Метод рекомендации по изучению темы Стереоизомерия

Стереоизомерия

Предисловие

Предлагаемое методическое пособие посвящено одному из фундаментальных понятий органической химии на котором основано представление о теории строения Вопросы, связанные со структурной изомерией хорошо прописаны в школьной, учебной и методической литературе (учебно-методические комплекты О.С.Габриеляна, Н.Е.Кузнецовой).

Мало освещено (или совсем упущено) объяснение различных видов стереоизомерии. Учащимся профильных химико-биологических классов, особенно ориентированных на медицинские профессии, научную деятельность в области химии и биологии, необходимо иметь четкое представление о пространственной изомерии, уметь предвидеть поведение этих изомеров в биологических процессах.

В пособии систематизированы научные данные о видах стереоизомерии и способах изображения представленных изомеров.

Теоретические научные данные рассмотрены с использования многочисленных примеров.

Основные части:

Введение, где определена актуальность данной разработки и содержания дополнительного материала к виду структурной изомерии для профильных классов (существующих учебниках органической химии не упоминается).

Способы изображения пространственного строения молекул.

Виды стереоизомерии.

Выводы.

История формирования понятий о биологической роли некоторых стереоизомеров.

Ключевые понятия.

Пособие адресовано учителям химии, учащимся профильных классов, классов с углубленным изучением химии. Может быть использовано студентами, изучающими органическую химию.

Пространственное строение органических веществ

органических веществ

I. Введение.

Понятие изомерии в органической химии – одно из фундаментальных (от греч. «изомерос» - состоящий из равных частей).

Природа изомерии раскрыта в теории химического строения А.М.Бутлерова: молекулы изомеров имеют одинаковый состав, но различаются порядком связи атомов – химическим строением.

Различают два основных типа изомерии:

структурная (изомерия строения);

стереоизомерия (пространственная).

Виды структурной изомерии подробно изучаются в курсе химии общеобразовательных школ и не вызывают (в основном) особых трудностей у учащихся.

К видам структурной изомерии относятся:

- изомерия углеродного скелета;

- изомерия положения (заместителя, кратных связей, функциональных групп);

- межклассовая изомерия (различного строения функциональных групп).

В курсе профильного и углубленного изучения органической химии, при изучении структурной изомерии следует ввести понятия:

Таутомерия – переход (перемещение) атомов или групп атомов из одной части молекулы в другую. Такие переходы не являются произвольными: их причины кроются в особенностях электронного строения молекул. Это динамическая изомерия равноместных форм, способных легко переходить друг к другу.

Примеры:

кето-енольная таутомерия:

*ацетона

С Н₃ С СН₃ СН₃ С = СН₂

О ОН

кетон енол

*ацетоуксусного эфира

СН₃ С СН₂ СООС₂Н₅ Н₃ С = СН СООС₂Н₅

О ОН

кетонная форма енольная форма

Метамеры –структурные изомеры, отличающиеся характером заместителей (радикалов), которые связанны с каким либо одним атомом или группой атомов. Такими атомами могут быть кислород в простых эфирах, азот в аминах; а группой атомов служат, например, в сложных эфирах.

Более сложной для понимания является стереоизомерия, т.к. для его понимания у учащихся должно быть развито пространственное (объемное) мышление.

Стереоизомеры – это соединения с одинаковым строением, т.е. одним и тем же порядком соединения атомов, но отличающиеся расположением тех же атомов в пространстве.

Способы изображения пространственного строения молекул.

Для изображения пространственного строения молекул на плоскости применяют различные стереохимические и проекционные формулы, типы молекулярных моделей:

Шаростержневые модели: Модели этого типа собирают из цветных шариков, обозначающих входящие в состав молекул атомы. Шарики соединяют стержнями, символизирующими химические связи. С помощью шаростержневых моделей довольно точно воспроизводятся валентные углы в молекуле, но межъядерные расстояния отражаются лишь приблизительно, поскольку длины стержней, соединяющих шарики, не пропорциональны длинам связей. Существенный недостаток шаростержневых моделей заключается также в том, что они не создают картину заполнения межъядерного пространства электронной плотностью.

Достоинство – точно воспроизводятся валентные углы.

Недостаток – не создают картину заполнения межъядерного пространства электронной плотностью.

Модели Дрейдинга.

а)

Полусферические модели Стюарта – Бриглеба

Достоинство – точно передают как соотношение длин связей и валентных углов, так и заполненность межъядерного пространства.

Недостаток – не всегда можно получить наглядное представление о взаимном расположении ядер атомов в молекуле.

Стереохимические формулы – их используют для изображения молекул содержащих тетраэдрические и тригональные атомы углерода (атомы С в sp³ - и sp² – гибридизации).

Проекционные формулы Ньюмена. Эти формулы применяют для изображения двухуглеродных фрагментов молекул. При построении проекции Ньюмена узловые атомы фрагмента располагаются в пространстве так, чтобы они находились на одной линии с удаленным атомом от наблюдателя. Ближний атом обозначают на бумаге точкой, удаленный от наблюдателя – окружностью (более подробно в разделе «Конформация»).

Перспективные формулы. Для изображения используют формулы типа лесопильных козел – перспективное изображение модели с непропорционально удлиненной центральной связью.

Проекционные формулы Фишера используются для изображения молекул, имеющих в своем составе тетраэдрические атомы с четырьмя различными заместителями.

Молекулы, содержащие такой атом углерода, являются причиной объясняющей свойства молекулы (объекта) быть несовместимым со своим зеркальным изображением. Такое свойство называется – хиральностью (от греч. Cheir - рука) и введено в 1884 г. англ. физиком У.Томпсоном.

Хиральные тела характеризуются тем, что у них отсутствуют плоскости и центры симметрий, но может быть ось симметрии.(Подробнее в разделе III).

Построение проекционных моделей Фишера:

Виды стереоизомерии.

С позиции относительной устойчивости стереоизомеры разделяются на:

- конформационные (конформации) – возникают в результате вращения отдельных фрагментов молекул вокруг простых связей. Они существуют все вместе в виде единого множества геометрических форм.

Примеры:

Ациклических соединений: этан.

Заслоненные и заторможенные конформации отличаются уровнем потенциальной энергии: заслоненная конформация неустойчива.

Молекулы с длинными углеродными цепями принимают сложные конформации, которые можно рассматривать как сочетание конформации двухуглеродных фрагментов.

Бывают:

а) зигзагообразная; б) клешневидная; в) нерегулярная.

Наиболее термодинамически выгодна зигзагообразная.

Циклических систем. Конформации характерны для неплоских циклов. Наиболее полно исследованы конформационные перходы циклогексана

Из разных конформаций, принимаемых молекулой циклогексана, наиболее устойчивой является конформация кресла (I). Минимуму на энергетической кривой соответствует также конформацияискаженной ванны — твист-конформация (II). Две другие конформаций — ванна (III) и полу кресло (IV) — соответствуют максимумам на энергетической кривой, и их следует рассматривать как переходные состояния между двумя относительно устойчивыми конформациями.

Конфигурационные характеризуются тем, что могут существовать в виде индивидуальных форм (конфигурационная устойчивость) каждый может быть выделен в виде самостоятельно существующего вещества, имеющего свои физические и химичсекие свойства.

Пример:

Геометрическая изомерия. Причиной геометрической изомерии служит различное расположение заместителей (атомов или групп атомов) в пространстве относительно двойной связи или плоского цикла. Поэтому геометрические изомеры характерны для веществ, содержащих в молекуле двойную связь или плоский цикл. Геометрические изомеры подразделяются на цис- и транс- изомеры. Непременным условием существованияцис- и транс-изомеров является наличие двух различных заместителей (радикалов) у атомов углерода при двойной связи или у двух (или более) атомов углерода в плоском цикле. Так, для бутена-1 СН₂ = СН – СН₂ - СНз не существует цис- транс- изомеров, так как один из атомов углерода при двойной связи, а именно первый атом углерода С1, имеет два одинаковых заместителя – два атома водорода. А вот бутен-2 будет существовать в виде пары геометрических изомеров, так как оба атома углерода при двойной связи в его молекуле имеют два различных заместителя - водороди метильную группу СНз - СН = СН - СНз:

Или для этилциклопропана, формула которого не может быть цис-транс-изомеров, ибо в его

молекуле только один атом углерода имеет два различных заместителя (Н и С₂Н₅), тогда как его структурный изомер - 1,2-диметилциклопропан - известен в виде двух геометрических изомеров:

Цис-нзомером называется такой геометрический изомер, в молекуле которого старшие заместители располагаются по одну сторону относительно двойной связи или плоскости цикла.

транс-изомером называется такой геометрический изомер, в молекуле которого старшие заместители располагаются по разные стороны относительно двойной связи или плоскости цикла. Старшинство заместителей определяется атомным номером элемента (атомной массой элемента), связанного с углеродом при двойной связи или углеродом цикла: чем больше его атомный номер, тем старше заместитель. В том случае, если первые атомы одинаковы (например, атомы углерода), рассматривают второй слой (оболочку) атомов с учетом суммы их атомных номеров (масс). Так, самым младшим заместителем является водород Н; метил СНз старше водорода Н, этил С₂Н₅ старше метила, пропил СзН₇ старше этила С₂Н₅, изопропил старше пропила; гидроксогруппа ОН старше аминогруппы NH₂ и т. д.

Известными химиками Каном, Ингольдом и Прелогом была предложена так называемая Е, Z - номенклатура для геометрических изомеров. Изомер, аналогичный цис-изомеру, по этой номенклатуре имеет обозначение Z (от нем. zusammen - вместе), а изомер, аналогичный транс- изомеру, - Е (от нем.entgegen - напротив).

Рассмотрим некоторые случаи геометрической изомерии.

Пример 1.

В молекуле гексена-2 каждый атом углерода при двойной связи имеет два различных заместителя: один из них содержит водород Н и метил СНз (старшим среди них является метил СНз), а другой - водород Н и пропил СзН₇ (старший из них - пропил СзН₇).

Геометрические изомеры гексена-2:

В молекуле этой непредельной карбоновой кислоты оба атома углерода при двойной связи имеют два различных заместителя: у одного из них - водород Н и карбоксильная группа СООН (старший заместитель - карбоксил СООН), а у другого - водород Н и метил СНз (старший среди них - метил СНз).

Геометрические изомеры 2-бутеновой кислоты:

Оптическая изомерия. Оптическая изомерия характерна для веществ молекулы которых ассиметричны, т.е. не имеют ни одного элемента симметрии. Отличаются они друг от друга как предмет и его изображение в зеркале. Такие изомеры называютзеркальными или оптическими. Второе название связано с тем, что наглядное различие, которое имеется в этом случае между изомерами,— их отношение к поляризованному свету. В то время как один из зеркальных изомеров вращает плоскость поляризации света влево, другой вращает ее точно на такой же угол

вправо. В связи с этим пару зеркальных изомеров называют еще оптическими антиподами. Все другие физические свойства у оптических антиподов одинаковы.Способность веществ вращать плоскость поляризации света

называется оптической активностью. Для ее измерения пользуются прибором, именуемым поляриметром.

Эта разновидность пространственной изомерии характерна для веществ, молекулы которых асимметричны, то есть лишены каких-либо элементов симметрии: центра симметрии, оси симметрии, плоскости симметрии.

Чаще всего такие вещества содержат асимметрические атомы (например, атомы углерода). Асимметрический атом углерода имеет четыре различных заместителя. Такой атом является тетраэдрическим и иначе называется хиральным атомом, или хиральным центром.

Вещества, содержащие в молекуле один или несколько хиральных центров, способны существовать в виде оптических изомеров. Число оптических изомеров зависит от количества асимметрических атомов углерода в молекуле вещества и определяется следующим соотношением:

N = 2ⁿ,

где N — число оптических изомеров, n- число хиральных центров.

Асимметрический атом углерода обозначают звездочкой:

где а, в, с, д, - четыре различных заместителя.

Одним из соединений, содержащих асимметрический (хиральный) атом углерода, является глицериновый альдегид. Его можно рассматривать как продукт окисления трехатомного спирта глицерина (в живом организме глицериновый альдегид образуется из глюкозы):

В этой молекуле второй (центральный) атом углерода является асимметрическим, хиральным; это тетраэдрический атом, содержащий четыре различных заместителя: атом водорода Н, гидроксиметильный радикал СНзОН, карбонильную группу - С(Н)O и гидроксил ОН (заместители упомянуты в порядке повышения старшинства). Эти заместители могут по-разному располагаться вокруг хирального центра (асимметрического атома углерода), обеспечивая тем самым оптическую изомерию. Характер расположения заместителей в пространстве относительно хирального центра называется конфигурацией. Следовательно, оптические изомеры отличаются друг от друга конфигурацией.

Изобразим формулы оптических изомеров глицеринового альдегида. Для этого воспользуемся так называемыми проекционными формулами Фишера (их предложил впервые знаменитый немецкий химик Э. Фишер). Для того, чтобы построить формулы Фишера, надо учитывать следующие правила:

- углеродный скелет молекулы располагают вертикально, сверху вниз, с севера на юг (по аналогии с географической картой), размещая в центре асимметрический атом углерода:

- сверху от хирального центра размещают самый окисленный атом углерода (тот, который содержит больше всего связей с кислородом или меньше всего связей с водородом), а снизу – самый восстановленный (тот, который содержит меньше всего связей с кислородом или больше всего связей с водородом);

- оставшиеся заместители (водород Н и гидроксогруппу ОН) располагают произвольно, причем, если функциональная ОН - группа будет находиться справа в проекционной формуле Фишера, то изомеру приписывают D-конфигурацию (относят его к D-ряду) D – нем. Dexter - правый, а если слева - L-конфигурацию (относят его к L-ряду) L нем.laevus - левый:

D-глицериновый альдегид и L-глицериновый альдегид - оптические изомеры. Оптическими их назвали потому, что они отличаются некоторыми оптическими свойствами: они поворачивают (вращают) плоскость поляризованного света в разные стороны (но на один и тот же угол). D-глицериновый альдегид вращает плоскость поляризованного света по часовой стрелке, то есть вправо, поэтому его называют правовращающим оптическим изомером и приписывают ему знак (+): D-(+)-глицеральдегид.L-глицери-новый альдегид вращает плоскость поляризованного света против часовой стрелки, то есть влево, поэтому его называют левовращающим оптическим изомером, и приписывают ему знак (-): L – глицеральдегид.

Если внимательно посмотреть на D- и L-глицериновые альдегиды, то они соотносятся друг с другом как предмет и его зеркальное отображение. Поэтому, зная формулу одного оптического изомера, легко написать формулу другого изомера: он будет зеркальным отражением его:

Такие оптические изомеры, которые соотносятся друг с другом как предмет и его зеркальное отображение, называются зеркальными изомерами, или антиподами, или энантиомерами.

Как правило, физические (температуры плавления и кипения, растворимость и др.) и химические свойства (они взаимодействуют одинаково с одними и теми же реагентами) энантиомеров совершенно одинаковые. Они отличаются лишь оптическими свойствами, а также биологической активностью.

Другим веществом, содержащим в молекуле асимметрический (хиральный) атом углерода, является 2-гидроксипропановая (молочная) кислота:

В молекуле молочной кислоты второй (центральный) атом углерода является тетраэдрическим и содержит четыре различных заместителя: водород Н, метил СНз, карбоксил СООН и гидроксил ОН. Эти группы по-разному могут располагаться вокруг хирального центра, обусловливая различную конфигурацию молекул и обеспечивая тем самым наличие оптических изомеров. Принадлежность к D- или L-ряду определяется относительно изомеров глицеральдегида (т. н. относительная конфигурация):

D-молочная кислота и ее изомер L-молочная кислота соотносятся друг с другом как предмет и его зеркальное отражение. Поэтому они являются зеркальными изомерами (антиподами, энантиомерами). Они являются оптически активными веществами, то есть способны вращать плоскость поляризованного света на определенный угол. Если взять смесь энантиомеров в их эквимолярном количестве (подобные смеси образуются в химических реакциях), то такие смеси окажутся оптически неактивными, потому что каждый из зеркальных изомеров будет вращать плоскость поляризованного света на одинаковый угол, но в разных направлениях, и суммарный эффект будет равен нулю. Такие смеси называются рацемическими, или рацематами, и обозначаются DL. Например, DL-глицериновый альдегид - это рацемическая смесьD-глицеральдегида иL-глицеральдегида;DL-молочная кислота - это рацемат D-молочной иL-молочной кислот.

В тех случаях, когда в молекуле оптически активного вещества отсутствуют функциональные группы, трудно определить относительную конфигурацию энантиомеров (т. е. принадлежность их к D- и L-рядам). Известные ученые Кан, Ингольд и Прелог предложили абсолютную конфигурацию для оптических изомеров - так называемуюR,S-конфигурацию (R,S-номенклатуру).

Для определения R,S-конфигурации молекулу оптически активного вещества изображают с помощью клиньев:

- полый клин указывает на то, что заместитель расположен от наблюдателя;

- заштрихованный клин указывает на то, что заместитель расположен к наблюдателю.

Два оставшихся заместителя располагают в плоскости бумаги. Таким образом, хиральный атом углерода с четырьмя заместителями изображается так:

Заместители располагают таким образом, чтобы самый младший из них (о старшинстве заместителей см. выше в теме «Геометрическая изомерия»), а чаще всего это - водород Н, располагался от наблюдателя. Затем на эту молекулу смотрят со стороны, противоположной младшему заместителю, и обращают внимание на то, как три оставшиеся заместителя располагаются в ряд по направлению от старшего к младшему. В случае, если этот порядок соответствует направлению движения по часовой стрелке, изомеру приписывают конфигурацию R (гесtus - лат. правый). В случае, если этот порядок соответствует направлению движения против часовой стрелки, изомеру приписывают конфигурацию S (sinister – лат. левый).

Так, в уже известном нам глицериновом альдегиде у хирального атома углерода четыре заместителя: Н, СН₂ОН, С(Н)O, ОН (расположены в порядке повышения старшинства. Изобразим молекулу глицеральдегида с помощью клиньев, обратив младший заместитель Н от наблюдателя, а три остальные - произвольно:

Посмотрим на молекулу со стороны, противоположной младшему заместителю (на схеме указана стрелкой). Наблюдаем, что старшинство оставшихся трех заместителей убывает в ряду ОН, С(Н)O, СН₂ОН против часовой стрелки. Следовательно, указанный оптический изомер глицеринового альдегида имеет конфигурацию S:

Его энантиомер будет представлять его зеркальное отражение:

В этом случае старшинство заместителей в ряду ОН, С(Н)O,СН₂OН убывает по часовой стрелке. Следовательно, этот оптический изомер глицеринового альдегида имеет конфигурацию R:

Аналогично можно определить абсолютную конфигурацию оптических изомеров молочной кислоты:

Знак вращения плоскости поляризованного света никак не связан с конфигурацией оптических изомеров: он определяется экспериментально.

Рассмотрим теперь органические вещества, содержащие в молекуле несколько асимметрических атомов углерода (хиральных центров). Примером служит 2,3-дигидроксибутандионовая (винная) кислота:

В молекуле винной кислоты, как видно из приведенной структурной формулы, имеется два асимметрических атома углерода (второй и третий атомы в углеродной цепи). И относительно каждого из них расположение четырех различных заместителей (то есть конфигурация) может быть неодинаковым. Используя проекционные формулы Фишера, рассмотрим возможные случаи оптической изомерии для винной кислоты.

Одна из форм (изомеров) имеет следующую конфигурацию:

Это D(+) -винная кислота.

Ее зеркальным изомером (антиподом) будет такая форма:

Это L (-) –винная кислота

D-винная и L-винная кислоты соотносятся друг с другом как предмет и его зеркальное отображение. Поэтому они являются энантиомерами. Они имеют динаковые температуры плавления, одинаковую растворимость и даже динаковый угол вращения, но отличаются знаками (направлениями) вращения плоскости поляризованного света: одна из них правовращающая, другая - левовращающая.

Если внимательно посмотреть на проекционные формулы D-винной и L-винной кислот, то можно заметить, что гидроксогруппы ОН (старшие аместители) в них расположены по разные стороны относительно углеродного скелета. Такие оптические изомеры называются трео-изомерами (трео-формами).

Эквимолярная смесь D-винной и L-винной кислот является рацемической смесью, или рацематом, и называется виноградной кислотой. Виноградная кислота оптически неактивна.

В винной кислоте заместители могут располагаться и иначе, а именно:

Однако эти две формулы представляют собой одно и то же вещество. Так как в этой молекуле есть центр симметрии (между вторым и третьим атомом углерода: верхняя и нижняя части молекулы симметричны), то для нее нехарактерна оптическая изомерия: для этой молекулы не существует энантиомера. Такие вещества(оптические изомеры) называютсямезоформами:

Мезовинная кислота оптически неактивна. В ее молекуле гидроксогруппы ОН расположены по одну сторону относительно углеродного скелета. Такие оптические изомеры являются эритрoизомерами (эритроформами).

Сопоставляя конфигурацию трео-винных кислот (D-винной и L-винной кислот) и эритро-винной кислоты (мезовинной кислоты), необходимо отметить, что эти изомеры отличаются конфигурацией (расположением заместителей в пространстве) только у одного из двух асимметрических атомов углерода. Поэтому D-винная и мезовинная кислоты, равно как L-винная и мезовинная кислоты, зеркальными изомерами, или энантиомерами, не являются. Вследствие чего они отличаются своими свойствами и ведут себя как совершенно разные вещества. Оптические изомеры с несколькими хиральными центрами, которые отличаются конфигурацией не у каждого из них, называются диастереомерами. Диастереомеры не являются зеркальными изомерами. Следовательно, D-винная кислота и мезовинная кислота - диастереомеры; L-винная кислота и мезовинная кислота - диастереомеры; тогда как D-винная и Ь-винная кислоты - энантиомеры, или зеркальные изомеры.

Рассмотрим теперь оптическую изомерию 2,3-дибром-пентана:

2,3 - дибромпентан

В молекуле этого соединения есть два асимметрических атома углерода (они связаны с бромом). Это соединение в отличие от винной кислоты не содержит никаких элементов симметрии, поэтому число оптических изомеров для него вычисляется по формуле:

N=2ⁿ

Поскольку n = 2, то 2,3-дибромпентан существует в виде четырех оптических изомеров (двух пар энантиомеров).

Изобразим эти изомеры в виде проекционных формул Фишера. Вначале разместим атомы брома по разные стороны относительно углеродного скелета и получим формулытрео-изомеров.Принадлежность к D- или L-ряду в случае молекул с несколькими хиральными центрами осуществляется по первому снизу асимметрическому атому углерода (за исключением уже известной намвинной кислоты).

D – трео-изомер

Его энантиомер будет точным зеркальным отображением этой молекулы, а именно:

L – трео-изомер

Теперь поменяем расположение заместителей (атомов брома) и получим эритро-формы.

Его зеркальный изомер будет таким:

Трео- и эритро-изомеры по отношению друг к другу будут являться диастереомерами.

Выводы.

Деление стереоизомеров на конфигурационные и конформационные весьма условно. До сих пор не выработано четкого критерия, позволяющего дифференцировать эти два фундаментальных стереохимических понятия.

В одних условиях соединение может быть конфигурационно-усойчивым, в другом температурном интервале оно быстро превращается в другой стереоизомер и эту пару следует уже считать конформациями.

Пространственное строение молекул

и их биологическая активность

Большинству биологически активных веществ свойственна стереоспецифичность действия. Стереоспецифичность является фундаментальным свойством сложных структур, составляющих основу живой материи, и химических процессов, протекающих в ней. Более того, само появление и развитие высокоорганизованных живых существ связывается с возникновением стереоизомеров органических соединений.

В процессе эволюции живой природы возникли оптически активные соединения, из которых строились более сложные биомолекулы — полисахариды, пептиды и белки, нуклеиновые кислоты, липиды и т. д. Для построения сложных молекул природа использовала какой-то один из двух или нескольких стереоизомеров. Например, практически все белки построены из аминокислот L-ряда; в составе углеводсодержащих биомолекул содержатся остатки только D-глюкозы, а не ее энантиомера L-глюкозы; в природных объектах встречается фумаровая кислота, но не встречается ее -диастереомер — малеиновая кислота. В результате отбора возник сложный асимметрический живой мир, носителями хиральности в котором являются ферменты, клеточные рецепторы, антитела и антигены, клеточные мембраны, низкомолекулярные биорегуляторы и надмолекулярные структуры.

Естественно, встает вопрос о том, как возникла первоначальная асимметрия, почему одни стереоизомеры участвуют в построении живой материи, а другие — нет. Проблему эту пытались решить многие исследователи. Еще в началеXX в. было экспериментально доказано, что под действием циркуляционно-поляризованного света удается получить оптически активные соединения без участия каких-либо других хиральных факторов. Предполагая, что циркуля- ционно-поляризованный свет, возникающий при отражении лунного света от поверхности воды, послужил одной из причин зарождения первичной хиральности. Согласно другой гипотезе, первичная хиральностьвозниклав результате синтеза органических молекул на поверхности кристаллов оптически активного кварца. Полагают также, что первоначально в природе возникали рацематы, которые затем под действием перечисленных выше факторов расщеплялись на индивидуальные формы в результате спонтаннойкристаллизации. Однако до сих пор нет убедительного объяснения причин существования в природе лишь одного из двух возможных энантиомеров с определенной конфигурацией, поскольку возникновение любого из двух возможных энантиомеров абсолютно равновероятно из-за идентичности их физических и химических свойств.

Ключевые понятия.

Ассиметричный атом С – атом связан с четырьмя разными заместителями.

Хиральный центр – ассиметричный атом углерода.

Конформеры – различные геометрические формы молекул, переходящие друг в друга путем вращения вокруг простых связей.

Энантиомеры – стереоизомеры, молекулы которых относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное отражение.

Диастереомеры – стереоизомеры с несколькими ассиметрическими центрами, конфигурация части которых совпадает, а части – различаются. Особенность – физические свойства в каждой паре различны.

Этимеры – стереоизомеры, которые отличаются друг от друга только расположением групп атомов у первого ассиметричного атома С.

Аномеры – стереоизомеры в которых разное расположение групп атомов у первого ассиметричного С в циклических формах (и - глюкоза).

Эритро-форма – стереоизомеры в проекционных формулах которых одинаковые атомы или группы атомов находятся по одну сторону проекции, если по разные стороны – трео-форма.

Таутомерия – динамическая изомерия равновесных форм, способных легко переходить друг в друга.

Оптическая активность – способность вращать плоскость поляризации света.

Рацематы – оптически неактивная форма изомеров.

Мутаротация – постепенное изменение значения удельного вращения плоскости поляризации.

Литература:

В.Л.Белобородов и др.; под редакцией Н.А.Тюкавкиной «Органическая химия» : учеб.для ВУЗов : в 2 кн.- высшее образование : современный учебник – М.: Дрофа, 2003.

В.М,Пожанов, С.Н,Татаринчик «Органическая химия»; учебник для техникумов – М.: Химия, 1989.

Г.А.Савин «Химия. Изомерия органических соединений» 10-11 классы / - Волгоград: Учитель, 2005.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/192218-metod-rekomendacii-po-izucheniju-temy-stereoi