Изомерия органических соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция. Изомерия органических соединений

Изомеры - это соединения с одинаковым элементным составом, но имеющие различный порядок соединения атомов или различное расположение их в пространстве; изомеры отличаются своими физическими и химическими свойствами.

Различаются структурная изомерия и стереоизомерия.

Структурные изомеры - различный порядок соединения атомов.

1) изомерия положения заместителей:

2) изомерия положения кратных связей:

3) межклассовая изомерия:

Органические молекулы имеют пространственную трехмерную структуру, и для них возможна пространственная (стерео) изомерия.

Пространственные различия можно разделить на два типа:

1) Конформационные различия, переходящие друг в друга при повороте вокруг химической связи.

2) Конфигурационные различия: их нельзя перевести друг в друга поворотом вокруг связи, для этого необходимо разорвать связи и затем образовать новые.

КОНФОРМАЦИИ

молекула стереоизомер хиральный конформация

Конформации возникают в результате вращения фрагментов вокруг химических связей и обладают малой устойчивостью, они существуют все вместе: вещество представляет собой смесь молекул в различных конформациях. В любых конформациях сохраняется конфигурационная целостность молекулы. Различные конформации отличаются по термодинамической устойчивости, относительно устойчивые конформации называются конформерами.

Ациклические молекулы

Циклы

р-Диастереомерия соединений с двойной связью

Геометрически цис- и транс-изомеры - это конформации, но устойчивые из-за невозможности свободного вращения вокруг двойной связи.

E,Z-система: Определяется старшинство заместителей попарно. Если оба старших заместителя по одну сторону - это Z-изомер (zusammen), если по разные стороны - это Е-изомер (entgegen):

КОНФИГУРАЦИОННАЯ СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ

Конфигурация - это порядок соединения атомов, не меняющийся при вращении фрагментов вокруг связи (в отличие от конформации).

Хиральность - это свойства несовместимости предмета с его зеркальным отражением.

Хиральные предметы: рука, буквы и др. Хиральность свойственна и некоторым молекулам:

Атом С - хиральный центр.

Признаки хиральности атома углерода: 1) sp3 гибридизация (тетрагональная геометрическая структура); 2) все четыре заместителя разные.

Отличительное свойство хиральных молекул - оптическая активность (пояснить).

Стереохимическая номенклатура

D,L-система (Розанов, 1906 г.)

Опорное вещество (стандарт Розанова) - глицериновый альдегид. Правовращающему и левовращающему глицериновому альдегиду произвольно приписаны следующие структуры:

Для других веществ отнесение изомеров произведено путем химических превращений, не затрагивающих хиральный центр. Например, для глицериновой кислоты, полученной окислением глицеринового альдегида:

R,S-система (Канн, Ингольд, Прелог, 1951 г.)

Старшинство определяется порядковым номером элемента, связанного с хиральным центром (неподеленная пара электронов - самая младшая). Например:

Виды стереоизомеров

Энантиомеры - это соединения, молекулы которых относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним его зеркальное отражение. Энантиомеры отличаются друг от друга только знаком оптической активности, все остальные физические и химические свойства их одинаковы.

Диастереомеры - это стереоизомеры, молекулы которых не относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним его зеркальное отражение. Физические и химические свойства диастереомеров различны. Диастереомерия наблюдается у соединений, имеющих несколько хиральных центров. Общее количество стереоизомеров у таких соединений определяется по формуле: N = n2 (N - общее количество стереоизомеров, n - количество хиральных центров).

Рацемическая смесь (рацемат) - это оптически неактивная смесь равномолярных количеств энантиомеров.

Мезосоединения - это соединения, имеющие хиральные центры, но, в целом, нехиральные и не обладающие оптической активностью.

Примеры

D-молочная кислота и L-молочная кислота - пара энентиомеров, их равномолярная смесь - рацемат молочной кислоты.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А. - Органическая химия (основной курс) - Дрофа, М., 2003 г., с.88 - 118.

Дополнительная

1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И.- Биоорганическая химия - ДРОФА, М., 2007 г., с.47-85.

Размещено на Allbest.ru