Absztrakt izomerek
-
bevezetés
- 1 Történelmi háttér
- 2 Strukturális izomerizmus
- 2.1 A szénhidrogén lánc izomerizmusa (szénváz)
- 2.2 Valence izomerizmus
- 2.3 Funkcionális csoport izomerizmus
- 2.4 Pozíció izomerizmusa
- 3 térbeli izomerizmus (sztereoizomerizmus)
- 3.1 Enantioméria (optikai izomerizmus)
- 3.2 Diasztereometria
- 3.2.1 σ-diasztereomerizmus
- 3.2.2 π-diasztereomer (geometriai izomerizmus)
- 4 Izomerizációs irodalom
Nem szabad összekeverni az atommagok izomerizmusaival.
Izoméria (ókori görög ἴσος -. «Egyenlő” és μέρος - «share rész") - olyan jelenség, amely a létezése kémiai vegyületek (izomerek) azonos az összetétele és molekulatömege, de különböznek a szerkezet és az atomok elrendezése a tér, és ennek eredményeként a tulajdonságok.
1. Történelmi háttér
Ennek eredményeként, a vita Liebig és Friedrich Wohler alakult (1823-ban), hogy két drasztikusan eltérő tulajdonságai az anyag összetételének AgCNO - tsianovokisloe (AgNCO) és patent (AgONC) ezüst. Egy másik példa voltak a bor és a borkősav, amely után egy tanulmányt 1830-ban J. Berzelius megalkotta a „izoméria”, és azt javasolta, hogy különbségek adódnak a „egyszerű eloszlása különböző atomok a komplex atom” (azaz, a modern értelemben, a molekula ).
Az izomerizmus igazi magyarázata csak a 19. század második felében érkezett. az AM Butlerov (szerkezeti izomerizmus) kémiai szerkezetének elmélete és a J. G. Van't Hoff (térbeli izomerizmus) sztereokémiája alapján.
2. Strukturális izomerizmus
A szerkezeti izomerizmus a kémiai szerkezet különbségeinek eredménye. Ez a típus magában foglalja:
2.1. A szénhidrogénlánc izomerizmusa (a szénváz)
A szénváz izomerizmusa a különböző szénatomok kötésrendjének köszönhetően. A legegyszerűbb példa a bután CH3-CH 2-CH 2-CH 3 és izobután (CH3) 3CH. További példák: antracén és fenantrén (I. és II. Képlet), ciklobután és metilciklopropán (III és IV).
2.2. Valentin izomerizmus
A valencia izomerizmus egy speciális szerkezeti izomerizmus, amelyben az izomereket csak a kötések újraelosztásával lehet átalakítani egymásba. Például, a benzol vegyérték izomerek (V) biciklo [2.2.0] hexa-2,5-dién (VI, «benzol Dewar") prismane (VII, «benzál Ladenburg") benzvalen (VIII).
2.3. Funkcionális csoport izomerizmus
A funkcionális csoport természetét tekintve; például az etanol (CH 3-CH 2-OH) és a dimetil-éter (CH3-O-CH3).
2.4. Pozíció izomerizmusa
A szerkezeti izomerizmus típusa, amelyet azonos funkcionális csoportok vagy több kötés azonos helyzetű szénhidrogén helyzetében különböznek. Példa: 2-klór-butánsav és 4-klór-vajsav.
3. Térbeli izomerizmus (sztereoizomerizmus)
A térbeli izomerizmus (sztereoizomerizmus) az azonos kémiai szerkezettel rendelkező molekulák térbeli konfigurációjának különbségeiből adódik. Különböző típusú térbeli izomerek jelölésére sztereokémiai nómenklatúrát fejlesztettek ki, amely az IUPAC nómenklatúra kémiai szabályainak E. szakaszában került összeállításra.
Ez a fajta izomerizmus enantiomer (optikai izomerizmus) és diasztereoméria csoportokra oszlik.
3.1. Enantioméria (optikai izomerizmus)
Enantiomerek (optikai izomerek tükör izomerek) van egy pár optikai antipódok - anyagok és egymással ellentétes előjelű egyenlő nagyságú forgatások polarizációs síkját, amikor a személyazonosságát az összes többi fizikai és kémiai tulajdonságai (kivéve a reakciók más, optikailag aktív anyagok és fizikai tulajdonságok királis környezetben ). Szükséges és elégséges oka optikai antipódok - tartozó molekulák egyike az alábbi csoportok pont szimmetria: Cn. Dn. T, O vagy I (kiralitás). Leggyakrabban, beszélünk az aszimmetrikus szénatomon, vagyis egy, amelyhez négy különböző szubsztituenst.
Az aszimmetrikus lehet más atomok, például szilícium, nitrogén, foszfor, kénatomok. Az aszimmetrikus atom jelenléte nem az enantiomerizmus egyetlen oka. Így, az optikai antipódok vannak adamantán-származékok (IX), ferrocén (X), 1,3-difenilallena (XI), 6,6'-dinitro-2,2'-diphenic sav (XII). Az utóbbi vegyület optikai aktivitásának oka az atropizomerizmus. vagyis a térbeli izomerizmust, amelyet a forgás hiánya okoz egy egyszerű kapcsolat körül. Az enantiomerizmus a fehérjék, nukleinsavak spirális konformációiban, hexagelicénben (XIII) is megnyilvánul.
3.2. diasztereomerek
Diasztereomer találni bármely kombinációja térbeli izomerek, amelyek nem egy pár optikai antipódok. Vannak σ- és π-diasztereomerek.
3.2.1. σ-diasztereomerből
A σ-diasztereomerek különböznek egymástól a benne jelenlevő királis elemek egy részében. Így a diasztereomerek a (+) - borkősav és a mezo-borkősav, a D-glükóz és a D-mannóz, például:
3.2.2. π-diasztereomer (geometriai izomerizmus)
π-diasztereomerek, más néven geometriai izomerek különböznek különböző térbeli elrendezése a szubsztituensek viszonyítva a kettős kötés a (többnyire C = C és C = N) vagy a ciklus. Ezek közé tartozik, például, maleinsav és fumársav (XIV általános képletű és a XV, rendre), (E) - és (Z) -benzaldoksimy (XVI és XVII), cisz- és transz-1,2-dimetil-ciklopentán (XVIII és XIX).
4. Izomerizáció
A kémiai átalakulások, amelyek eredményeképpen a szerkezeti izomerek egymásba alakulnak, az izomerizációnak nevezik. Az ilyen folyamatok nagy jelentőséggel bírnak az iparban. Így például, végezzen izomerizációját normál alkánokat, hogy izoalkánok, hogy növelje a oktánszám motor üzemanyagok; a pentánt izopentánba izomerizáljuk, majd az izoprén dehidrogénezésével. Ez intramolekuláris izomerizációs és átrendeződése, amely nagy jelentőségű, például a Beckmann-átrendeződést - átalakítása ciklohexanon-oxim kaprolaktám (nyersanyag nylon).
Az enantiomerek interkonverziójának folyamatát racemizációnak nevezzük. az optikai aktivitás eltűnését eredményezi a (-) - és (+) - formák ekvimoláris keveréke, vagyis egy racemát képződése következtében. A diasztereomerek interkonverziója olyan keverék kialakulását eredményezi, amelyben a termodinamikailag stabilabb forma dominál. A π-diasztereomerek esetében ez általában transz-forma. A konformációs izomerek interkonverzióját konformációs egyensúlynak nevezzük.
Az izomerizmus jelensége nagymértékben hozzájárul az ismert (és nagyobb mértékben a potenciálisan lehetséges) kapcsolatok számának növekedéséhez. Így a lehetséges több szerkezeti izomer dekil-alkohol több mint 500 (ebből mintegy 70 ismert), a térbeli izomerek itt több mint 1500.
Az izomerizációs problémák elméleti megfontolása topológiai módszereket eredményez; Az izomerek számának kiszámításához matematikai képletek származnak.