд ракемат хэрэглэж болно.

"Баруун гартай" ба "зүүн гартай" изомеруудын биологийн янз бүрийн нөлөө нь зөвхөн эмэнд төдийгүй хирал нэгдэл нь амьд организмтай харьцах бүх тохиолдолд илэрдэг. Гайхалтай жишээ бол изолейцин амин хүчил юм: түүний декстроротатор изомер нь чихэрлэг, леворотатор изомер нь гашуун байдаг. Өөр нэг жишээ. Карвон бол маш хүчтэй үнэртэй бодис юм (хүний ​​хамар үүнийг нэг литр миллиграммаас 17 сая хэсэг агаарт илрүүлдэг). Carvone нь cumin-аас тусгаарлагдсан бөгөөд тос нь 60 орчим хувийг агуулдаг. Гэсэн хэдий ч яг ижил бүтэцтэй нэгдэл нь гаа тосонд агуулагддаг бөгөөд түүний агууламж 70% хүрдэг. Гаа, зулзаган үрийн үнэр огт адилгүй гэдэгтэй хүн бүр санал нийлэх байх. Үнэндээ "баруун" ба "зүүн" гэсэн хоёр сийлбэр байдаг нь тогтоогдсон. Эдгээр нэгдлүүдийн хоорондох үнэрийн ялгаа нь хамар дахь үнэрийг мэдрэх үүрэгтэй рецептор эсүүд мөн хирал байх ёстойг харуулж байна.

Одоо нохой, чоно дээр дүрсэлсэн томъёо руу буцаж орцгооё. Пеницилламин (3,3-диметилцистеин) нь цистеины амин хүчлийн нэлээд энгийн дериватив юм. Энэ бодисыг зэс, мөнгөн ус, хар тугалга болон бусад хүнд металлын цочмог ба архаг хордлогод ашигладаг, учир нь эдгээр металлын ионуудтай хүчтэй цогцолбор үүсгэх чадвартай; үүссэн цогцолборууд нь бөөрөөр арилдаг. Пеницилламиныг мөн ревматоид артрит, системийн склеродерма болон бусад хэд хэдэн тохиолдолд хэрэглэдэг. Энэ тохиолдолд R-изомер нь хортой бөгөөд харалган байдалд хүргэж болзошгүй тул зөвхөн эмийн S хэлбэрийг ашигладаг.

Вант Хоффын онол шууд хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй. Тиймээс Германы нэрт туршилтын химич Адольф Колбе (түүний нэрээр нэрлэгдсэн

зарим нь органик урвал), 1877 оны 5-р сард идэмхий өгүүлэл нийтлүүлсэн бөгөөд тэрээр шинэ онолын талаар эрс сөрөг зүйл хэлсэн. Аз болоход Колбе илт цөөнх байсан бөгөөд орчин үеийн стереохимийн үндэс суурийг тавьсан Вант Хоффын онол нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдөж, түүнийг бүтээгч нь 1901 онд химийн салбарын анхны Нобелийн шагналтан болсон юм.Илья Линсон Уран зохиолПотапов В.М. Стереохимийн үндэс . М., Хими, 1985

Орон зайн изомерууд (стереоизомерууд) нь чанарын болон тоон найрлагатай, атомуудын нэгдэх дараалалтай (химийн бүтэц), харин молекул дахь атомуудын орон зайн өөр өөр зохион байгуулалттай байдаг.

Орон зайн изомеризмын хоёр төрөл байдаг. оптикТэгээд геометрийн.

Оптик изомеризм

Оптик изомеризмд молекулын өөр өөр хэсгүүд нь тодорхой атомтай харьцуулахад өөр өөр байрладаг, өөрөөр хэлбэл. ялгаатай байна тохиргооЖишээлбэл:

Ийм молекулууд нь ижил биш, бие биетэйгээ объект, түүний толин тусгал дүрс гэж нэрлэгддэг. энантиомерууд.

Энантиомерууд нь хиралийн шинж чанартай байдаг. Хиралийн хамгийн энгийн тохиолдол нь молекулд агуулагддагтай холбоотой юм хирализмын төв(хираль төв), дөрвөн өөр орлуулагч агуулсан атом байж болно. Ийм атомд тэгш хэмийн элементүүд байдаггүй. Энэ шалтгааны улмаас үүнийг тэгш бус гэж нэрлэдэг.

Молекул хираль мөн эсэхийг тогтоохын тулд түүний загвар, толин тусгал дүрсний загварыг бүтээх шаардлагатай (Зураг 3.1). , A)мөн тэдгээр нь сансар огторгуйд нэгдэж байгаа эсэхийг олж мэдээрэй. Хэрэв тэдгээр нь тохирохгүй бол молекул нь хираль (Зураг 3.1, б), хэрэв тэдгээр нь нийцтэй бол энэ нь ахирал юм.

Цагаан будаа. 3.1.

Энантиомеруудын бүх химийн шинж чанарууд ижил байдаг. Оптик үйл ажиллагааг эс тооцвол тэдгээрийн физик шинж чанарууд нь ижил байдаг: нэг хэлбэр нь гэрлийн туйлшралын хавтгайг зүүн тийш, нөгөө нь баруун тийш ижил өнцгөөр эргүүлдэг.

Тэнцүү хэмжээний оптик антиподуудын холимог нь бие даасан химийн нэгдэл шиг ажилладаг бөгөөд оптик идэвхгүй, физик шинж чанараараа антипод тус бүрээс эрс ялгаатай байдаг. Энэ бодисыг нэрлэдэг ракемик хольц, эсвэл уралдааны нөхөр.

Шинэ тэгш бус нүүрстөрөгчийн атомууд үүссэн бүх химийн хувиргалтуудад рацематуудыг үргэлж олж авдаг. Ракематуудыг оптик идэвхтэй антипод болгон хуваах тусгай арга техникүүд байдаг.

Хэрэв молекулд хэд хэдэн тэгш бус атомууд байвал орон зайн изомерууд нь оптик антипод биш байх нөхцөл байдал үүсч болно. Жишээлбэл:

Бие биенээсээ энантиомер биш орон зайн изомеруудыг нэрлэдэг диастереомерууд.

Диастереомеруудын онцгой тохиолдол - геометрийн (cis-trais-)изомерууд.

Геометрийн изомеризм

Геометрийн (цис-транс) изомеризмнь давхар холбоо (C=C, C=N гэх мэт), түүнчлэн үнэрт бус циклийн нэгдлүүдийг агуулсан нэгдлүүдийн шинж чанар бөгөөд давхар бондын эргэн тойронд атомууд чөлөөтэй эргэх боломжгүй байдагтай холбоотой юм. Геометрийн изомер дахь орлуулагчид давхар холбоо буюу цагирагийн хавтгайн нэг талд - ^wc-байрлал, эсвэл эсрэг талд - tirsh/c-байрлал (Зураг 3.2) байж болно.

Цагаан будаа. 3.2. Дис-изомер (a) батранс-изомер(б)

Геометрийн изомерууд нь ихэвчлэн физик шинж чанараараа (буцлах ба хайлах цэг, уусах чадвар, диполь момент, термодинамикийн тогтвортой байдал гэх мэт) ихээхэн ялгаатай байдаг.

• "Хираль байдал" гэсэн нэр томъёо нь хоёр объект нь зүүн ба баруун гартай (Грек хэлнээс - гараас) ижил харилцаатай байдаг гэсэн үг юм. Эдгээрийг сансар огторгуйд нэгтгэх гэж оролдох үед давхцдаггүй толин тусгал дүрсүүд юм.

Изомерууд- ижил молекулын бүтэцтэй, гэхдээ өөр өөр химийн бүтэц, шинж чанартай бодисууд.

Изомеризмын төрлүүд

I. Бүтцийн - молекулын гинжин хэлхээнд атомуудын холболтын янз бүрийн дараалалд оршдог.

1) Гинжин изомеризм

Салбарласан гинжин хэлхээний нүүрстөрөгчийн атомууд нь бусад нүүрстөрөгчийн атомуудтай холболтын төрлөөр ялгаатай байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс зөвхөн нэг нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомыг нэрлэдэг анхан шатны, өөр хоёр нүүрстөрөгчийн атомтай - хоёрдогч, гуравтай - дээд зэрэглэлийн, дөрөвтэй - дөрөвдөгч.

2) Байрлалын изомеризм

3) Анги хоорондын изомеризм

4) Таутомеризм

Таутомеризм(Грек хэлнээс ταύτίς - ижил ба μέρος - хэмжүүр) - хоёр ба түүнээс дээш изомерууд бие биедээ амархан хувирдаг урвуу изомеризмын үзэгдэл. Энэ тохиолдолд таутомерийн тэнцвэрт байдал үүсч, бодис нь тодорхой харьцаатай бүх изомеруудын молекулуудыг нэгэн зэрэг агуулна. Ихэнх тохиолдолд таутомержилт нь молекул дахь устөрөгчийн атомуудын нэг атомаас нөгөө атом руу шилжиж, нэг нэгдэлд буцаж шилжихэд ордог.

II. Орон зайн (стерео) - холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомуудын чөлөөт эргэлтийг эс тооцвол давхар холбоо эсвэл цагирагтай харьцуулахад атом эсвэл бүлгийн өөр өөр байрлалаас шалтгаална.

1. Геометр (cis -, транс - изомеризм)

Хэрэв молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом нь дөрвөн өөр атом эсвэл атомын бүлэгтэй холбогдсон бол жишээ нь:

тэгвэл нэг бүтцийн томьёотой, гэхдээ орон зайн бүтцээрээ ялгаатай хоёр нэгдлүүд байх боломжтой. Ийм нэгдлүүдийн молекулууд нь бие биетэйгээ объект ба түүний толин тусгал дүрстэй холбоотой бөгөөд орон зайн изомерууд юм.

Энэ төрлийн изомерийг оптик изомерууд эсвэл оптик антиподууд гэж нэрлэдэг.

Оптик изомеруудын молекулууд нь сансар огторгуйд нийцэхгүй (зүүн ба баруун гар шиг тэгш хэмийн хавтгай байдаггүй);
Тиймээс,

• оптик изомеруудмолекулууд нь бие биетэйгээ бие биентэйгээ холбоотой, үл нийцэх толин тусгал дүрсийг орон зайн изомер гэж нэрлэдэг.

Амин хүчлийн оптик изомерууд

3. Конформацийн изомеризм

Бие биетэйгээ σ холбоогоор холбогдсон атомууд болон атомын бүлгүүд нь бондын тэнхлэгтэй харьцуулахад байнга эргэлдэж, бие биетэйгээ харьцуулахад орон зайд өөр өөр байр суурь эзэлдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

С-С бондын эргэн тойронд эргэлдсэний үр дүнд атомуудын орон зайн байршлаараа ялгаатай, ижил бүтэцтэй молекулуудыг конформер гэж нэрлэдэг.

Конформацийн изомеруудыг дүрслэхийн тулд Ньюмены төсөөллийг ашиглах нь тохиромжтой.

Циклоалкануудын жишээн дээр конформацийн изомеризмын үзэгдлийг мөн авч үзэж болно. Тиймээс циклогексан нь дараах конформеруудаар тодорхойлогддог.

Бидний өмнө нь судалж үзсэн органик бодисыг тодорхойлсон томъёоны төрлүүд нь хэд хэдэн өөр өөр бүтцийн томъёо нь нэг молекулын томъёонд тохирч болохыг харуулж байна.

Жишээлбэл, молекулын томъёо C2H6Охаргалзах хоёр бодисөөр өөр бүтцийн томъёотой - этилийн спирт ба диметил эфир. Цагаан будаа. 1.

Этилийн спирт нь натрийн металлтай урвалд орж устөрөгч ялгаруулж +78.50С-т буцалгадаг шингэн юм. Үүнтэй ижил нөхцөлд натритай урвалд ордоггүй хий болох диметил эфир нь -230С-т буцалгана.

Эдгээр бодисууд нь бүтцээрээ ялгаатай байдаг - өөр өөр бодисууд нь ижил молекулын томъёотой байдаг.

Цагаан будаа. 1. Анги хоорондын изомеризм

Ижил найрлагатай, гэхдээ өөр өөр бүтэцтэй, тиймээс өөр өөр шинж чанартай бодисууд оршин тогтнох үзэгдлийг изомеризм гэж нэрлэдэг ("isos" - "тэнцүү" ба "мерос" - "хэсэг", "хуваалцах" гэсэн грек үгнээс).

Изомеризмын төрлүүд

Изомеризмын янз бүрийн хэлбэрүүд байдаг.

Бүтцийн изомеризм нь молекул дахь атомуудын өөр өөр дараалалтай холбоотой байдаг.

Этанол ба диметил эфир нь бүтцийн изомерууд юм. Эдгээр нь органик нэгдлүүдийн янз бүрийн ангилалд багтдаг тул энэ төрлийн бүтцийн изомеризм гэж нэрлэгддэг мөн анги хоорондын . Цагаан будаа. 1.

Бүтцийн изомерууд нь нэг ангиллын нэгдлүүдийн дотор байж болно, жишээлбэл, C5H12 томъёо нь гурван өөр нүүрсустөрөгчтэй тохирч байна. Энэ нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм. Цагаан будаа. 2.

Цагаан будаа. 2 Бодисын жишээ - бүтцийн изомерууд

Ижил нүүрстөрөгчийн араг ястай бүтцийн изомерууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь олон тооны холбоо (давхар ба гурвалсан) эсвэл устөрөгчийг орлох атомуудын байрлалаар ялгаатай байдаг. Энэ төрлийн бүтцийн изомеризм гэж нэрлэгддэг байрлалын изомеризм.

Цагаан будаа. 3. Бүтцийн байрлалын изомеризм

Зөвхөн ганц холбоо агуулсан молекулуудад өрөөний температурт молекулын фрагментуудыг бондын эргэн тойронд бараг чөлөөтэй эргүүлэх боломжтой бөгөөд жишээлбэл, 1,2-дихлорэтан томъёоны бүх зураг тэнцүү байна. Цагаан будаа. 4

Цагаан будаа. 4. Нэг бондын эргэн тойронд хлорын атомуудын байрлал

Хэрэв эргэлт нь жишээлбэл цикл молекул эсвэл давхар холбоонд саад болж байвал геометрийн эсвэл цис-транс изомеризм.Цис-изомеруудад орлуулагчид нь цагираг эсвэл давхар холболтын хавтгайн нэг талд, транс изомеруудад эсрэг талд байрладаг.

Cis-транс изомерууд нь нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон үед байдаг. хоёр өөрорлогч Цагаан будаа. 5.

Цагаан будаа. 5. Cis ба транс изомерууд

Өөр нэг төрлийн изомеризм нь дөрвөн дан холбоо бүхий нүүрстөрөгчийн атом нь орлуулагчид болох тетраэдртэй орон зайн бүтцийг үүсгэдэгтэй холбоотой юм. Хэрэв молекул дор хаяж нэг нүүрстөрөгчийн атомыг дөрвөн өөр орлуулагчтай холбосон бол, оптик изомеризм. Ийм молекулууд нь тэдний толин тусгал дүрстэй таарахгүй. Энэ өмчийг хирализм гэж нэрлэдэг - Грек хэлнээс -тайhier- "гар". Цагаан будаа. 6. Оптик изомеризм нь амьд организмыг бүрдүүлдэг олон молекулуудын онцлог шинж юм.

Цагаан будаа. 6. Оптик изомеруудын жишээ

Оптик изомеризм гэж бас нэрлэдэг энантиомеризм (Грек хэлнээс enantios- "эсрэг" ба мерос- "хэсэг"), оптик изомерууд - энантиомерууд . Энантиомерууд нь гэрлийн туйлшралын хавтгайг ижил өнцгөөр эргүүлдэг, гэхдээ эсрэг чиглэлд; d- , эсвэл (+)-изомер, - баруун талд, би- , эсвэл (-)-изомер, - зүүн талд. энантиомеруудын тэнцүү хэмжээний холимог гэж нэрлэдэг уралдааны нөхөр, оптик идэвхгүй бөгөөд тэмдгээр тэмдэглэгдсэн г, би- эсвэл (±).

ЭХ СУРВАЛЖ

видео эх сурвалж - http://www.youtube.com/watch?v=mGS8BUEvkpY

http://www.youtube.com/watch?t=7&v=XIikCzDD1YE

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/10-klass - хураангуй

танилцуулгын эх сурвалж - http://ppt4web.ru/khimija/tipy-izomerii.html

http://www.youtube.com/watch?t=2&v=ii30Pctj6Xs

http://www.youtube.com/watch?t=1&v=v1voBxeVmao

http://www.youtube.com/watch?t=2&v=a55MfdjCa5Q

http://www.youtube.com/watch?t=1&v=FtMA1IJtXCE

танилцуулгын эх сурвалж - http://mirhimii.ru/10class/174-izomeriya.html

Бодисын оптик идэвхжил нь түүний туйлширсан гэрлийн цацрагийн хавтгайг баруун эсвэл зүүн тийш тодорхой өнцгөөр хазайх чадварыг ойлгодог.

Оптик идэвхжилийн үзэгдлийг 1815 онд физикч Ж.Б. Биот (Франц).

1848 онд Луис Пастер дарсны хүчлийн талстуудыг судалж байхдаа оптик идэвхгүй Na-аммонийн тартрат нь бие биенийхээ толин тусгал мэт хоёр төрлийн талст хэлбэрээр оршдог болохыг анзаарчээ. Пастер баруун ба зүүн талстыг хуваасан. Тэдний усан уусмал нь оптик идэвхтэй болж хувирав. Хоёр шийдлийн тодорхой эргэлт нь ижил хэмжээтэй байсан ч тэмдгээр ялгаатай байв. Уусмалын хувьд янз бүрийн оптик эргэлт ажиглагдаж байсан тул Пастер энэ шинж чанар нь талстыг биш молекулуудыг тодорхойлдог гэж дүгнэж, эдгээр бодисын молекулууд нь бие биенийхээ толин тусгал дүрс гэж үзсэн. Энэхүү таамаглал нь молекулуудын орон зайн бүтэц, түүний бодисын химийн болон физик шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг судалдаг стереохимийн үндэс суурийг тавьсан юм.

Бодисын оптик идэвхжлийн шалтгааныг тайлбарласан анхны стереохимийн онолыг 1874 онд хоёр эрдэмтэн - Голландын химич Ж.Х. Вант Хофф, Франц Ж.Ле Бел нар. Энэхүү онолын үндэс нь нүүрстөрөгчийн атомын тетраэдр загварын санаа байв. нүүрстөрөгчийн атомын бүх дөрвөн валент нь нэг хавтгайд оршдоггүй, харин тетраэдрийн булан руу чиглэсэн байдаг.

Ихэнх тохиолдолд оптик идэвхжил нь молекулд агуулагддагтай холбоотой болохыг тогтоожээ тэгш бус нүүрстөрөгчийн атом, өөрөөр хэлбэл С-атом, түүний бүх валент нь тетраэдрийн өнцөгт чиглэсэн янз бүрийн атомууд эсвэл атомын бүлгүүдээр (радикал эсвэл орлуулагч) дүүрсэн байдаг. Хими дэх тэгш бус С-атомуудыг * гэж тэмдэглэсэн. Жишээлбэл:

глицеральдегидийн алимны хүчил

Оптик үйл ажиллагааны үзэгдэл нь оптик изомеруудтай холбоотой байдаг - молекул дахь атомын холбоо нь ижил дараалалтай, гэхдээ тэдгээрийн орон зайн өөр өөр зохицуулалттай бодисууд. Орон зайн бүтэц дэх оптик изомерууд нь бие биенийхээ толин тусгал дүрстэй адил юм. толин тусгал антиподууд эсвэл энантиомерууд. Энантиомерууд хоорондоо баруун, зүүн гартай холбоотой байдаг. Тодорхой эргэлтээс (α) бусад бүх энантиомер тогтмолууд ижил байна.

Толин тусгал эсрэг талын хэлбэр бүхий бодисын хоёр хэлбэр нь туйлширсан гэрлийн цацрагийг эсрэг чиглэлд эргүүлдэг: (+) баруун тийш, (-) зүүн тийш ижил өнцгөөр тэдгээрийг оптик антипод буюу энантиомер гэж нэрлэдэг.

Одоогоор нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн уламжлалт тэмдэглэгээний аргыг анх Э.Фишер (1891) санал болгосон бөгөөд дараа нь М.А. Розанов (1906) ба Хадсон (1949) нар дэлгэрэнгүй авч үзсэн. Глицеральдегидийг стандарт болгон ашигладаг.

D(+) - глицерин L(-) - глицерин

альдегид альдегид

Гэсэн хэдий ч D(d) – эсвэл L(l) – төрлийн тохиргоонд хамаарах нь эргэлтийн чиглэл нь баруун тийш (+) эсвэл зүүн тийш (-) байна гэсэн үг биш юм. D нь конформаци бөгөөд туйлширсан цацрагийн хавтгайг зүүн тийш эргүүлэх (-), эсвэл L нь конформаци бөгөөд баруун тийш (+) эргэх боломжтой. Тиймээс D (d) эсвэл L (l) үсгийн тэмдэглэгээ нь тэгш бус С-атомын эргэн тойрон дахь атомууд эсвэл атомын бүлгүүдийн орон зайн чиг баримжаа, (+) - баруун эргэлт, (-) - зүүн эргэлтийг тодорхойлдог.

1:1 харьцаатай (+) ба (-) хэлбэрийн хольцыг (ихэнх тохиолдолд энэ нь D- ба L - хэлбэрийн холимог юм) ракемат эсвэл рацемик хольц гэж нэрлэдэг. Энэ нь оптик идэвхгүй (±). Хэрэв органик нэгдэлд хэд хэдэн тэгш бус С-атомууд байгаа бол оптик изомеруудын тоог дараах томъёогоор тодорхойлно.

энд N нь оптик изомеруудын тоо;

n нь тэгш бус С-атомын тоо.

Сүүн хүчлийн изомеризм

D(-) – сүүн хүчил L(+) – сүүн хүчил

(Хүчтэй ажиллах үед булчинд үүсдэг) ​​(Сүү исгэлэн үед үүсдэг)

Тартарийн хүчлийн изомеризм

Mesotartaric acid L(-) - дарсны хүчил D(+) - дарсны хүчил

Мезо хэлбэрийн хувьд молекулын нэг тал нь (+) тохиргоотой, нөгөө нь (-) тохиргоотой (жишээлбэл, мезотартарийн хүчил). Эргэлтийн тэмдгийн "дотоод нөхөн олговор" -ын үр дүнд мезо хэлбэрүүд нь оптик идэвхгүй бөгөөд ракематаас ялгаатай нь энантиомеруудад хуваагдах боломжгүй байдаг.

Оптик изомеризмын утга

Оптик идэвхтэй бодис бүрийг тодорхой нөхцөлд судлахдаа туйлшралын хавтгайг тодорхой өнцгөөр эргүүлдэг бөгөөд түүний утга нь тухайн бодисын тогтмол бөгөөд шинж чанар юм. бодисын хайлах цэг, буцлах цэг, нягт гэх мэт ижил тогтмол. Бодисын оптик идэвхийг тодорхойлдог тогтмолыг нэрлэдэг тодорхой эргэлт. Тиймээс тодорхой эргэлтийг тодорхойлох замаар тухайн бодисын жинхэнэ байдлыг тодорхойлж болно.

Оптик изомеризм нь биологийн маш чухал ач холбогдолтой юм. Амьд организм дахь биохимийн урвалыг хурдасгадаг ферментүүд нь оптик шинж чанартай байдаг, i.e. тэдгээр нь зөвхөн тодорхой оптик изомерууд дээр ажилладаг (жишээлбэл, D-моносахарид, L-амин хүчил гэх мэт). Ферментүүд нь эдгээр бодисын оптик антипод дээр ажилладаггүй, i.e. тэдгээрийг бодисын солилцоонд бүү оролцуул. Ийм изомерууд эдэд хуримтлагдах нь эмгэг процессыг үүсгэдэг.