Sztereoizomerek ( más görög στερεός "tömb, térbeli" szóból), térbeli izomerek is - azonos szerkezetű , de az atomok térbeli elrendezésében eltérő kémiai vegyületek [1] [2] . A sztereoizomerek azonos szerkezetűek, de eltérő konfigurációval és/vagy konformációval [3] .
A klasszikus sztereokémiában a sztereoizomereket optikai izomerekre, diasztereomerekre és geometriai izomerekre osztották fel. A Mislow által 1965-ben javasolt modern osztályozás a szimmetrián és az energiaparamétereken alapul.
Az energiakritérium szerint a sztereoizomereket a következőkre osztják [4] :
Léteznek köztes típusú sztereoizomerek is, amelyek magas hőmérsékleten könnyen, de lehűtve lassan átalakulnak egymáská. Ebben az esetben reziduális sztereoizomériáról beszélünk [4] .
Ezek a besorolások nem zárják ki egymást: az enantiomerek és diasztereomerek lehetnek konfigurációs vagy konformációs sztereoizomerek, attól függően, hogy magas vagy alacsony energiájú gát választja el őket [4] . Az enantiomerek és a diasztereomerek figyelembevételekor általában figyelembe veszik a konfigurációs különbségeket, és a konformereket a térbeli izomerek külön típusának tekintik.
Az enantiomerek (optikai izomerek, tükörizomerek, optikai antipódok) sztereoizomerek, amelyek egymás tükörképei, térben nem kompatibilisek [5] .
Mivel egy objektumnak csak egy tükörképe lehet, az enantiomerek párban léteznek ( epimerek ). Az enantiomer molekulák kiralitás tulajdonsággal rendelkeznek , vagyis térben nem esnek egybe tükörképükkel. Jellemzően a kiralitás eleme egy molekulában a kiralitás központja, azaz egy szénatom , amely négy különböző szubsztituenshez kapcsolódik. Például a CH 3 CH (OH) COOH tejsav szénatomja hidrogénatomhoz , metil- , karboxil- és hidroxilcsoportokhoz kapcsolódik , így két enantiomer formájában létezhet: (+)-tejsav, amely képződik. az izomszövetben biokémiai folyamatok eredményeként , és a (-)-tejsav, a glükóz anaerob fermentációjának terméke [6] .
Az enantiomerek fizikai tulajdonságainak többsége megegyezik, például ugyanazon a hőmérsékleten forrnak és olvadnak , azonos az oldhatóságuk , sűrűségük , törésmutatójuk , UV-, IR-, NMR-spektrumuk [6] .
Az enantiomerek megkülönböztető tulajdonsága az optikai aktivitás - a fény polarizációs síkjának elforgatásának képessége . Ellentétes enantiomerek esetén a fajlagos optikai forgás nagysága abszolút értékben egyenlő, irányú viszont ellentétes (ezért optikai izomereknek vagy optikai antipódoknak is nevezik ). Az utóbbi időben azonban ezek az elnevezések egyre ritkábbak, mivel egyes enantiomerek (például R- vagy S - n -butil-n- hexil - n - propil- etil -metán ) nem mutatnak észrevehető optikai elfordulást ( kriptokiralitás ) [7] .
Az enantiomerek megkülönböztethetők királis reagensek vagy katalizátorok jelenlétében mutatott reaktivitásuk, királis oldószerekben mért NMR-spektrumok, illetve egyes esetekben a kristályok alakja alapján is [8] .
A diasztereoizomerek közé tartozik minden sztereoizomer, amely nem enantiomer, azaz egymás tükörképe [9] . Egy molekula diasztereomerjei akkor keletkeznek, ha több sztereocentrumot (vagy a kiralitás egyéb elemeit) tartalmaz. Ebben az esetben azok a sztereoizomerek, amelyekben az összes megfelelő sztereocentrum konfigurációja különbözik, enantiomerek. Ha a sztereoizomerek csak néhány sztereocentrum konfigurációjában különböznek, akkor ezek diasztereomerek. Az ilyen diasztereomereket σ-diasztereomereknek nevezzük [10] .
A diasztereomerek közé tartoznak a kettős kötés konfigurációjában eltérő sztereoizomerek is (π-diasztereomerek vagy geometriai izomerek) [11] .
Az enantiomerekkel ellentétben a diasztereomerek fizikai tulajdonságaikban különböznek, beleértve az optikai aktivitást is . Ennek az az oka, hogy az enantiomerek minden skaláris tulajdonságukban azonosak, vagyis bármely két atom távolsága bennük azonos. A diasztereomerek ebben az értelemben nem azonosak, így tulajdonságaik különböznek [10] .
Általában n sztereocentrum egy molekulában 2n sztereoizomert ad. Néha a sztereoizomerek száma csökken annak következtében, hogy az egyik sztereoizomernek olyan szimmetriája van, hogy egybeesik a visszaverődésével ( mezoforma ). Így ebben az esetben a két enantiomer ugyanaz a vegyület [12] .
Az olyan sztereoizomereket, amelyek csak konformációjukban különböznek egymástól, konformereknek nevezzük [13] . Az ilyen sztereoizomerek speciális esetei a rotamerek - konformerek, amelyek egyetlen kémiai kötés körüli nehéz forgásból származnak [14] .
A reziduális sztereoizoméria fogalma egy molekula sztereoizomer formáit veszi figyelembe, amelyek a molekula bizonyos módszerekkel és speciális körülmények között történő vizsgálatával megkülönböztethetők, míg hétköznapi körülmények között ezek a sztereoizomerek megkülönböztethetetlenek, mivel gyorsan egymásba fordulnak. Például a klór- ciklohexánnak két sztereoizomerje van, a klóratom tengelyirányú és ekvatoriális helyzetében, amelyek megkülönböztethetők, ha IR-spektroszkópiával vagy NMR-spektroszkópiával analizálják –100 °C-on. Szobahőmérsékleten izolálva vagy NMR-analízissel a klór-ciklohexán az egyik vegyület, ezért nem tartalmaz a szokásos értelemben vett sztereoizomereket [15] .
| Sztereokémia | |
|---|---|
| Királis molekulák | |
| Elnevezéstan | |
| Kijelző | |
| Sztereokémiai modellek | |
| Elemzés |
|
| Racemate hasítás |
|
| Reakciók |
|