Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Ізомерія



План:


Введення

Не слід плутати з ізомерією атомних ядер.

Ізомерія (від др.-греч. ἴσος - "Рівний", і μέρος - "Частка, частина") - явище, що полягає в існуванні хімічних сполук (ізомерів), однакових за складом і молекулярною масою, але розрізняються по будові або розташуванню атомів у просторі і, внаслідок цього, за властивостями.


1. Історичні відомості

У результаті дискусії Ю. Лібіха і Ф. Велера було встановлено (1823), що існують два різко різних за властивостями речовини складу AgCNO - ціановокіслое (AgNCO) й гримучої ( AgONC) срібло. Ще одним прикладом послужили винна і виноградна кислоти, після дослідження яких Й. Берцеліус в 1830 ввів термін "ізомерія" і висловив припущення, що відмінності виникають через "різного розподілу простих атомів в складному атомі" (тобто, в сучасних термінах, молекулі).

Справжнє пояснення ізомерія отримала лише в 2-ій половині XIX ст. на основі теорії хімічної будови А. М. Бутлерова (структурна ізомерія) і стереохимического навчання Я. Г. Вант-Гоффа (просторова ізомерія).


2. Структурна ізомерія

Структурна ізомерія - результат відмінності в хімічному будову. До цього типу відносять:

2.1. Ізомерія вуглеводневого ланцюга (вуглецевого скелета)

Структурна ізомерія.

Ізомерія вуглецевого скелета, обумовлена ​​різним порядком зв'язку атомів вуглецю. Найпростіший приклад - бутан СН 3-СН 2-СН 2-СН 3 та ізобутан (СН 3) 3 СН. Інші приклади: антрацен і Фенантрен (формули I і II, відповідно), ціклобутан і метілціклопропан (III і IV).


2.2. Валентна ізомерія

Валентна ізомерія.

Валентна ізомерія - особливий вид структурної ізомерії, при якій ізомери можна перевести один в одного лише за рахунок перерозподілу зв'язків. Наприклад, валентними ізомерами бензолу (V) є бицикло [2.2.0] гекса-2 ,5-дієн (VI, "бензол Дьюара"), прізман (VII, "бензал Ладенбурга"), бензвален (VIII).


2.3. Ізомерія функціональної групи

Різниться характером функціональної групи; наприклад, етанол (CH 3-CH 2-OH) і диметиловий ефір (CH 3-O-CH 3).

2.4. Ізомерія положення

Тип структурної ізомерії, що характеризується розходженням положення однакових функціональних груп або кратних зв'язків при однаковому вуглецевому кістяку. Приклад: 2-хлорбутановая кислота і 4-хлорбутановая кислота.

3. Просторова ізомерія (стереоізомерів)

Просторова ізомерія (стереоізомерів) виникає в результаті відмінностей у просторовій конфігурації молекул, що мають однакове хімічну будову. Для позначення просторових ізомерів різних типів розроблена стереохимическая номенклатура, зібрана в розділі E номенклатурних правил ІЮПАК з хімії .

Цей тип ізомерії підрозділяють на енантіомерів (оптичну ізомерію) і діастереомерію.


3.1. Енантіомерів (оптична ізомерія)

Izomer003.png

Енантіомерами (оптичними ізомерами, дзеркальними ізомерами) є пари оптичних антиподів - речовин, що характеризуються протилежними за знаком і однаковими за величиною обертаннями площини поляризації світла при ідентичності всіх інших фізичних і хімічних властивостей (за винятком реакцій з іншими оптично активними речовинами і фізичних властивостей в хіральні середовищі). Необхідна і достатня причина виникнення оптичних антиподів - приналежність молекули до однієї з наступних точкових груп симетрії : C n, D n, T, O або I ( хіральність). Найчастіше мова йде про асиметричний атом вуглецю, тобто про атом, пов'язаному з чотирма різними заступниками.

Асиметричними можуть бути й інші атоми, наприклад атоми кремнію, азоту, фосфору, сірки. Наявність асиметричного атома - не єдина причина енантіомерів. Так, мають оптичні антиподи похідні адамантана (IX), ферроцена (X), 1,3-діфенілаллена (XI), 6,6 '-динитро-2, 2'-діфеновой кислоти (XII). Причина оптичної активності останнього з'єднання - атропоізомерія, тобто просторова ізомерія, викликана відсутністю обертання навколо простий зв'язку. Енантіомерів також проявляється в спіральних конформаціях білків, нуклеїнових кислот, в гексагеліцене (XIII).


3.2. Діастереомерія

Діастереомернимі вважають будь-які комбінації просторових ізомерів, що не становлять пару оптичних антиподів. Розрізняють σ-і π-діастереомери.

3.2.1. σ-діастереомерія

σ-діастереомери відрізняються один від одного конфігурацією частини наявних у них елементів хіральності. Так, діастереомерамі є (+)-винна кислота і мезо-винна кислота, D-глюкоза і D-маноза, наприклад:

Izomer Vinnaya kislota.png

3.2.2. π-діастереомерія (геометрична ізомерія)

π-діастереомери, звані також геометричними ізомерами, відрізняються один від одного різним просторовим розташуванням заступників відносно площини подвійного зв'язку (найчастіше С = С та С = N) або циклу. До них відносяться, наприклад, малеїнова і фумарова кислоти (формули XIV і XV відповідно), (Е) - і (Z)-бензальдоксіми (XVI і XVII), цис-і транс-1 ,2-діметілціклопентани (XVIII і XIX).

Izomer007.png

4. Ізомеризація

Хімічні перетворення, в результаті яких структурні ізомери перетворюються один в одного, називається ізомеризацією. Такі процеси мають важливе значення в промисловості. Так, наприклад, проводять ізомеризації нормальних алканов в ізоалкани для підвищення октанового числа моторних палив; ізомеризуються пентан в ізопентан для подальшого дегидрирования в ізопрен. Ізомеризацією є і внутрішньо перегрупування, з яких велике значення має, наприклад, перегрупування Бекмана - перетворення ціклогексаноноксіма в капролактам (сировина для виробництва капрону).

Процес взаємоперетворення енантіомерів називається рацемізації: вона призводить до зникнення оптичної активності в результаті утворення еквімолярної суміші (-) - і (+)-форм, тобто рацемату. Взаємоперетворення діастереомеров призводить до утворення суміші, в якій переважає термодинамічно більш стійка форма. У разі π-діастереомеров це зазвичай транс-форма. Взаємоперетворення конформаційних ізомерів називається конформаційних рівновагою.

Явище ізомерії у величезній мірі сприяє зростанню числа відомих (і ще більшою мірою - числа потенційно можливих) сполук. Так, можливе число структурно-ізомерних децілових спиртів - понад 500 (відомо з них близько 70), просторових ізомерів тут більше 1500.

При теоретичному розгляді проблем ізомерії все більшого поширення набувають топологічні методи; для підрахунку числа ізомерів виведені математичні формули.


Література

  1. Фізер Л., Фізер М., Органічна хімія. Поглиблений курс. т.1. пер з англ., Під ред. д.х.н. Н. С. Вульфсон. Изд. "Хімія". М., 1969.
  2. Пальм В. А., Введення в теоретичну органічну хімію, М., 1974;
  3. Соколов В І., Введення в теоретичну стереохімію, М., 1979;
  4. Сланіна 3., Теоретичні аспекти явища ізомерії в хімії, пров. з чеш., М., 1984;
  5. Потапов В М., Стереохімія М., 1988.
  6. Великий енциклопедичний словник. Хімія. Изд.: Велика Російська енциклопедія, 2003, ISBN 5-85270-253-6
Структурна хімія
Хімічна зв'язок : Ароматичность | Ковалентний зв'язок | Іонна зв'язок | Металева зв'язок | Водневий зв'язок | Донорно-акцепторні зв'язок | Таутомерія | Ван-дер-ваальсови зв'язок
Відображення структури: Функціональна група | Структурна формула | Кістякова формула органічних сполук | Хімічна формула | Ліганд | Координаційна геометрія | Координаційна сфера
Електронні властивості: Електронегативність | Спорідненість до електрону | Енергія іонізації | Полярність хімічних зв'язків | Правило октету
Стереохімія : Асиметричний атом | Ізомерія | Конфігурація | Хіральність | Конформація

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Ізомерія атомних ядер
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru