Izoméria
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. január 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .Izomerizmus ( más görög szóból ἴσος - egyenlő + μέρος - részesedés, rész) - olyan jelenség, amely kémiai vegyületek - izomerek - létezéséből áll - azonos atomi összetételben és molekulatömegben, de különbözik az atomok szerkezetében vagy elrendezésében a térben, és ennek köszönhetően ehhez tulajdonságok szerint.
Történelmi információk
J. Liebig és F. Wöhler 1823-ban folytatott megbeszélésének eredményeként megállapították, hogy két AgCNO összetételű anyag van, amelyek tulajdonságaiban élesen eltérőek - a cianát ( AgNCO) és fulminát ( AgONC ) ezüst . Egy másik példa a borkősav és a borkősav , amelyek tanulmányozása után J. Berzelius 1830-ban bevezette az "izoméria" kifejezést, és azt javasolta, hogy a különbségek az "egyszerű atomok eltérő eloszlásából adódnak egy összetett atomban" (vagyis a modern világban). kifejezések, molekula).
Az izoméria valódi magyarázatát csak a 19. század 2. felében kapták meg A. M. Butlerov kémiai szerkezetének elmélete (strukturális izoméria) és J. G. van't Hoff sztereokémiai tanításai (térbeli izoméria) alapján.
Strukturális izoméria
A szerkezeti izoméria a kémiai szerkezeti különbségek eredménye. Ez a típus a következőket tartalmazza:
A szénlánc (szénváz) izomerizmusa
A szénváz izomerizmusa a szénatomok eltérő kötési sorrendje miatt. A legegyszerűbb példa a bután CH3 - CH2 - CH2 - CH3 és az izobután ( CH3 ) 3CH . További példák: antracén és fenantrén (I és II képlet), ciklobután és metil- ciklopropán (III és IV).
Vegyérték izoméria
A vegyértékizoméria a szerkezeti izoméria egy speciális fajtája, amelyben az izomerek csak a kötések újraeloszlása révén alakulhatnak át egymásba. Például a benzol (V) vegyértékizomerjei a biciklo[2.2.0]hexa-2,5-dién (VI, "Dewar-benzol"), a prizmán (VII, "Ladenburg-benzol"), a benzvalén (VIII).
Funkcionális csoport izoméria (osztályközi izomerizmus)
A funkciós csoport jellegében különbözik; például az etanol (CH 3 —CH 2 —OH) és a dimetil-éter (CH 3 —O—CH 3 ).
Pozícióizoméria
A szerkezeti izoméria egy típusa, amelyet ugyanazon funkciós csoportok vagy ugyanazon szénvázzal rendelkező többszörös kötések helyzetének különbsége jellemez. Példa: 2-klór-butánsav és 4-klór-butánsav.
Metamerizmus
A metamerizmus a szerkezeti izoméria egyik fajtája , amelyet a szénatomok eltérő eloszlása jellemez a molekulában heteroatommal elválasztott több szénhidrogéncsoport között . A metamerizmus az alifás éterek , észterek , tioalkoholok és aminok sorozatából ismert . A kifejezést ma már ritkán használják.
A. M. Butlerov is rámutatott az ilyen típusú izomériákra, „a nem szilárd szerkezetek izomériájának” nevezve.
Példa: CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 - dietil-éter és CH 3 OCH 2 CH 2 CH 3 - metil-propil-éter.
Téri izomerizmus (sztereoizoméria)
A térbeli izomerizmus (sztereoizoméria) az azonos kémiai szerkezetű molekulák térbeli konfigurációjának különbségeiből adódik. A különböző típusú térbeli izomerek megjelölésére egy sztereokémiai nómenklatúrát dolgoztak ki, amelyet az IUPAC kémiai nómenklatúra szabályainak E. szakaszában gyűjtöttek össze. .
Ez a fajta izoméria enantiomerizmusra (optikai izoméria) és diasztereomerizmusra osztható .
Enantiomerizmus (optikai izomerizmus)
Az enantiomerek (optikai izomerek, tükörizomerek) optikai antipódpárok - olyan anyagok, amelyeket a fény polarizációs síkjának ellentétes előjelű és egyenlő nagyságú elfordulása jellemez , minden más fizikai és kémiai tulajdonsággal (kivéve a másokkal való reakciókat). optikailag aktív anyagok és fizikai tulajdonságok királis közegben). Az optikai antipódok megjelenésének szükséges és elégséges oka, hogy a molekula a következő pontszimmetriacsoportok valamelyikébe tartozik : C n , D n , T, O vagy I ( kiralitás ). Leggyakrabban aszimmetrikus szénatomról beszélünk, azaz négy különböző szubsztituenshez kapcsolódó atomról.
Más atomok is lehetnek aszimmetrikusak, például szilícium- , nitrogén- , foszfor- vagy kénatomok . Nem az aszimmetrikus atom jelenléte az egyetlen oka az enantiomereknek. Tehát az adamantán (IX), ferrocén (X), 1,3-difenil-allén (XI), 6,6'-dinitro-2,2'-difensav (XII) származékai optikai antipódokkal rendelkeznek. Ez utóbbi vegyület optikai aktivitásának oka az atropizoméria , vagyis az egyes kötés körüli forgás hiánya által okozott térbeli izoméria. Az enantiomerizmus a fehérjék , nukleinsavak hexahelycénben (XIII) található spirális konformációiban is megjelenik .
Diasztereoméria
A térbeli izomerek minden olyan kombinációja, amely nem alkot optikai antipódpárt, diasztereomernek minősül. Vannak σ- és π-diasztereomerek.
σ—diasztereomériaA σ-diasztereomerek a bennük lévő néhány kiralitási elem konfigurációjában különböznek egymástól. Tehát a diasztereomerek a (+)- borkősav és a mezo-borkősav, a D-glükóz és a D-mannóz, például:
π—diasztereomerizmus (geometriai izoméria)A π-diasztereomerek, más néven geometriai izomerek , a szubsztituensek eltérő térbeli elrendezésében különböznek egymástól a kettős kötés (leggyakrabban C=C és C=N) vagy a gyűrű síkjához viszonyítva. Ide tartoznak például a maleinsav és a fumársav (XIV és XV képletek), (E)- és (Z)-benzaldoximok (XVI és XVII), cisz- és transz-1,2-dimetil-ciklopentánok (XVIII és XIX). .
Izomerizáció
Azokat a kémiai átalakulásokat, amelyek eredményeként a szerkezeti izomerek egymáská alakulnak, izomerizációnak nevezzük . Az ilyen folyamatok fontosak az iparban. Így például a normál alkánok izomerizálását izoalkánokká hajtják végre a motorüzemanyagok oktánszámának növelése érdekében; izomerizálja a pentánt izopentánná a későbbi dehidrogénezéshez izoprénné . Az intramolekuláris átrendeződések is izomerizációk, amelyek közül például nagy jelentőségű a Beckmann-átrendeződés - a ciklohexanon-oxim átalakulása kaprolaktámmá (a kapron előállításának alapanyaga ).
Az enantiomerek interkonverziójának folyamatát racemizációnak nevezik : ez az optikai aktivitás eltűnéséhez vezet a (-)- és (+)-formák ekvimoláris keverékének, azaz racemátnak a képződése következtében. A diasztereomerek interkonverziója olyan keverék képződéséhez vezet, amelyben a termodinamikailag stabilabb forma dominál. A π-diasztereomerek esetében ez általában a transz forma. A konformációs izomerek egymásba való átalakulását konformációs egyensúlynak nevezzük.
Az izoméria jelensége nagyban hozzájárul az ismert (és még nagyobb mértékben a potenciálisan lehetséges) vegyületek számának növekedéséhez. Így a szerkezeti izomer decil-alkoholok lehetséges száma több mint 500 (ebből körülbelül 70 ismert), több mint 1500 térbeli izomer létezik.
Az izoméria problémáinak elméleti megfontolásában a topológiai módszerek egyre inkább elterjednek; matematikai képleteket vezetnek le az izomerek számának kiszámításához[ mi? ] .
Lásd még
- Tautomeria
- Kiralitás
- aszimmetrikus atom
- Orbitális modellek
- Enantiomer kristályosítás
Irodalom
- Fizer L., Fizer M. Szerves kémia. Haladó tanfolyam. kötet 1. per. angolból, szerk. x. n. N. S. Vulfson. Szerk. "Kémia". M., 1969.
- Palm V. A. Bevezetés az elméleti szerves kémiába, M., 1974;
- Sokolov V. I. Bevezetés az elméleti sztereokémiába, M., 1979;
- Slanina 3. Az izoméria jelenségének elméleti vonatkozásai a kémiában, ford. cseh nyelvből, M., 1984;
- Potapov V. M. Sztereokémia M., 1988.
- Nagy enciklopédikus szótár. Kémia. Kiadó: Great Russian Encyclopedia, 2003, ISBN 5-85270-253-6
 Szótárak és enciklopédiák |
|
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |
| Szerkezeti kémia | |
|---|---|
| kémiai kötés | |
| Struktúra megjelenítése | |
| Elektronikus tulajdonságok | |
| Sztereokémia | |