Глава 3. Стереоизомерия органических соединений.

Стереоизомерами (пространственные изомеры) называются соединения, имеющие одинаковый состав и строение, но различающиеся расположением атомов в пространстве.

В зависимости от пространственного строения молекул, выделяют два вида стереоизомерии: конформационную и конфигурационную. Конформация молекулы представляют собой различные ее геометрические формы, возникающие в результате вращения вокруг σ - связи.

Конформационные изомеры являются стереоизомерами, различие между которыми вызвано вращением вокруг отдельных участков молекулы вокруг одинарных связей.

Конформации принято изображать в виде пространственных структур или их проекций – проекции Ньюмена.

Например:

 

 

Конфигурационные изомеры обладают определенным расположением атомов в пространстве, которое не зависит от свободного вращения вокруг одинарной связи.

В соответствии с этим конфигурационные изомеры представляют собой стереоизомеры с различным расположением атомов и групп в пространстве относительно друг друга.

Различают два вида конфигурационной изомерии: геометрическую (цис-, транс-) и оптическую.

Например бутен-2:

СН₃ СН₃ СН₃ Н

С = С С = С

Н Н Н СН₃

 

Цис – бутен – 2 Транс – бутен – 2

Оптическая изомерия.

Если атом С соединен с четырьмя различными заместителями, то такой атом называется асимметрическим (хиральный) атомом углерода. Молекулы с асимметрическим атомом углерода называют хиральными. Хиральные молекулы обладают способностью поворачивать плоскость поляризованного света на определенный угол α. Это явление называют оптической активностью, а соответствующие молекулы оптически активными.

Наиболее важным следствием хиральности является существование их в виде пары пространственных изомеров энантиомеров .

Энантиомеры – стереоизомеры, молекулы которых отличаются между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Энантиомеры одинаковы по физическим и химическим свойствам.

Они имеют одинаковые температуры плавления и кипения и отличаются по углу вращения плоскости поляризованного света.

Например: молочная кислота

 

СН₃ – ^*СН– СООН

ОН

 

асимметрический атом углерода обозначен звездочкой.

 

СООН СООН

Н – С – ОН НО – С - Н

СН₃ СН₃

 

(+)D- молочная (-)L - молочная

 

Оптические изомеры, вращающие плоскость поляризии вправо называют правовращающими и обозначают знаком «+», влево- левовращающими и обозначают знаком «-».

D и L символы стереохимической номенклатуры. Знак вращения не имеет прямой связи с конфигурацией. В стереохимических названиях часто D и L заменяются на R и S:

R – правый S – левый

 

D L

 

Стереоизомеры, не являющиеся энантиомерами, называются диастереомерами. Это два взаимоисключающие понятия. В отличие от энантиомеров диастериомеры отличаются по физическим и химическим свойствам. Поэтому их можно разделить.

D- Эритроза (I) не является зеркальным изображением стереоизомеров (III) или (IV). Поэтому D-эритроза (I) и D- треоза (III), а также (I) и L-треоза (IV) представляют пары диастереомеров.