1 ПРОСТОРОВА ІЗОМЕРІЯ (СТЕРЕОІЗОМЕРІЯ ) Існують такі види

ізомерія визначається відмінністю у будові ланцюгів Карбону або відмінністю у

положенні функціональних груп або кратних зв'язків, то явище стереоізомерії (просторової ізомерії) обумовлене відмінністю розташування атомів і функціональних груп сполук у просторі

Деякі терміни та визначення:
Конфігурація – певне просторове розташування атомів у молекулі, яке не може бути перетворене в інше у наслідок їх обертання довкола зв’язків без їх розщеплення

Конформація – певне просторове розташування атомів у молекулі, яке може змінюватись при обертанні груп атомів довкола зв’язків без їх розщеплення

двох замісників біля атомів Карбону, які з’єднані подвійним зв’язком.
При наявності

трьох або чотирьох різних замісників згідно з правилами IUPAC застосовують Z,E-систему позначень.

атомі Карбону біля зв’язку С=С. Старшинство атома визначається його порядковим

номером e періодичній системі елементів. Так, наймолодший замісник - Гідроген, за ним ідуть Lі, Ве, С, N, О, F і так далі. У випадку функційних груп старшинство визначається природою першого атому (—SО3Н > —ОН > —NН2 > —СН3), а у випадку їх рівності — природою другого (—СН2—СН3 < —СН2—NН2 < —СН2—OH < —CH2—F) і так далі. У випадку груп з різними типами зв'язків старшість зростає в ряді:

один бік від подвійного зв'язку, то такий ізомер позначається Z

(від німецького zusammen — разом). Якщо ж старші замісники розміщені по різні боки подвійного зв'язку, ізомер позначається Е ( від німецького entgegen — навпроти). Символи Z і Е не потрібно використовувати одночасно з термінами цис- і транс-.

Z-1-Бромо-2-хлоропропен Е-1-Бромо-2-хлоропропен
 

у 1848 р. при вивченні кристалів, які випадають з розчину

рацемічного тартрату натрію-амонію. Він встановив, що ці кристали мають дві форми, які є дзеркальним відображенням одна одної і не суміщуються в просторі.

Пастер провів кристаллизації тринадцяти енантіомерно чистих сполук (різних тартратів та винної кислоти), а також шести рацемічних тартратів і зробив висновок про існування раніше невідомого виду ізомерії винних кислот — енантіомерії.
Саме поняття хіральності було введено лордом Кельвіном в кінці XIX ст

Я називаю яку-небудь геометричну фігуру або групу точок хіральною і кажу, що вона має хіральність, якщо її зображення в ідеальному плоскому дзеркалі не може бути з нею суміщене.

Структурне трактування хіральності стало можливе після введення в 1874 р. Я. Вант-Гоффом та Ж. Ле Белем концепції асиметричного атома Карбону, тобто тетраедричного атома Карбону з чотирьома різними замісниками.
Пізніше Майєр поширив це на атом Нітрогену, а У. Дж. Поуп на атоми S, Se, Sn

хіральності, розрізняють наступні види хіральності:
а) центральна – виникає в результаті

наявності в молекулі центру хіральності (хірального центру), яким, як правило, є асиметричний атом С, що має 4 різних замісники. Хіральними центрами також можуть бути атоми Si, P, S, рідше — N. У хіральних похідних адамантану центр хіральності знаходиться всередині карбонового каркасу, де атомів немає взагалі

відносно деякої осі — осі хіральності. Вісь хіральності існує в

несиметрично заміщених аленах. sp-Гібридний атом С в алені має дві взаємно перпендикулярні p-орбіталі. Їх перекривання з p-орбіталями сусідеіх атомов С призводить до того, що замісники в алені лежать у взаємно перпендикулярних площинах. Подібна ситуація також спостерігається у заміщених біфенілах, у яких обертання навколо звязку, що зєднує ароматичні кільца, затруднене, а також у спіроциклічних сполуках;

у молекулах фрагмент площин (бензенове ядро, -звязок. Присутня у похідних

фероцену, заміщених пара-циклофанах та інш. За допомогою цього терміна описують хіральне розташування позаплощинних елементів молекули відносно площини хіральності

г) спіральна (спіраль);
д) топологічна

дзеркальними ізомерами)

і відрізняються лише просторовим розташуванням замісників біля асиметричного атома Карбону

— так званою просторовою конфігурацією.

Речовини, що складаються з асиметричних молекул, проявляють оптичну активність — їх розчини обертають площину поляризації плоско-поляризованого променя світла. Якщо один енантіомер обертає її за годинниковою стрілкою, то другий — проти.
Той оптичний антипод, що обертає площину поляризації за годинниковою стрілкою називається правообертаючим і позначається (d) або (+), а той, що проти — лівообертаючим і позначається (ℓ) або (—).

Для відображення просторової конфігурації найчастіше застосовують

формули з клиноподібними зв'язками

проекційні формули Е.Фішера.

у площині малюнка позначають звичайними лініями. Зв’язки, що напрямлені від

площини малюнка в бік спостерігача показують клиноподібними заштрихованими рисочками

а ті, що напрямлені в протилежний бік – незаштрихованими

Так, фрагменти СОН та Н розташовані в площині малюнка, група СН2ОН знаходиться перед нею, а гідроксильна група (ОН) – відповідно за площиною малюнка.

дванадцятьма проекціями Фішера — залежно від розміщення замісників відносно напряму

спостереження.
Для зменшення кількості формул, згідно з правилами IUPAC, головну функціональну групу розташовують зверху, а головний вуглецевий ланцюг — вертикально.

повертати в площині на кут кратний 180о і не можна

повертати на кут 90о, 270о, 450о тощо.
У формулах Фішера дозволяється міняти місцями за годинниковою стрілкою або проти неї три замісники біля асиметричного атома вуглецю.
Переміна місцями двох будь-яких замісників веде до формули антиподу.

і Розанова.









Якщо в формулі Фішера атом Гідрогену знаходиться зліва

від головного ланцюга, то це D-конфігурація, а якщо справа — то L.

старшинство замісників зменшується в порядку а>b>c>d. Для застосування R, S-системи,

молекулу необхідно розмістити в просторі таким чином, щоб око спостерігача знаходилося на осі: хіральний центр — наймолодший замісник (найчастіше це водень) і так щоб цей наймолодший замісник був з протилежного боку по відношенню до ока спостерігача.

утворять трьохпроменеву зірку з кутами між променями 120о.
Старшинство замісників a

> b > c > d

зменшується за годинниковою стрілкою, то конфігурація позначається R (rectus-правий), а

якщо проти годинникової стрілки, то S — (sinister-лівий).

з них необхідно розглядати окремо.
Визначити R або S-конфігурацію можна і

безпосередньо на основі проекційної формули Фішера. Для цього зручно користуватись “зворотним” принципом В.Потапова.
“Якщо в проекційній формулі Фішера старшинство трьох найстарших замісників зменшується за годинниковою стрілкою, то молекула має S-конфігурацію, а якщо проти годинникової стрілки, то — R.”

виникає в результаті обертання фрагментів молекули навколо ординарного σ-зв'язку. Ці

стереоізомерні структури перебувають у динамічній рівновазі і відрізняються між собою стабільністю. Більш стабільні конформації (у яких молекули перебувають більшу частину часу) називаються конформерами або поворотними ізомерами.

етану. Для цього розглянемо молекулу з торця вздовж вісі С-С.

При цьому перший атом вуглецю позначається крапкою, а другий колом.







Для молекули етану існує два поворотних ізомери. Конформер (а) називається загальмованою формою, а конформер (б) — заслоненою або затіненою.

та ненасичені,
Карбоциклічні (аліциклічні та ароматичні),
Гетероциклічні.

кожен з вищенаведених класів може мати різноманітні функціональні похідні.
Функціональною

групою називається угрупування атомів, що надає молекулі певних хімічних властивостей.