Оптични изомери (енантиомери)

С Mong органични съединения срещани вещества могат да въртят равнината на поляризирана светлина. Това явление се нарича оптична активност, и съответният материал - оптически активна. Оптически активните вещества се намират под формата на двойки оптични антиподи - изомери, физични и химични свойства при нормални условия са идентични, с изключение на един - знака на ротация на поляризация равнина на един от оптичните антиподи отклонява поляризация равнина в дясно (+, дясновъртящ изомер), а другата -vlevo (-, лево).

Оптична изомерия появява, когато в молекулата присъства в асиметричен въглероден атом. Така наречените въглероден атом свързан с четири различни заместители. Възможни са два четиристенен подреждането на заместителите около асиметричен атом. Двуизмерния форми не могат да бъдат комбинирани във всяка въртене; един от тях е огледален образ на другата.

На разглежданите вид изомерия се нарича оптични изомери. енантиомери или изомери с огледален образ. Както огледално форма представлява чифт антиподи или оптични енантиомери.
Броят на региоизомери се определя по формулата Фишер N = 2 п. където п - брой на асиметрични центрове.

Условни изображения асиметричен въглероден атом в равнина проекция са E.Fishera формули. Те се получават чрез проектиране на самолетни атома, с който е свързан асиметричен атом. По този начин се асиметричен атом обикновено се понижава, като запазва само линии пресичащи символи и заместители. За да се помни пространственото подреждане на заместителите често се съхраняват в проекция формули периодично вертикална линия (отгоре и отдолу на заместник отстраняват равнината на чертежа), но често не. Показани са различни методи за записване на проекция формула модела, съответстващ на отляво на предишната фигура:

Ето някои примери за прожектиране формули:

Когато имената на веществата, изброени техните въртене знаци. Това означава например, че лявовъртящият антипод на 2-бутанол има пространствена конфигурация, която е изразена с горната формула и неговия огледален образ съответства дясновъртящ 2-бутанол. Определяне на оптични антиподи конфигурация извършва експериментално.

Смес, състояща се от равни количества от двата антипода се нарича рацемат. Това е оптично активен, има отлични стойности на физическите константи.

По принцип, всеки оптичен антипод може да бъде представляван от дванадесет различни прожекционни формули (!) - в зависимост от това как моделът е в изграждането на проекцията, от коя страна ще го погледнете. За да се стандартизира проекция формула, въведена някои правила за тяхното изписване. Така че, основната функция, ако тя е в края на веригата, реши да постави на върха, вертикална гръбнак.

Условия формули проекция преобразуване:

Формула 1 може да бъде завъртян в равнината на чертежа при 180. без да се променя тяхната стереохимична смисъл:

2. двете (или четен брой) заместители пермутация на един асиметричен въглероден атом не променят смисъла на стереохимична формула:

3. Една (или нечетен брой) пермутации на заместители при асиметричния център води до оптичния антипод формула:

4. въртене в равнината 90 с формула в превръща антипод, освен ако в същото време да не се променя подреждането на заместителите спрямо равнината на състоянието, т.е. освен че сега страничните заместителите са разположени зад равнината на чертежа, и горната и долната - пред него. Ако използваме формулата с пунктирана линия, след това да промените ориентацията на пунктираната линия, само за да напомня за това:

5. Вместо пермутации проекция формула може да бъде превърната от всички три заместители на въртене на часовниковата стрелка или обратно; Четвъртият заместник в това положение не се променя (такава операция се равнява на две пермутации):

6. проекция на формула не може да бъде изведен от равнината на чертежа.

Други видове оптично активни вещества

Този раздел изброява някои от другите класове на органични съединения, също притежава оптична активност (т.е. съществуваща под формата на двойки оптични антиподи).

въглероден атом има монополно за създаване на хирални центрове в молекулата на органични съединения. Център на хиралност може също да бъде силициеви атоми, калай, chetyrehkovalentnogo азот на кватернерни амониеви соли и третичен амин оксид:

В тези съединения асиметричният център има четиристенен конфигурация като асиметричен въглероден атом. Има, обаче, съединение с пространствената структура на хирален център.

Пирамидални конфигурация на хиралните центрове са се образували на тривалентен азотен атом, фосфор, арсен, антимон, сяра. По принцип, в центъра на асиметрия може да се счита тетраедални, ако като четвърти заместник да приеме самотен електрон двойка хетеро:

Оптична активност може да се появи без хирален център поради хиралността на молекулата като цяло структура (молекулно хиралност ilimolekulyarnaya асиметрия). Най-типичните примери са присъствието на хирален ос или хирална повърхност.

Хирална ос се случи, например, в Allenes съдържащи различни заместители при -Hybrid SP 2 въглеродни атома. Лесно е да се види, че следващите съединения са несъвместими огледални образи, и по този начин на оптичните антиподи:

Друг клас от съединения, притежаващи хирален ос - оптично активна бифенили, които имат орто позиция обемни заместители, които пречат на свободно въртене около С-С връзка, свързваща бензен ядрото:

Хирален равнина се характеризира с факта, че е възможно да се прави разлика между "отгоре" и "отдолу", както и "дясно" и "ляво" страни. Примери за съединения с хирална равнина може да бъде оптически активно транс-циклооктен и оптично активно производно на фероцен:

Съединения с повече асиметрични въглеродни атоми притежават най-важните характеристики, които ги отличават от предварително счита опростена оптически активно съединение с един център на асиметрия.

Да предположим, че определено вещество в молекулата има два асиметрични атома; означават им условно А и Б. лесно е да се види, че молекулите са възможни следните комбинации от (N = 2 2 = 4):

Молекули 1 и 2 са чифт оптични антиподи; същото важи и за двойка молекули, 3 и 4. Ако сравним с всеки други молекули от различни двойки антиподи - 1 и 3, 1 и 4, 2 и 3, 2 и 4, може да се види, че тези двойки не са оптично антиподи: конфигурацията на един асиметричен въглероден атом, те съвпадат, друга конфигурация - не съвпадат. Тази двойка от диастереомери. т.е. региоизомери, които не са заедно оптичните антиподи.

Диастереоизомерите се различават един от друг не само в оптично въртене, но също така и всички други физически константи: те имат различни температури на топене и кипене точки, и различни разтворимости и др различията в свойствата на диастереоизомери често не по-малко от различията в свойствата между структурните изомери ..

Един пример на съединение от този тип може да се случи hloryablochnaya киселина (2 различни хирални центрове):

Нейните стереоизомерни форми проекция имат следната формула:

Имена еритроенантиомера - и трео - идват от въглехидрати еритрозо и треоза имена. Тези наименования са използвани за означаване на връзката позицията на заместителите в съединенията с два асиметрични атома: еритро изомерите наречени тези, в които две идентични латерална заместител са стандартни формула проекция върху едната страна (наляво или надясно, на двата края на буквата Е); трео изомера имат същите заместители на различни странични страни на проекция формула. Две еритро изомер са чифт оптични антиподи, когато се формира смесва рацемат. Двойка оптични изомери са също трео форма; Те също така се получи смесване рацемат, различен свойства от рацемичната форма на еритро. По този начин, има само четири оптично активен изомер hloryablochnoy киселина и два рацемат.

Броят на стереоизомери могат да бъдат намалени поради частична симетрия, се появяват в някои структури. Един пример е винена киселина, в които броят на отделните стереоизомери се редуцира до три. Тяхната проекция формула:

Формула I е идентичен с формула la, като го включва завъртане на около 180 в равнината на чертежа и следователно не представляват нов стереоизомер. Това е оптически неактивна модификация наречен мезо-форма. Мезо-форми са всички оптически активни вещества с повече идентични (т.е. свързани със същите заместители) асиметрични центрове. Проекция Формула мезо-форми винаги могат да бъдат разпознати от факта, че те могат да бъдат разделени по хоризонтална линия на две половини, които хартия запис е идентичен официално, в действителност, са огледално (вътрешна равнина на симетрия):

Формули II и III изобразяват на оптичните антиподи на винена киселина; при смесване форми оптично неактивен рацемат - винена киселина.

Номенклатура на оптични изомери

Най-простият и най-стар, но дори и сега се опитваше система на номенклатура на оптични антиподи се основава на сравнение на проекция нарича антипод на формулата с формулата на проектиране на стандартна субстанция, избрана като "ключ". Така че, за # 945; хидрокси киселини и # 945; аминокиселини ключ е горната част на издатъка с формула (в стандартен запис):

L-хидрокси киселини (X = ОН)

D-хидрокси киселини (X = ОН)

конфигурация на всички # 945; хидрокси киселини, които са написани в стандартен Фишер проекция формула, хидроксилната група в ляво определят знак L; ако хидроксилната разположен в десния прожекционен формула - подпише D

Ключът за да покаже съединения конфигурация служи глицералдехид:

L- (-) - глицералдехид

D- (+) - глицералдехид

Молекулите на захар L- или D- наименование се отнася до конфигурацията на долната асиметричен център.

Система D-, L- нотация има значителни недостатъци: първо, L- или D- наименование показва само конфигурацията на един асиметричен въглероден атом, от друга страна, някои от съединенията са получени чрез различни наименования зависимост от това дали се приема като основен глицерол ключ алдехид или хидрокси киселина, например:

Тези недостатъци ограничават нейните ключови системи, използвани в момента в три класа на оптически активни вещества: захари, аминокиселини и оксикиселини. По принцип използването изчислява R, S-система на Cahn, Ingold и Prelog.

За определяне на R- или S-конфигурация оптичен антипод трябва да бъде разположена Tetrahedron заместители около асиметричен въглероден атом, така че заместителят Jr. (обикновено водород) е посока "на наблюдателя". Ако предложението по време на прехода около другите три заместители от по-старите до средата и след това най-старите до най-младият е на часовниковата стрелка - е S-изомер (свързано със същото движение ръка при писане на писмо и), ако е по часовниковата стрелка - това R- изомер (свързана с движение на ръката при писане на писмо R).

За да се определи старшинство заместители на асиметрични правила броене въглероден атом, използвани атомни номера вече разгледани от нас във връзка с Z, E-геометричен изомер номенклатура.

За избор на R, е необходимо S-нотация за проекционна формула с четен брой пермутация (които не се променят както знаем стереохимична формула смисъл) заместители, разположени така, че по-младите от тях (обикновено водород) се появява в долната част на прожекционни формули. След старшинство останалите три заместителя намалява часовниковата стрелка, съответстваща на определянето на R, обратна на часовниковата стрелка - наименование S: