თავი 7. ორგანული ნაერთების სტრუქტურის სტერეოქიმიური საფუძვლები

თავი 7. ორგანული ნაერთების სტრუქტურის სტერეოქიმიური საფუძვლები

სტერეოქიმია (ბერძნულიდან. სტერეოები- სივრცითი) არის "ქიმია სამ განზომილებაში". მოლეკულების უმეტესობა სამგანზომილებიანია (სამგანზომილებიანი, შემოკლებით 3D). სტრუქტურული ფორმულები ასახავს მოლეკულის ორგანზომილებიან (2D) სტრუქტურას, რომელიც მოიცავს შემაკავშირებელ ატომების რაოდენობას, ტიპს და თანმიმდევრობას. შეგახსენებთ, რომ ერთნაირი შემადგენლობის, მაგრამ განსხვავებული ქიმიური სტრუქტურის მქონე ნაერთებს სტრუქტურული იზომერები ეწოდება (იხ. 1.1). მოლეკულის სტრუქტურის უფრო ფართო კონცეფცია (ზოგჯერ ფიგურალურად უწოდებენ მოლეკულურ არქიტექტურას), ქიმიური სტრუქტურის კონცეფციასთან ერთად, მოიცავს სტერეოქიმიურ კომპონენტებს - კონფიგურაციას და კონფორმაციას, რომელიც ასახავს სივრცულ სტრუქტურას, ანუ მოლეკულის სამგანზომილებიანობას. ერთი და იგივე ქიმიური სტრუქტურის მქონე მოლეკულები შეიძლება განსხვავდებოდეს სივრცითი აგებულებით, ანუ არსებობდეს სივრცითი იზომერების სახით - სტერეოიზომერები.

მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურა არის ატომების და ატომური ჯგუფების ურთიერთგანლაგება სამგანზომილებიან სივრცეში.

სტერეოიზომერები არის ნაერთები, რომელთა მოლეკულებში არის ატომების ქიმიური ბმების იგივე თანმიმდევრობა, მაგრამ ამ ატომების განსხვავებული განლაგება ერთმანეთთან შედარებით სივრცეში.

თავის მხრივ, სტერეოიზომერები შეიძლება იყოს კონფიგურაციადა კონფორმაციული იზომერები,ანუ იცვლება შესაბამისად კონფიგურაციადა კონფორმაცია.

7.1. კონფიგურაცია

კონფიგურაცია არის ატომების განლაგება სივრცეში იმ განსხვავებების გათვალისწინების გარეშე, რომლებიც წარმოიქმნება ერთი ბმის გარშემო ბრუნვის გამო.

კონფიგურაციულ იზომერებს შეუძლიათ ერთმანეთში გარდაიქმნას ერთის გატეხვით და სხვა ქიმიური ბმების წარმოქმნით და შეიძლება ცალკე არსებობდეს როგორც ცალკეული ნაერთები. ისინი იყოფა ორ ძირითად ტიპად - ენანტიომერებიდა დიასტერეომერები.

7.1.1. ენანტიომერები

ენანტიომერები არის სტერეოიზომერები, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან, როგორც ობიექტი და შეუთავსებელი სარკისებური გამოსახულება.

მხოლოდ ენანტიომერები არსებობს ენანტიომერებად. ქირალურიმოლეკულები.

ქირალურობა არის ობიექტის თვისება, რომ არ იყოს თავსებადი მის სარკესთან. Chiral (ბერძნულიდან. cheir- ხელი), ან ასიმეტრიული, ობიექტები არის მარცხენა და მარჯვენა ხელი, ასევე ხელთათმანები, ჩექმები და ა.შ. ეს დაწყვილებული ობიექტები წარმოადგენს ობიექტს და მის სარკის სურათს (ნახ. 7.1, ა). ასეთი ნივთები არ შეიძლება მთლიანად ერთმანეთთან შერწყმული იყოს.

ამავდროულად, ჩვენს ირგვლივ არის მრავალი ობიექტი, რომლებიც თავსებადია მათ სარკისებურ გამოსახულებასთან, ანუ ისინი აქირალური(სიმეტრიული), როგორიცაა თეფშები, კოვზები, ჭიქები და ა.შ. აქირალურ ობიექტებს აქვთ მინიმუმ ერთი სიმეტრიის სიბრტყე,რომელიც ყოფს ობიექტს ორ სარკისებრ იდენტურ ნაწილად (იხ. სურ. 7.1, ბ).

მსგავსი ურთიერთობები შეინიშნება მოლეკულების სამყაროშიც, ანუ მოლეკულები იყოფა ქირალურ და აქირალურ. აქირალურ მოლეკულებს აქვთ სიმეტრიის სიბრტყეები, ქირალურებს - არა.

ქირალურ მოლეკულებს აქვთ ქირალობის ერთი ან მეტი ცენტრი. ორგანულ ნაერთებში ყველაზე ხშირად ქირალობის ცენტრია ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომი.

ბრინჯი. 7.1.ქირალური ობიექტის სარკეში ანარეკლი (a) და სიმეტრიის სიბრტყე, რომელიც ჭრის აქირალურ საგანს (b)

ასიმეტრიული არის ნახშირბადის ატომი, რომელიც დაკავშირებულია ოთხ სხვადასხვა ატომთან ან ჯგუფთან.

მოლეკულის სტერეოქიმიური ფორმულის გამოსახვისას ჩვეულებრივ გამოტოვებულია ნახშირბადის ასიმეტრიული ატომის სიმბოლო „C“.

იმის დასადგენად, არის თუ არა მოლეკულა ქირალური თუ აქირალური, არ არის აუცილებელი მისი წარმოდგენა სტერეოქიმიური ფორმულით, საკმარისია გულდასმით გავითვალისწინოთ მასში არსებული ყველა ნახშირბადის ატომები. თუ არსებობს მინიმუმ ერთი ნახშირბადის ატომი ოთხი განსხვავებული შემცვლელით, მაშინ ეს ნახშირბადის ატომი ასიმეტრიულია და მოლეკულა, იშვიათი გამონაკლისების გარდა (იხ. 7.1.3), არის ქირალური. ასე რომ, ორი სპირტიდან - პროპანოლ-2 და ბუტანოლ-2 - პირველი არის აქირალური (ორი CH 3 ჯგუფი C-2 ატომზე), ხოლო მეორე არის ქირალური, რადგან მის მოლეკულაში C-2 ატომში ოთხივე შემცვლელები განსხვავებულია (H, OH, CH 3 და C 2 H 5). ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომი ზოგჯერ აღინიშნება ვარსკვლავით (C*).

მაშასადამე, ბუტანოლ-2-ის მოლეკულას შეუძლია არსებობა ენანტიომერების წყვილად, რომლებიც არ ერწყმის სივრცეში (ნახ. 7.2).

ბრინჯი. 7.2.ბუტანოლ-2-ის ქირალური მოლეკულების ენანტიომერები არ ერწყმის ერთმანეთს

ენანტიომერების თვისებები. ენანტიომერებს აქვთ იგივე ქიმიური და ფიზიკური თვისებები (დნობის და დუღილის წერტილები, სიმკვრივე, ხსნადობა და ა.შ.), მაგრამ ავლენენ განსხვავებულს. ოპტიკური აქტივობა,ანუ პოლარიზებული სინათლის სიბრტყის გადახრის უნარი*.

როდესაც ასეთი სინათლე გადის ერთ-ერთი ენანტიომერის ხსნარში, პოლარიზაციის სიბრტყე გადაიხრება მარცხნივ, მეორე - მარჯვნივ იგივე α კუთხით. სტანდარტულ პირობებამდე შემცირებული α კუთხის მნიშვნელობა არის ოპტიკურად აქტიური ნივთიერების მუდმივი და ე.წ სპეციფიკური როტაცია[α]. მარცხნივ ბრუნვა აღინიშნება მინუს ნიშნით (-), მარჯვნივ ბრუნვა აღინიშნება პლუს ნიშნით (+), ხოლო ენანტიომერებს უწოდებენ მარცხნივ და მარჯვნივ ბრუნვას.

ენანტიომერების სხვა სახელები დაკავშირებულია ოპტიკური აქტივობის გამოვლინებასთან - ოპტიკური იზომერები ან ოპტიკური ანტიპოდები.

თითოეულ ქირალურ ნაერთს შეიძლება ჰქონდეს მესამე, ოპტიკურად არააქტიური ფორმა - რასემატი.კრისტალური ნივთიერებებისთვის, ეს ჩვეულებრივ არ არის მხოლოდ ორი ენანტიომერის კრისტალების მექანიკური ნაზავი, არამედ ახალი მოლეკულური სტრუქტურა, რომელიც წარმოიქმნება ენანტიომერების მიერ. რაცემატები ოპტიკურად არააქტიურია, რადგან ერთი ენატიომერის მარცხენა ბრუნვა კომპენსირდება მეორის თანაბარი რაოდენობის მარჯვენა ბრუნვით. ამ შემთხვევაში, პლიუს-მინუს ნიშანი (?) ზოგჯერ თავსდება კავშირის სახელამდე.

7.1.2. შედარებითი და აბსოლუტური კონფიგურაციები

ფიშერის პროექციის ფორმულები. სტერეოქიმიური ფორმულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიბრტყეზე კონფიგურაციის იზომერების გამოსასახავად. თუმცა, უფრო მოსახერხებელია უფრო მარტივი გამოყენება ფიშერის პროექციის ფორმულები(უფრო მარტივი - ფიშერის პროგნოზები). განვიხილოთ მათი აგება მაგალითად რძემჟავას (2-ჰიდროქსიპროპანური) მჟავის გამოყენებით.

ერთ-ერთი ენანტიომერის ტეტრაედრული მოდელი (ნახ. 7.3) განთავსებულია სივრცეში ისე, რომ ნახშირბადის ატომების ჯაჭვი ვერტიკალურ მდგომარეობაშია, ხოლო კარბოქსილის ჯგუფი ზევით. ბმები არანახშირბადის შემცვლელებთან (H და OH) ქირალურ ცენტრში უნდა

* დეტალებისთვის იხილეთ სახელმძღვანელო რემიზოვი A.N., Maksina A.G., Potapenko A.Ya.სამედიცინო და ბიოლოგიური ფიზიკა. მე-4 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - M.: Bustard, 2003.- S. 365-375.

ბრინჯი. 7.3.ფიშერის პროექციის ფორმულის აგება (+) - რძემჟავა

ჩვენ მივმართოთ დამკვირვებლისკენ. ამის შემდეგ, მოდელი დაპროექტებულია თვითმფრინავზე. ამ შემთხვევაში, ასიმეტრიული ატომის სიმბოლო გამოტოვებულია; იგი გაგებულია, როგორც ვერტიკალური და ჰორიზონტალური ხაზების გადაკვეთის წერტილი.

ქირალური მოლეკულის ტეტრაედრული მოდელი პროექციამდე შეიძლება განთავსდეს სივრცეში სხვადასხვა გზით, არა მხოლოდ როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7.3. საჭიროა მხოლოდ ის რგოლები, რომლებიც პროექციაზე ჰორიზონტალურ ხაზს ქმნიან, დამკვირვებლისკენ იყოს მიმართული, ხოლო ვერტიკალური რგოლები - სურათის სიბრტყის მიღმა.

ამ გზით მიღებული პროგნოზები შეიძლება, მარტივი გარდაქმნების დახმარებით, მიიყვანოთ სტანდარტულ ფორმამდე, რომელშიც ნახშირბადის ჯაჭვი მდებარეობს ვერტიკალურად, ხოლო უფროსი ჯგუფი (ლაქტურ მჟავაში ეს არის COOH) არის თავზე. ტრანსფორმაციები საშუალებას იძლევა ორი ოპერაცია:

პროექციის ფორმულაში ნებადართულია ნებისმიერი ორი შემცვლელის ერთსა და იმავე ქირალურ ცენტრში ლუწი რაოდენობის გაცვლა (საკმარისია ორი პერმუტაცია);

პროექციის ფორმულა შეიძლება შემობრუნდეს ფიგურის სიბრტყეში 180-ით? (რაც უდრის ორ პერმუტაციას), მაგრამ არა 90?.

D.L-Configuration აღნიშვნის სისტემა. მეოცე საუკუნის დასაწყისში. შემოთავაზებული იყო ენანტიომერების კლასიფიკაციის სისტემა შედარებით მარტივი (სტერეოიზომერიზმის თვალსაზრისით) მოლეკულებისთვის, როგორიცაა α-ამინომჟავები, α-ჰიდროქსი მჟავები და მსგავსი. უკან კონფიგურაციის სტანდარტიმიიღეს გლიცერალდეჰიდი. მისი ლევოროტორული ენაანტიომერი იყო თვითნებურადფორმულა (I) ენიჭება. ნახშირბადის ატომის ეს კონფიგურაცია აღინიშნა ასო l (ლათ. ლაევუსი- მარცხნივ). დექსტროროტორულ ენათიომერს შესაბამისად მიენიჭა ფორმულა (II), ხოლო კონფიგურაცია აღინიშნა ასო d (ლათ. დექსტერი- მართალია).

გაითვალისწინეთ, რომ სტანდარტული პროექციის ფორმულაშილ -გლიცერალდეჰიდის ჯგუფი OH არის მარცხნივ და ზედ -გლიცერალდეჰიდი - მარჯვნივ.

დავალება დ- ან ლ - რიგი სხვა სტრუქტურულად დაკავშირებული ოპტიკურად აქტიური ნაერთები წარმოიქმნება მათი ასიმეტრიული ატომის კონფიგურაციის კონფიგურაციასთან შედარებით.დ- ან ლ -გლიცერალდეჰიდი. მაგალითად, პროექციის ფორმულაში რძემჟავას (I) ერთ-ერთ ენანტიომერში, OH ჯგუფი არის მარცხნივ, როგორცლ -გლიცერალდეჰიდი, ამიტომ ენანტიომერი (I) მოიხსენიება როგორცლ - რიგი. იგივე მიზეზების გამო ენიჭება ენანტიომერი (II).დ - რიგი. ამრიგად, ფიშერის პროგნოზების შედარებიდან ჩვენ განვსაზღვრავთ ნათესავიკონფიგურაცია.

უნდა აღინიშნოს, რომლ -გლიცერალდეჰიდს აქვს მარცხნივ ბრუნვა დალ - რძემჟავა - მართალია (და ეს არ არის იზოლირებული შემთხვევა). უფრო მეტიც, ერთი და იგივე ნივთიერება შეიძლება იყოს როგორც მემარცხენე, ასევე მემარჯვენე, რაც დამოკიდებულია განსაზღვრის პირობებზე (სხვადასხვა გამხსნელები, ტემპერატურა).

პოლარიზებული სინათლის სიბრტყის ბრუნვის ნიშანი არ არის დაკავშირებული კუთვნილებასთანდ- ან ლ -სტერეოქიმიური სერია.

ოპტიკურად აქტიური ნაერთების ფარდობითი კონფიგურაციის პრაქტიკული განსაზღვრა ხორციელდება ქიმიური რეაქციების გამოყენებით: ან საცდელი ნივთიერება გარდაიქმნება გლიცერალდეჰიდში (ან სხვა ნივთიერებად ცნობილი ფარდობითი კონფიგურაციით), ან, პირიქით,დ- ან ლ -გლიცერალდეჰიდი, მიღებულია საცდელი ნივთიერება. რა თქმა უნდა, ყველა ამ რეაქციის დროს, ნახშირბადის ასიმეტრიული ატომის კონფიგურაცია არ უნდა შეიცვალოს.

პირობითი კონფიგურაციების თვითნებური მინიჭება მარცხენა და მარჯვენა გლიცერალდეჰიდზე იძულებითი ნაბიჯი იყო. იმ დროს, აბსოლუტური კონფიგურაცია არ იყო ცნობილი არცერთი ქირალური ნაერთისთვის. აბსოლუტური კონფიგურაციის დადგენა შესაძლებელი გახდა მხოლოდ ფიზიკოქიმიური მეთოდების, განსაკუთრებით რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის შემუშავების წყალობით, რომლის დახმარებით 1951 წელს პირველად განისაზღვრა ქირალური მოლეკულის აბსოლუტური კონფიგურაცია - ეს იყო მარილი. (+) - ღვინის მჟავა. ამის შემდეგ გაირკვა, რომ d- და l-გლიცერალდეჰიდების აბსოლუტური კონფიგურაცია მართლაც იგივეა, რაც მათ თავდაპირველად მიეკუთვნებოდა.

d,l-სისტემა ამჟამად გამოიყენება α-ამინომჟავებისთვის, ჰიდროქსი მჟავებისთვის და (გარკვეული დანამატებით) ნახშირწყლებისთვის.

(იხ. 11.1.1).

R,S-კონფიგურაციის აღნიშვნის სისტემა. d,L-სისტემა ძალიან შეზღუდულია, რადგან ხშირად შეუძლებელია რომელიმე ნაერთის კონფიგურაციის მინიჭება გლიცერალდეჰიდისთვის. ქირალობის ცენტრების კონფიგურაციის აღნიშვნის უნივერსალური სისტემა არის R,S სისტემა (ლათ. სწორი ნაწლავი- სწორი, ბოროტი- მარცხნივ). ის ეფუძნება თანმიმდევრობის წესი,ქირალობის ცენტრთან ასოცირებული შემცვლელების ასაკიდან გამომდინარე.

შემცვლელების ხანდაზმულობა განისაზღვრება ელემენტის ატომური ნომრით, რომელიც უშუალოდ უკავშირდება ქირალობის ცენტრს - რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო ძველია შემცვლელი.

ამრიგად, OH ჯგუფი უფრო ძველია ვიდრე NH 2, რომელიც, თავის მხრივ, უფრო ძველია ვიდრე ნებისმიერი ალკილის ჯგუფი და COOH-ზეც კი, რადგან ამ უკანასკნელში ნახშირბადის ატომი უკავშირდება ასიმეტრიულ ცენტრს. თუ ატომური რიცხვები ერთნაირი აღმოჩნდება, უხუცესად ითვლება ჯგუფი, რომელშიც ნახშირბადის შემდეგ ატომს უფრო მაღალი სერიული ნომერი აქვს, ხოლო თუ ამ ატომს (ჩვეულებრივ ჟანგბადს) ორმაგი ბმული აქვს, ორჯერ ითვლიან. შედეგად, შემდეგი ჯგუფები განლაგებულია უპირატესობის კლებადობით: -COOH > -CH=O > -CH 2 OH.

კონფიგურაციის დასადგენად ნაერთის ტეტრაედრული მოდელი მოთავსებულია სივრცეში ისე, რომ ყველაზე პატარა შემცვლელი (უმეტეს შემთხვევაში ეს წყალბადის ატომია) ყველაზე შორს იყოს დამკვირვებლისაგან. თუ დანარჩენი სამი შემცვლელის ხანდაზმულობა მცირდება საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ R- კონფიგურაცია ენიჭება ქირალობის ცენტრს (ნახ. 7.4, ა), თუ საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. -ს- კონფიგურაცია (იხ. სურ. 7.4, ბ), როგორც ჩანს მძღოლის მიერ საჭესთან (იხ. ნახ. 7.4, in).

ბრინჯი. 7.4.რძემჟავას ენანტიომერების კონფიგურაციის განსაზღვრა R,S-სისტემა (ახსნა ტექსტში)

ფიშერის პროგნოზები შეიძლება გამოყენებულ იქნას RS-სისტემის მიხედვით კონფიგურაციის დასანიშნად. ამისათვის პროექცია გარდაიქმნება ისე, რომ უმცროსი მოადგილე მდებარეობს ერთ-ერთ ვერტიკალურ ბმულზე, რომელიც შეესაბამება მის პოზიციას ნახატის სიბრტყის უკან. თუ პროექციის ტრანსფორმაციის შემდეგ დარჩენილი სამი შემცვლელის ასაკი მცირდება საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ ასიმეტრიულ ატომს აქვს R- კონფიგურაცია და პირიქით. ამ მეთოდის გამოყენება ნაჩვენებია l-ლაქტური მჟავის მაგალითზე (რიცხვები მიუთითებს ჯგუფების ხანდაზმულობაზე).

არსებობს უფრო მარტივი გზა, რათა დადგინდეს R- ან S- კონფიგურაცია ფიშერის პროექციის მიხედვით, რომელშიც უმცროსი შემცვლელი (ჩვეულებრივ H ატომი) მდებარეობს ერთ-ერთზე. ჰორიზონტალურიკავშირები. ამ შემთხვევაში, ზემოაღნიშნული პერმუტაციები არ ხორციელდება, მაგრამ შემცვლელების ასაკი დაუყოვნებლივ განისაზღვრება. თუმცა, ვინაიდან H ატომი „უადგილოა“ (რაც საპირისპირო კონფიგურაციის ექვივალენტურია), პრიორიტეტის დაქვეითება ახლა ნიშნავს არა R-კონფიგურაციას, არამედ S-კონფიგურაციას. ეს მეთოდი ნაჩვენებია l-ვაშლის მჟავის მაგალითზე.

ეს მეთოდი განსაკუთრებით მოსახერხებელია მოლეკულებისთვის, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე ქირალურ ცენტრს, როდესაც საჭირო იქნება პერმუტაციები თითოეული მათგანის კონფიგურაციის დასადგენად.

არ არსებობს კორელაცია d,l და RS სისტემებს შორის: ეს არის ორი განსხვავებული მიდგომა ქირალური ცენტრების კონფიგურაციის დასანიშნად. თუ d,L-სისტემაში კონფიგურაციის მსგავსი ნაერთები ქმნიან სტერეოქიმიურ სერიას, მაშინ RS-სისტემაში ქირალურ ცენტრებს ნაერთებში, მაგალითად, l-სერიის, შეიძლება ჰქონდეთ როგორც R- და S- კონფიგურაცია.

7.1.3. დიასტერეომერიზმი

დიასტერეომერებს უწოდებენ სტერეოიზომერებს, რომლებიც არ არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან, როგორც ობიექტი და შეუთავსებელი სარკისებური გამოსახულება, ანუ არ არიან ენანტიომერები.

დიასტერეომერების ყველაზე მნიშვნელოვანი ჯგუფებია σ-დიასტერეომერები და π-დიასტერეომერები.

σ -დიასტერეომერები.ბევრი ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ნივთიერება შეიცავს მოლეკულაში ქირალობის ერთზე მეტ ცენტრს. ამ შემთხვევაში იზრდება კონფიგურაციის იზომერების რაოდენობა, რომელიც განისაზღვრება როგორც 2 n, სადაც ნარის ქირალურობის ცენტრების რაოდენობა. მაგალითად, ორი ასიმეტრიული ატომის თანდასწრებით, ნაერთი შეიძლება არსებობდეს ოთხი სტერეოიზომერის სახით (2 2 = 4), რომლებიც ქმნიან ენანტიომერების ორ წყვილს.

2-ამინო-3-ჰიდროქსიბუტანის მჟავას აქვს ქირალობის ორი ცენტრი (C-2 და C-3 ატომები) და, შესაბამისად, უნდა არსებობდეს ოთხი კონფიგურაციის იზომერის სახით, რომელთაგან ერთი ბუნებრივი ამინომჟავაა.

სტრუქტურები (I) და (II), რომლებიც შეესაბამება l- და d-threonine-ს, ასევე (III) და (IV), შესაბამისი L- და d-allotreonine (ბერძნულიდან. ალიოსი- მეორე), ეხებიან ერთმანეთს, როგორც საგანი და შეუთავსებელი სარკისებური გამოსახულება, ანუ ისინი ენანტიომერების წყვილია. (I) და (III), (I) და (IV), (II) და (III), (II) და (IV) სტრუქტურების შედარება აჩვენებს, რომ ნაერთების ამ წყვილებში ერთ ასიმეტრიულ ცენტრს აქვს იგივე კონფიგურაცია, ხოლო მეორე პირიქით. სტერეოიზომერების ეს წყვილი არის დიასტერეომერები.ასეთ იზომერებს σ-დიასტერეომერებს უწოდებენ, ვინაიდან მათში შემცვლელები დაკავშირებულია ქირალურობის ცენტრთან σ-ბმებით.

ამინომჟავები და ჰიდროქსი მჟავები ქირალობის ორი ცენტრით კლასიფიცირდება როგორცდ- ან ლ -სერიები ასიმეტრიული ატომის კონფიგურაციის მიხედვით უმცირესი რიცხვით.

დიასტერეომერები, ენანტიომერებისგან განსხვავებით, განსხვავდებიან ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით. მაგალითად, l- თრეონინს, რომელიც ცილების ნაწილია, და ლ-ალოტრეონინს აქვს სპეციფიკური ბრუნვის განსხვავებული მნიშვნელობები (როგორც ზემოთ არის ნაჩვენები).

მეზო ნაერთები. ზოგჯერ მოლეკულა შეიცავს ორ ან მეტ ასიმეტრიულ ცენტრს, მაგრამ მოლეკულა მთლიანობაში რჩება სიმეტრიული. ასეთი ნაერთების მაგალითია ღვინის (2,3-დიჰიდროქსიბუტანედიოინის) მჟავას ერთ-ერთი სტერეოიზომერი.

თეორიულად, ეს მჟავა, რომელსაც აქვს ქირალობის ორი ცენტრი, შეიძლება არსებობდეს ოთხი სტერეოიზომერის (I)-(IV) სახით.

სტრუქტურები (I) და (II) შეესაბამება d- და l-სერიების ენანტიომერებს (დავალება შესრულდა ქირალობის "ზედა" ცენტრის მიხედვით). შეიძლება ჩანდეს, რომ სტრუქტურები (III) და (IV) ასევე შეესაბამება ენანტიომერების წყვილს. სინამდვილეში, ეს არის იგივე ნაერთის ფორმულები - ოპტიკურად არააქტიური მეზოტარტარის მჟავა.ფორმულების (III) და (IV) იდენტურობის გადამოწმება მარტივია ფორმულის (IV) 180?-ით შემობრუნებით, სიბრტყიდან ამოღების გარეშე. ქირალობის ორი ცენტრის მიუხედავად, მეზოტარტარის მჟავას მოლეკულა მთლიანობაში არის აქირალური, რადგან მას აქვს სიმეტრიული სიბრტყე, რომელიც გადის C-2-C-3 ბმის შუაში. d- და l- ღვინის მჟავებთან მიმართებაში, მეზოტარტარის მჟავა არის დიასტერეომერი.

ამგვარად, არსებობს ღვინის მჟავების სამი (და არა ოთხი) სტერეოიზომერი, რაცემული ფორმის გარეშე.

R,S სისტემის გამოყენებისას არ არსებობს სირთულეები ნაერთების სტერეოქიმიის აღწერისას რამდენიმე ქირალური ცენტრით. ამისათვის დაადგინეთ თითოეული ცენტრის კონფიგურაცია R,S-სისტემის მიხედვით და მიუთითეთ იგი (შესაბამისი ლოკანტებით ფრჩხილებში) სრული სახელწოდების წინ. ამრიგად, d-ტარტარული მჟავა მიიღებს სისტემატურ სახელს (2R,3R)-2,3-დიჰიდროქსიბუტანედიოინის მჟავას, ხოლო მეზოტარტარულ მჟავას ექნება სტერეოქიმიური სიმბოლოები (2R,3S)-.

მეზოტარტარული მჟავის მსგავსად, არსებობს α-ამინომჟავის ცისტინის მეზოფორმა. ქირალობის ორი ცენტრით, ცისტინის სტერეოიზომერების რაოდენობა სამია იმის გამო, რომ მოლეკულა შინაგანად სიმეტრიულია.

π -დიასტერეომერები.ეს მოიცავს კონფიგურაციულ იზომერებს, რომლებიც შეიცავს π-ბმას. ამ ტიპის იზომერიზმი დამახასიათებელია, კერძოდ, ალკენებისთვის. რაც შეეხება π-ბმა სიბრტყეს, ერთი და იგივე შემცვლელი ნახშირბადის ორ ატომზე შეიძლება განთავსდეს ერთდროულად (cis) ან განსხვავებულად. (ტრანსი)მხარეები. ამასთან დაკავშირებით, არსებობს სტერეოიზომერები, რომლებიც ცნობილია როგორც cis-და ტრანსი-იზომერები, როგორც ნაჩვენებია ცის- და ტრანს-ბუტენების შემთხვევაში (იხ. 3.2.2). π-დიასტერეომერები არის უმარტივესი უჯერი დიკარბოქსილის მჟავები - მალეინის და ფუმარიული.

მალეინის მჟავა თერმოდინამიკურად ნაკლებად სტაბილურია ცის-იზომერი შედარებით ტრანსი-იზომერი - ფუმარინის მჟავა. გარკვეული ნივთიერებების ან ულტრაიისფერი სხივების მოქმედებით წონასწორობა მყარდება ორივე მჟავას შორის; როდესაც თბება (~150 ?C), ის გადადის უფრო სტაბილურისკენ ტრანსი- იზომერი.

7.2. კონფორმაციები

მარტივი C-C ბმის გარშემო შესაძლებელია თავისუფალი ბრუნვა, რის შედეგადაც მოლეკულას შეუძლია სივრცეში სხვადასხვა ფორმები მიიღოს. ეს ჩანს ეთანის (I) და (II) სტერეოქიმიურ ფორმულებში, სადაც CH ჯგუფები მონიშნულია ფერით. 3 განსხვავებულად მდებარეობს სხვა CH ჯგუფთან შედარებით 3.

ერთი CH ჯგუფის როტაცია 3 სხვასთან შედარებით ხდება კონფიგურაციის დარღვევის გარეშე - იცვლება მხოლოდ წყალბადის ატომების ფარდობითი პოზიცია სივრცეში.

მოლეკულის გეომეტრიულ ფორმებს, რომლებიც გადადიან ერთმანეთში σ-ბმების გარშემო ბრუნვით, კონფორმაციები ეწოდება.

ამასთან დაკავშირებით კონფორმაციულიიზომერები არის სტერეოიზომერები, რომელთა შორის განსხვავება გამოწვეულია მოლეკულის ცალკეული მონაკვეთების როტაციით σ-ბმების გარშემო.

კონფორმაციული იზომერები ჩვეულებრივ არ შეიძლება იზოლირებული იყოს ცალკეულ მდგომარეობაში. მოლეკულის სხვადასხვა კონფორმაციის ერთმანეთში გადასვლა ხდება ობლიგაციების გაწყვეტის გარეშე.

7.2.1. აციკლური ნაერთების კონფორმაციები

უმარტივესი ნაერთი C-C ბმით არის ეთანი; განვიხილოთ მისი მრავალი კონფორმაციიდან ორი. ერთ-ერთ მათგანში (სურ. 7.5, ა) CH ჯგუფის წყალბადის ატომებს შორის მანძილი 3 ყველაზე პატარა, ამიტომ C-H ბმები, რომლებიც ერთმანეთის საპირისპიროა, მოგერიებენ ერთმანეთს. ეს იწვევს მოლეკულის ენერგიის ზრდას და, შესაბამისად, ამ კონფორმაციის დაბალ სტაბილურობას. C-C ბმის გასწვრივ დათვალიერებისას ჩანს, რომ სამი C-H ბმა თითოეულ ნახშირბადის ატომზე "ჩრდილავს" ერთმანეთს წყვილებში. ამ კონფორმაციას ე.წ დაბნელებული.

ბრინჯი. 7.5.ბუნდოვანი (ა, ბ)და დათრგუნული (ში, გ)ეთანის კონფორმაციები

ეთანის სხვა კონფორმაციაში, რომელიც ჩნდება CH ჯგუფის ერთ-ერთი ბრუნვისას 3 60-ზე? (იხ. სურ. 7.5, გ), ორი მეთილის ჯგუფის წყალბადის ატომები რაც შეიძლება შორს არიან ერთმანეთისგან. ამ შემთხვევაში C-H ბმების ელექტრონების მოგერიება მინიმალური იქნება და ასეთი კონფორმაციის ენერგიაც მინიმალური. ამ უფრო სტაბილურ კონფორმაციას ე.წ დათრგუნული.ორივე კონფორმაციის ენერგიაში განსხვავება მცირეა და შეადგენს ~12 კჯ/მოლს; იგი განსაზღვრავს ე.წ ბრუნვის ენერგეტიკული ბარიერი.

ნიუმენის პროექციის ფორმულები. ეს ფორმულები (უფრო მარტივად, ნიუმენის პროგნოზები) გამოიყენება სიბრტყეზე კონფორმაციების გამოსახატავად. პროექციის ასაგებად, მოლეკულა განიხილება ნახშირბადის ერთ-ერთი ატომის მხრიდან მისი ბმის გასწვრივ მეზობელ ნახშირბადის ატომთან, რომლის გარშემოც ხდება ბრუნვა. პროექციისას დამკვირვებელთან ყველაზე ახლოს მყოფი ნახშირბადის ატომიდან წყალბადის ატომებთან (ან, ზოგადად, სხვა შემცვლელებთან) სამი ბმა განლაგებულია სამსხივიანი ვარსკვლავის სახით 120? კუთხით. დამკვირვებლიდან ამოღებული (უხილავი) ნახშირბადის ატომი გამოსახულია წრეში, საიდანაც ის ასევე 120 კუთხით არის? სამი კავშირი მიდის. ნიუმენის პროგნოზები ასევე იძლევა დაბნელებული (იხ. სურ. 7.5, ბ) და დაბრკოლებული (იხ. სურ. 7.5, დ) კონფორმაციების ვიზუალურ წარმოდგენას.

ნორმალურ პირობებში ეთანის კონფორმაციები ადვილად გარდაიქმნება ერთმანეთში და შეიძლება საუბარი სხვადასხვა კონფორმაციების სტატისტიკურ კომპლექტზე, რომლებიც ენერგიით უმნიშვნელოდ განსხვავდებიან. შეუძლებელია ცალკეულ ფორმაში კიდევ უფრო სტაბილური კონფორმაციის გამოყოფა.

უფრო რთულ მოლეკულებში წყალბადის ატომების მეზობელი ნახშირბადის ატომების სხვა ატომებით ან ჯგუფებით ჩანაცვლება იწვევს მათ ურთიერთ მოგერიებას, რაც გავლენას ახდენს პოტენციური ენერგიის ზრდაზე. ასე რომ, ბუტანის მოლეკულაში, დაბნელებული კონფორმაცია იქნება ყველაზე ნაკლებად ხელსაყრელი, ხოლო შეფერხებული კონფორმაცია ყველაზე შორეულ CH 3 ჯგუფებთან იქნება ყველაზე ხელსაყრელი. განსხვავება ამ კონფორმაციების ენერგიებს შორის არის ~25 კჯ/მოლი.

ალკანებში ნახშირბადის ჯაჭვის გახანგრძლივებასთან ერთად, კონფორმაციების რაოდენობა სწრაფად იზრდება თითოეული C-C ბმის გარშემო ბრუნვის შესაძლებლობების გაფართოების შედეგად, ასე რომ, ალკანების გრძელი ნახშირბადის ჯაჭვები შეიძლება მიიღოს მრავალი განსხვავებული ფორმა, მაგალითად, ზიგზაგი (I) , არარეგულარული (II) და pincer (III).

სასურველია ზიგზაგის კონფორმაცია, რომელშიც ყველა C-C ბმა ნიუმენის პროექციაში ქმნის 180°-იან კუთხეს, როგორც ბუტანის ეტაპობრივ კონფორმაციაში. მაგალითად, გრძელი ჯაჭვის პალმიტური C 15 H 31 COOH და სტეარინის C 17 H 35 COOH მჟავების ფრაგმენტები ზიგზაგის კონფორმაციაში (ნახ. 7.6) არის უჯრედის მემბრანების ლიპიდების ნაწილი.

ბრინჯი. 7.6.სტეარის მჟავის ჩონჩხის ფორმულა (ა) და მოლეკულური მოდელი (ბ).

პინცერის კონფორმაციაში (III), ნახშირბადის ატომები, რომლებიც ერთმანეთისგან დაშორებულია სხვა კონფორმაციებში, უახლოვდებიან ერთმანეთს. თუ ფუნქციური ჯგუფები, როგორიცაა X და Y, არიან საკმარისად ახლო მანძილზე, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთთან რეაგირება, მაშინ ინტრამოლეკულური რეაქციის შედეგად ეს გამოიწვევს ციკლური პროდუქტის წარმოქმნას. ასეთი რეაქციები საკმაოდ გავრცელებულია, რაც დაკავშირებულია თერმოდინამიკურად სტაბილური ხუთ და ექვსწევრიანი რგოლების ფორმირების უპირატესობასთან.

7.2.2. ექვსწევრიანი რგოლების კონფორმაციები

ციკლოჰექსანის მოლეკულა არ არის ბრტყელი ექვსკუთხედი, რადგან ბრტყელი სტრუქტურით ნახშირბადის ატომებს შორის ბმის კუთხეები იქნება 120°, ანუ ისინი მნიშვნელოვნად გადახრილი იქნება ნორმალური კავშირის კუთხიდან 109,5° და წყალბადის ყველა ატომი იყო არახელსაყრელ დაბნელებულ მდგომარეობაში. . ეს გამოიწვევს ციკლის არასტაბილურობას. სინამდვილეში, ექვსწევრიანი ციკლი ყველა ციკლიდან ყველაზე სტაბილურია.

ციკლოჰექსანის სხვადასხვა კონფორმაციები წარმოიქმნება ნახშირბადის ატომებს შორის σ ბმების გარშემო ნაწილობრივი ბრუნვის შედეგად. რამდენიმე არაგეგმური კონფორმაციიდან ყველაზე ენერგიულად ხელსაყრელია კონფორმაცია სავარძლები(ნახ. 7.7), ვინაიდან მასში C-C ობლიგაციებს შორის კავშირის ყველა კუთხე უდრის ~ 110?-ს, ხოლო ნახშირბადის მეზობელ ატომებზე წყალბადის ატომები ერთმანეთს არ ფარავს.

არაგეგმურ მოლეკულაში მხოლოდ პირობითად შეიძლება საუბარი წყალბადის ატომების განლაგებაზე „სიბრტყის ზემოთ და ქვემოთ“. ამის ნაცვლად, გამოიყენება სხვა ტერმინები: ბმები, რომლებიც მიმართულია ციკლის სიმეტრიის ვერტიკალური ღერძის გასწვრივ (ნახ. 7.7, აფერად ნაჩვენები), ე.წ ღერძული(ა) და ციკლიდან ორიენტირებული ბმები (თითქოს ეკვატორის გასწვრივ, გლობუსის ანალოგიით) ეწოდება ეკვატორული(ე).

რგოლში შემცვლელის არსებობისას კონფორმაცია შემცვლელის ეკვატორულ პოზიციასთან უფრო ხელსაყრელია, როგორიცაა, მაგალითად, მეთილციკლოჰექსანის კონფორმაცია (I) (ნახ. 7.8).

მეთილის ჯგუფის ღერძულ მოწყობასთან კონფორმაციის (II) დაბალი მდგრადობის მიზეზი არის 1,3-დიაქსიალური მოგერიება CH ჯგუფები 3 და H ატომები 3 და 5 პოზიციებზე. ამ

ბრინჯი. 7.7.ციკლოჰექსანი სავარძელში:

ა- ჩონჩხის ფორმულა; ბ- ბურთი-ჯოხის მოდელი

ბრინჯი. 7.8.მეთილციკლოჰექსანის მოლეკულის ციკლური ინვერსია (არ არის ნაჩვენები ყველა წყალბადი)

შემთხვევაში, ციკლი ექვემდებარება ე.წ ინვერსიები,უფრო სტაბილური კონფორმაციის მიღება. მოგერიება განსაკუთრებით ძლიერია ციკლოჰექსანის წარმოებულებში, რომლებსაც აქვთ ნაყარი ჯგუფების 1 და 3 პოზიციები.

ბუნებაში, არსებობს ციკლოჰექსანის სერიის მრავალი წარმოებული, რომელთა შორის მნიშვნელოვანი როლი თამაშობს ექვსჰიდრიან ალკოჰოლს - ინოზიტოლები.მათ მოლეკულებში ასიმეტრიული ცენტრების არსებობის გამო, ინოზიტოლები არსებობს რამდენიმე სტერეოიზომერის სახით, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია. მიოინოზიტი.მიოინოსიტოლის მოლეკულას აქვს სტაბილური სავარძლის კონფორმაცია, რომელშიც ექვსი OH ჯგუფიდან ხუთი ეკვატორულ მდგომარეობაშია.

სტრუქტურული და გეომეტრიული იზომერიზმი.

ალკენები, ეთილენის ნახშირწყალბადები ან ოლეფინები (ზეთის წარმომქმნელი) არის ნახშირწყალბადები, რომელთა მოლეკულები შეიცავს მინიმუმ ორ ნახშირბადის ატომს, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ორი ბმით. ეს ატომები sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია.

ალკენები ქმნიან ჰომოლოგიურ სერიას ზოგადი ფორმულით C n H 2n.

ჰომოლოგიური სერიის პირველი წევრია ეთილენი, რომელსაც აქვს მოლეკულური ფორმულა C 2 H 4 და სტრუქტურული ფორმულა CH 2 = CH 2 . sp 2 ჰიბრიდიზაციის თავისებურებიდან გამომდინარე, ეთილენის მოლეკულას აქვს პლანშეტური სტრუქტურა. π-ბმის არსებობა გამორიცხავს ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის გარშემო თავისუფალი ბრუნვის შესაძლებლობას. მაშასადამე, ნახშირბადის ატომების ბმები, რომლებიც დახარჯულია სხვა ატომებთან ან ჯგუფებთან დასაკავშირებლად, მყარად მდებარეობს იმავე სიბრტყეში, ერთმანეთთან 120 0 კუთხით. ალკენის მოლეკულებში ორმაგი ბმის სისტემის ხისტი სტრუქტურა იწვევს მათ სტრუქტურაში გარკვეულ მახასიათებლებს.

ალკენის მოლეკულების სტრუქტურა ვარაუდობს სამი სახის იზომერიზმის არსებობას:

1. ნახშირბადის ჩონჩხის იზომერიზმი რადიკალებში ორზე მეტი ნახშირბადის ატომით.

2. ორმაგი ბმის პოზიციის იზომერიზმი. Მაგალითად:

3. გეომეტრიული ან ცის –, ტრანსი-იზომერიზმი

გეომეტრიული იზომერები არის სივრცითი ან სტერეოიზომერები, რომლებიც განსხვავდებიან შემცვლელების პოზიციით ორმაგ ბმასთან მიმართებაში. ორმაგი ბმის გარშემო ბრუნვის შესაძლებლობის არარსებობის გამო, შემცვლელები შეიძლება განთავსდეს ორმაგი ბმის ერთ მხარეს ან მოპირდაპირე მხარეს. Მაგალითად:

ნომენკლატურა, E, Z-ნომენკლატურა.

ასევე არსებობს ალკენების სამი ნომენკლატურა: ტრივიალური, რაციონალური და სისტემატური.

ტრივიალური სახელები:

რაციონალური ნომენკლატურის მიხედვით ალკანი განიხილება ეთილენის წარმოებულად. უფრო მეტიც, თუ შემცვლელები მიმაგრებულია ორმაგი ბმის სხვადასხვა ნახშირბადის ატომზე, მაშინ ოლეფინს ეწოდება სიმეტრიული და აღინიშნება სიმბოლოთი " სიმ-თუ შემცვლელები მიმაგრებულია ორმაგი ბმის ნახშირბადის ერთ ატომზე, მაშინ ოლეფინს უწოდებენ უსიმეტრიულს და აღინიშნება სიმბოლოთი ” არა სიმ-". Მაგალითად:

ოლეფინების სახელები სისტემატური ნომენკლატურის მიხედვით წარმოიქმნება მსგავსი სტრუქტურის მქონე ალკანის სახელიდან, რომელიც ცვლის სუფიქსი "an"-ით "en". მთავარი ჯაჭვი არის ყველაზე გრძელი ჯაჭვი, რომელიც შეიცავს ორმაგ ბმას. ნახშირბადის ატომების ნუმერაცია იწყება ჯაჭვის ბოლოდან, რომელიც უფრო ახლოს არის ორმაგ ბმასთან. Მაგალითად:

აირჩიეთ ყველაზე გრძელი (მთავარი) ჯაჭვი, რომელიც შეიცავს ორმაგ ბმას;

გადაწყვიტეთ ჯგუფების ასაკი;

დანომრეთ მთავარი ჯაჭვი, ორმაგ ბმას მიეცით ლოკანტური რიცხვებიდან ყველაზე პატარა;

ჩამოთვალეთ პრეფიქსები;

შეადგინეთ კავშირის სრული სახელი.

Მაგალითად:

დასახელებისას რადიკალს –CH=CH ეწოდება „ვინილი“.

გეომეტრიული იზომერების აღსანიშნავად გამოიყენება ორი ნომენკლატურა:

ცის-, ტრანსი- და E-, Z-

Შესაბამისად ცის-, ტრანსი- ნომენკლატურის გეომეტრიული იზომერები, რომლებშიც შემცვლელები განლაგებულია ორმაგი ბმის ერთ მხარეს, ეწოდება ცის- იზომერები.

გეომეტრიული იზომერები, რომლებშიც შემცვლელები განლაგებულია ორმაგი ბმის მოპირდაპირე მხარეს, ეწოდება ტრანსი- იზომერები.

თუ ნახშირწყალბადის რადიკალები მოქმედებენ როგორც შემცვლელები, მაშინ უფრო გრძელი ნახშირბადის ჯაჭვის მქონე რადიკალებს აქვთ უპირატესობა ალკენის კონფიგურაციის განსაზღვრაში (კონფიგურაცია განისაზღვრება უფრო დიდი ჯაჭვის რადიკალთან შედარებით). Მაგალითად:

ხშირად ცის-, ტრანსი- ნომენკლატურა არ იძლევა გეომეტრიული იზომერების ცალსახად განსაზღვრის საშუალებას. ამ მხრივ უფრო სრულყოფილია E-, Z-ნომენკლატურა.

E-იზომერები არის ის გეომეტრიული იზომერები, რომლებშიც ორმაგი ბმის ნახშირბადის ატომების უფროსი შემცვლელები ორმაგი ბმის საპირისპირო მხარეებზეა (გერმანული სიტყვიდან "entgegen" - საპირისპირო).

Z-იზომერები არის ის გეომეტრიული იზომერები, რომლებშიც ორმაგი ბმის ნახშირბადის ატომების უფროსი შემცვლელები ორმაგი ბმის იმავე მხარეს არიან (გერმანული სიტყვიდან "zusamen" - ერთად).

აღნიშვნა E- და Z- მოთავსებულია ნაერთის დასახელების წინ IUPAC ნომენკლატურის მიხედვით და ჩასმულია ფრჩხილებში (აღნიშვნა ცის- და ტრანსი-არ არის ჩასმული ფრჩხილებში). Მაგალითად:

შემცვლელების ხანდაზმულობა განისაზღვრება იმ ელემენტის ატომური ნომრით, რომლის ატომი მიბმულია ორმაგი ბმის ნახშირბადის ატომთან, ხოლო იმავე ელემენტთან, შემცვლელის ჯაჭვის მიმდევარი ელემენტების ატომური რიცხვებით. რამდენიმე დეპუტატი პრიორიტეტული ზრდის მიხედვით:

მიღების გზები.

სამრეწველო გზები.

1. ოლეფინის სერიის პირველი ოთხი წევრი წარმოებულია კომერციულად ნავთობის დისტილატების კრეკინგით.

2. ზოგიერთი ოლეფინი, როგორიცაა 1-ბუტენი და 2-ბუტინი, ისევე როგორც ნორმალური და იზომერული პენტენები, მიიღება შესაბამისი გაჯერებული ნახშირწყალბადების დეჰიდროგენაციის შედეგად. პროცესი ტარდება ჰეტეროგენული კატალიზატორის გამოყენებით, რომელიც დაფუძნებულია ქრომის ტრიოქსიდზე და 450 0 C-მდე ტემპერატურაზე:

ლაბორატორიული მეთოდები.

ოლეფინების მიღების ყველაზე გავრცელებული ლაბორატორიული მეთოდებია ალკოჰოლური სასმელების დეჰიდრატაცია (წყლის გამოდევნა სპირტებისგან) და ჰალოგენირებული ალკანების დეჰიდროჰალოგენაცია (ჰალოალკანებიდან წყალბადის ჰალოგენების გამოდევნა). ორივე ეს რეაქცია ემორჩილება ზაიცევის წესს:

ალკოჰოლური სასმელების დეჰიდრატაციისა და ჰალოალკანების დეჰიდროჰალოგენაციის დროს, პროტონი იშლება ძირითადად ყველაზე ნაკლებად ჰიდროგენირებული (წყალბადის ატომების ნაკლები რაოდენობით) ნახშირბადის ატომისგან (1875).

ამ ელიმინაციის რეაქციების ნაკადის ეს მიმართულება აიხსნება მიღებული ოლეფინის გაზრდილი თერმოდინამიკური სტაბილურობით. რაც უფრო მეტი შემცვლელია, მით მეტია სუპერკონიუგაციის შესაძლებლობა. რაც უფრო მაღალია ელექტრონების დელოკალიზაციის ხარისხი π-ბმაში. შესაბამისად, თერმოდინამიკური სტაბილურობა უფრო მაღალია. სტერეოსელექტიურობა განისაზღვრება უფრო დიდი სტაბილურობით ტრანსი- იზომერი.

1. ალკოჰოლების დეჰიდრატაცია (ელიმინაცია).

სპირტიდან წყლის გაყოფა ხდება გაზსა და თხევად ფაზებში. ორივე შემთხვევაში რეაქცია ტარდება მაღალ ტემპერატურაზე წყალგამწმენდი აგენტის თანდასწრებით. თხევად ფაზაში გამოიყენება გოგირდის ან ფოსფორის მჟავა, ხოლო გაზის ფაზაში ფოსფორის (V) ოქსიდი, ალუმინის, თორიუმის ოქსიდი ან ალუმინის მარილები. Მაგალითად:

თხევადი ფაზაში აღმოფხვრის მექანიზმი მოიცავს ორ ეტაპს. პირველ ეტაპზე მჟავისა და ალკოჰოლისგან წარმოიქმნება ესტერი, ხოლო მეორე ეტაპზე ესტერის დაშლა იწვევს ოლეფინის წარმოქმნას:

2. ჰალოალკანების დეჰიდროჰალოგენაცია.

ჰალოალკანებისგან წყალბადის ჰალოიდების დაშლა ხორციელდება კაუსტიკური კალიუმის (KOH) ალკოჰოლური ხსნარის გამოყენებით, ნაკლებად ხშირად გამოიყენება NaOH:

3. გვერდითი დიჰალოალკანების დეჰალოგენაცია.

ოლეფინები მიიღება ჰალოგენების გამოდევნით დიჰალოგენის წარმოებულებიდან ჰალოგენის ატომებით მიმდებარე (ან მიმდებარე) ნახშირბადის ატომებთან. ელიმინაცია ხორციელდება ალკოჰოლის ან ძმარმჟავას ხსნარში თუთიის მტვრის მოქმედებით:

4. აცეტილენური ნახშირწყალბადების და ალკადიენების ჰიდროგენიზაცია.

ზოგიერთ შემთხვევაში, სინთეზის დროს, უფრო ადვილია აცეტილენის ნახშირწყალბადის მიღება, ვიდრე ალკენი. აცეტილენის ნახშირწყალბადები შედარებით ადვილად გარდაიქმნება ალკენებად ნაწილობრივი ჰიდროგენიზაციის გზით. წყალბადი არ ემატება π-ელექტრონულ სისტემას კატალიზატორის გარეშე. ალკინებიდან ალკენების მიღების შემთხვევაში გამოიყენება კატალიზური რეაქციის ორი ვარიანტი: აირის ფაზაში ტყვიით (PbO) მოწამლულ ჰიდროგენიზაციის კატალიზატორებზე (პლატინი, პალადიუმი, ნიკელი) და თხევად ფაზაში ნატრიუმით თხევადი ამიაკით. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება სხვადასხვა კონფიგურაციის ალკენები:

1,3-დიენების ჰიდროგენიზაცია იწვევს ალკენების იზომერული ნარევის წარმოქმნას ორმაგი ბმის პოზიციაზე:

ფიზიკური თვისებები.

ნორმალურ პირობებში, ეთილენის ნახშირწყალბადების ჰომოლოგიური სერიის პირველი ოთხი წევრი არის აირები. ოლეფინები ნახშირბადის ატომების რაოდენობა 5-დან 17-მდე - თხევადი. შემდეგი მოდის მყარი.

სწორი ჯაჭვის ოლეფინები ადუღებენ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე მათი განშტოებული ჯაჭვის იზომერები. ტერმინალური ოლეფინები (ტერმინალური ორმაგი ბმა) დუღს უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე მათი შიდაჯაჭვის იზომერები. ტრანსი-იზომერები დნება უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ცის- იზომერები. ცის-იზომერები ჩვეულებრივ ადუღებენ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ტრანსი- იზომერები.

ოლეფინების სიმკვრივე ერთიანობაზე ნაკლებია, მაგრამ აღემატება შესაბამისი პარაფინების სიმკვრივეს. ჰომოლოგიურ სერიაში სიმკვრივე იზრდება.

წყალში ოლეფინების ხსნადობა დაბალია, მაგრამ უფრო მაღალი ვიდრე პარაფინების.

ქიმიური თვისებები.

მთავარი სტრუქტურული ელემენტი, რომელიც განსაზღვრავს ოლეფინების ქიმიურ თვისებებს, არის ორმაგი ბმა, მათ შორის ერთი σ- და ერთი π-ბმა. ორმაგი ბმის ნახშირბადის ატომები sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია. სტატიკური ფაქტორების, კერძოდ ბმის სიგრძისა და ენერგიის შედარება გვიჩვენებს, რომ ორმაგი ბმა უფრო მოკლე და ძლიერია, ვიდრე ერთი ბმა:

ორმაგი ბმის ენერგია არის 607,1 კჯ/მოლი, რაც აღემატება ერთი ბმის ენერგიას - 349,6 კჯ/მოლი. თუმცა, ორი ერთჯერადი ბმა აღემატება ერთი ორმაგი ბმის ენერგიას 92,1 კჯ/მოლ-ით. ამრიგად, ორმაგი ბმა ადვილად გარდაიქმნება ორ ჩვეულებრივ σ-ბმად, ორმაგი ბმის ადგილზე ორი ატომის ან ატომური ჯგუფის დამატებით.

აქედან გამომდინარეობს, რომ დამატების რეაქციები ყველაზე მეტად დამახასიათებელია ოლეფინებისთვის. მაგრამ ოლეფინების ზოგიერთი ტიპი ხასიათდება ჩანაცვლებითი რეაქციებით. წყალბადი ყველაზე ადვილად იცვლება α-ნახშირბადის ატომში ორმაგი ბმის მიმართ. ალილის პოზიცია ე.წ. ჰომოლიზური ბმის გაწყვეტის დროს წარმოქმნილ რადიკალს შეუძლია ურთიერთქმედება π-ბმა ელექტრონებთან, რაც უზრუნველყოფს მის მაღალ სტაბილურობას და, შესაბამისად, მაღალ რეაქტიულობას.

ვინაიდან π ბმა არის უარყოფითი მუხტის ღრუბელი, რომელიც მდებარეობს მოლეკულის სიბრტყის ზემოთ და ქვემოთ, ოლეფინები უნდა იყოს მიდრეკილი ურთიერთქმედებისკენ ნაწილაკებთან, რომლებსაც აქვთ დადებითი მუხტი. რეაგენტები, რომლებიც ატარებენ დადებით მუხტს, არის ელექტროფილები.

5.1. ელექტროფილური დამატება

ელექტროფილური დამატება (Ad E) არის დამატების რეაქცია, რომელშიც ელექტროფილი არის შემტევი ნაწილაკი სიჩქარის შეზღუდვის საფეხურზე.

ელექტროფილური დამატების მექანიზმი მოიცავს სამ ეტაპს.

მაგალითად, ეთილენში წყალბადის ბრომიდის დამატება ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში ეთილის ბრომიდის შესაქმნელად:

მექანიზმი:

1. პირველ ეტაპზე წარმოიქმნება π-კომპლექსი ე.წ.

π-კომპლექსის თავისებურება ის არის, რომ ორმაგი ბმის ნახშირბადის ატომები sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია.

2. შუალედური კარბოკატიონის ფორმირება. ეს ეტაპი ნელია (სიჩქარის შეზღუდვა):

ამ ეტაპზე ორმაგი ბმის ნახშირბადის ერთ-ერთი ატომი გადადის sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში. მეორე რჩება sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში და იძენს ვაკანტურ p-ორბიტალს.

3. მესამე სტადიაზე მეორე სტადიაში წარმოქმნილი ბრომიდის იონი სწრაფად ემაგრება კარბოკატიონს:

მსგავსი მექანიზმი შეიძლება მიეცეს ეთილენში ბრომის ელექტროფილური დამატების რეაქციას ნახშირბადის ტეტრაქლორიდში 1,2-დიბრომეთანის წარმოქმნით.

1. π-კომპლექსის წარმოქმნა:

2. ციკლური ბრომიუმის იონის ფორმირება:

ციკლური ბრომიუმის იონი უფრო სტაბილურია, ვიდრე ღია ეთილის კატიონი. ამ სტაბილურობის მიზეზი არის ის, რომ ციკლურ ბრომიუმის იონში ყველა ატომს აქვს რვა ელექტრონი გარე ელექტრონულ დონეზე. ეთილის კატიონში ყოფნისას დადებითად დამუხტულ ნახშირბადის ატომს მხოლოდ ექვსი ელექტრონი აქვს. ბრომიუმის იონის წარმოქმნა დაკავშირებულია Br-Br ბმის ჰეტეროლიზურ გაყოფასთან და ბრომიდის იონის ელიმინაციასთან.

3. ბრომიდის იონის დამატება ციკლურ ბრომიუმის იონში:

ვინაიდან ორიგინალური ალკენის ერთი მხარე ბრომიუმის იონში დაცულია დადებითად დამუხტული ბრომის ატომით, ბრომიდის იონს შეუძლია შეტევა ბრომის იონზე მხოლოდ საპირისპირო მხრიდან. ამ შემთხვევაში იხსნება სამწევრიანი რგოლი და ბრომიდის იონი ქმნის კოვალენტურ კავშირს ნახშირბადის ატომთან. დანამატის პროდუქტი არის ვიკინალური დიბრომიდი.

წარმოდგენილი მექანიზმის დასტური, რომელიც ითვალისწინებს ბრომიუმის იონის შეტევას უკნიდან ბრომიდის იონის მიერ, არის ფორმირება. ტრანსი-1,2-დიბრომოციკლოჰექსანი ციკლოჰექსენის ბრომთან რეაქციის მიხედვით:

მარკოვნიკოვის წესი.

წყალბადის ჰალოგენების ურთიერთქმედება ასიმეტრიულ ალკენებთან ელექტროფილური დამატების მექანიზმით იწვევს მკაცრად განსაზღვრული სტრუქტურის პროდუქტების წარმოქმნას. ასე რომ, 2-მეთილ-2-ბუტენის რეაქციის მიხედვით წყალბადის ბრომიდთან, უპირატესად წარმოიქმნება 2-ბრომო-2-მეთილბუტანი:

შედეგად მიღებული პროდუქტის სტრუქტურა არასიმეტრიულ ალკენებზე ელექტროფილური დამატების რეაქციის შემთხვევაში ემორჩილება მარკოვნიკოვის წესს:

როდესაც წყალბადის ჰალოგენი ემატება არასიმეტრიულ ალკენს, რეაგენტის პროტონი უპირატესად მიმაგრებულია ნახშირბადის ყველაზე წყალბადის ატომთან (1869 წ.).

რეაქციის ამ მიმართულების ახსნა არის ის, რომ ელექტროფილური დამატების მექანიზმის მეორე საფეხურზე წარმოქმნილი კარბოკაციონები ქმნიან სტაბილურობის სერიას რადიკალების სტაბილურობის სერიის მსგავსი:

მეთილის კატიონი<первичный <вторичный <третичный.

სტაბილურობის სერიის შესაბამისად, ჰალოგენური იონის დამატების პროდუქტი მესამეულ ნახშირბადის ატომში უფრო სასურველი იქნება, ვიდრე მეორადი.

ელექტროფილური დამატების მექანიზმის მიხედვით, მარკოვნიკოვის წესის შესაბამისად, ოლეფინებს ემატება შემდეგი:

წყალბადის ჰალოგენები; ჰალოგენები, წყალი, ჰიპოჰალოგენური მჟავები:

ჰიპოჰალოგენური მჟავების დამატების შემთხვევაში, ჰალოგენის იონი (გარდა ფტორისა) მოქმედებს როგორც ელექტროფილური ნაწილაკი, ვინაიდან ქლორის, ბრომისა და იოდის ელექტრონეგატიურობა ნაკლებია ჟანგბადზე.

რადიკალური რეაქციები.

რადიკალური კავშირი.

ორმაგ ბმაში ჰალოგენების დამატება შეიძლება მოხდეს როგორც იონური (ელექტროფილური ნაწილაკების შეტევა) ასევე რადიკალური მექანიზმით.

რადიკალური დამატებით, ჰალოგენის ატომები, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულების დაშლის შედეგად სინათლის კვანტების გავლენის ქვეშ, მიმაგრებულია ნახშირბადის ატომებიდან ყველაზე ხელმისაწვდომ ატომებთან, რაც ქმნის ყველაზე სტაბილურ შესაძლო რადიკალებს:

რადიკალი (1) უფრო ადვილად ყალიბდება და უფრო სტაბილურია. ამ რადიკალში დაუწყვილებელი ელექტრონი კონიუგირებულია ხუთი CH ბმით. რადიკალისთვის (2) შესაძლებელია მხოლოდ ერთ C-H ბმასთან კონიუგაცია. პირველადი ნახშირბადის ატომი უფრო ხელმისაწვდომია შემტევი ნაწილაკისთვის, ვიდრე მეორადი. რადიკალი (1) შემდეგ რეაგირებს ჰალოგენის მოლეკულასთან, რათა წარმოქმნას პროდუქტი და წარმოქმნას ახალი ბრომის რადიკალი, რომელიც უზრუნველყოფს რადიკალური მექანიზმის ჯაჭვის ზრდას:

წარმოდგენილ მექანიზმში შემტევი ნაწილაკი არის ბრომის რადიკალი. თუ ბრომის რადიკალები წარმოიქმნება წყალბადის ჰალოიდების დამატების პირობებში, მაშინ პირველ ეტაპზე ასევე მოხდება ბრომის შეტევა, რადგან ბრომის რადიკალი უფრო სტაბილურია, ვიდრე წყალბადის რადიკალი. კარაშის მიხედვით არასიმეტრიულ ალკენებში წყალბადის ბრომიდის დამატება სწორედ ამ პრინციპს ეფუძნება - მარკოვნიკოვის წესის საწინააღმდეგოდ. ჯაჭვის დაწყების სტადია ამ შემთხვევაში უზრუნველყოფილია პეროქსიდების შეყვანით, რაც რეაქციის განტოლების დაწერისას მითითებულია სიმბოლოთი "ROOR" ისრის ზემოთ (ნახშირბადის ტეტრაქლორიდის ფორმულა ნიშნავს, რომ რეაქცია მიმდინარეობს იონური მექანიზმი, მარკოვნიკოვის წესის შესაბამისად):

ეს ფაქტი აიხსნება რეაქციის მექანიზმით. ვინაიდან პეროქსიდი ადვილად იშლება ორ ოქსიდის რადიკალად, რაც ჯაჭვის დაწყების სტადიაა, ჯაჭვის შემდგომი ზრდა დაკავშირებულია ბრომის რადიკალის (ან ატომის) წარმოქმნასთან:

შემდეგ ეტაპზე ბრომის რადიკალი მიმაგრებულია ოლეფინზე. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ორი რადიკალის ფორმირება:

ორი შესაძლო რადიკალიდან (1) და (2), პირველი უფრო სტაბილურია და უფრო სწრაფად ყალიბდება. ამიტომ, პირველი რადიკალი ხელს უწყობს ჯაჭვის შემდგომ ზრდას:

რეაქცია მიმდინარეობს როგორც რადიკალური ჯაჭვის პროცესი დაბალ ტემპერატურაზე (-80 0С)

რადიკალური ჩანაცვლება.

ეთილენის ჰომოლოგების ურთიერთქმედება ჰალოგენებთან (ქლორი, ბრომი) მაღალ ტემპერატურაზე, 400 0 C-ზე მაღლა, იწვევს მხოლოდ წყალბადის ატომის ალილ მდგომარეობაში ჩანაცვლებას ჰალოგენით და ეწოდება ალილის ჩანაცვლება. ორმაგი კავშირი შენარჩუნებულია საბოლოო პროდუქტში:

რეაქცია მიმდინარეობს ჯაჭვური პროცესის სახით რადიკალური ჩანაცვლება (S R). მაღალი ტემპერატურა ხელს უწყობს ქლორის მოლეკულების ჰომოლიზს და რადიკალების წარმოქმნას.

ჰიდროგენიზაცია.

ალკენები პირდაპირ არ ამატებენ მოლეკულურ წყალბადს.ეს რეაქცია შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ ჰეტეროგენული კატალიზატორების, მაგალითად, პლატინის, პალადიუმის, ნიკელის, ან ჰომოგენური, მაგალითად, რთული როდიუმის მარილის თანდასწრებით. ჩვეულებრივ ლაბორატორიებში და მრეწველობაში, ჰეტეროგენული კატალიზატორები გამოიყენება ორმაგი ბმის წყალბადის დასამატებლად:

თერმოდინამიკურად, ეს რეაქცია ძალიან ხელსაყრელია:

იმის გამო, რომ ჰიდროგენიზაცია ჰეტეროგენული კატალიზატორის გამოყენებით, აუცილებელია ოლეფინის ადსორბცია კატალიზატორის ზედაპირზე ორმაგი ბმის დროს. შესაბამისად, ორმაგ ბმაში რაც უფრო ნაკლები შემცვლელი ხდება ოლეფინების ჰიდროგენიზაცია - ლებედევის წესი.

დაჟანგვა.

ოლეფინების დაჟანგვის ორი ძირითადი მიმართულება (ტიპი) არსებობს:

1. ნახშირბადის ჩონჩხის შენარჩუნებით - ეს არის ეპოქსიდაცია და ჰიდროქსილაცია;

2. ორმაგი ნახშირბად - ნახშირბადის ბმაში რღვევით - ეს არის ოზონოლიზი და ალკენების ამომწურავი დაჟანგვა.

სახეობიდან გამომდინარე, გამოიყენება სხვადასხვა ოქსიდიზატორები.

ეპოქსიდაცია

ეპოქსიდაცია არის ეპოქსიდის, სამწევრიანი ციკლური ეთერის წარმოქმნა. ატმოსფერული ჟანგბადით ვერცხლის კატალიზატორის თანდასწრებით, ეთილენი ეპოქსიდირებულია ეთილენის ოქსიდში:

დარჩენილი ოლეფინები ეპოქსიდირებულია პეროქსიკარბოქსილის მჟავების ან უბრალოდ პერაციდების მოქმედებით (პრილეჟაევის რეაქცია). პეროქსიკარბოქსილის მჟავები შეიცავს "O-O" პეროქსიდის სტრუქტურას, რომელიც აძლევს ჟანგბადის ერთ ატომს ორმაგ კავშირს:

ჰიდროქსილაცია

კალიუმის პერმანგანატის განზავებული (5-10%) ხსნარი (ვაგნერის რეაქცია) ოლეფინებით ცის- გლიკოლები ან ცის-1,2-დიოლი:

მსგავსი ინფორმაცია.

და V. Prelog 1966 წელს.

Kahn-Ingold-Prelog წესები განსხვავდება სხვა ქიმიური ნომენკლატურებისგან, რადგან ისინი ორიენტირებულია კონკრეტული პრობლემის გადაჭრაზე - სტერეოიზომერების აბსოლუტური კონფიგურაციის აღწერაზე.

ენციკლოპედიური YouTube

1 / 3

ენანტიომერების ნომენკლატურა კან-ინგოლდ-პრელოგის სისტემის მიხედვით

სახელწოდება R/S-ნომენკლატურის მიხედვით (Kahn-Ingold-Prelog სისტემა), მაგალითი 2

ციკლოჰექსანის კონფორმაციები

სუბტიტრები

ახლა, იმის საფუძველზე, რაც უკვე ვიცით, თუ გვინდა ამ მოლეკულას სახელი მივცეთ, ჯერ უნდა ვიპოვოთ ყველაზე გრძელი ნახშირბადის ჯაჭვი. ჩვენ გვაქვს ორნახშირბადიანი ჯაჭვი და ყველა ბმა ერთია, ამიტომ საქმე გვაქვს ეთანთან. მოდით ეს ყველაფერი ერთად დავწეროთ. ჩვენ გვაქვს ერთ-ერთი ნახშირბადი, (მოდით დავარქვათ მას 1-ლი ნახშირბადი, რომელიც იქნება მე-2 ნახშირბადი), გვაქვს ბრომი და ფტორი. ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია ვუწოდოთ მას 1-ბრომი, და ჩვენ ვწერთ ბრომს ფტორამდე, რადგან "b" მოდის "f"-მდე ანბანური თანმიმდევრობით. 1-ბრომო-1-ფტორს და ახლა საქმე გვაქვს ეთანთან. ჩვენ გვაქვს ორნახშირბადიანი ჯაჭვი ერთჯერადი ბმებით - ფტორეთანი. ეს არის მოლეკულის სახელი. უბრალოდ მინდოდა გავიმეორო წინა ვიდეოების მასალა, რომელშიც ვაანალიზებდით ორგანულ ნომენკლატურას. ახლა უკვე ვიცით, რამდენიმე წინა ვიდეოზე დაყრდნობით, რომ ესეც ქირალური ნახშირბადია და თუ სარკისებურ გამოსახულებას გავაკეთებთ, ამ მოლეკულისთვის გვექნება ენანტიომერი და ისინი ერთმანეთისთვის ენანტიომერები იქნებიან. როგორ გამოიყურება სარკისებური გამოსახულება 1-ბრომო-1-ფტორეთანისთვის? აქ გვექნება ნახშირბადი. იგივე ფერებით დავხატოთ. ჩვენ მაინც გვექნება ბრომი ზემოთ. მეთილის ჯგუფი, რომელიც მიმაგრებულია ნახშირბადთან, ახლა იქნება მარცხენა მხარეს, CH3. ფტორი, როგორც ადრე, ნახშირბადის მიღმა იქნება, წყალბადი კი კვლავ გამორჩება სურათიდან, მაგრამ ახლა მარჯვნივ. ეს არის წყალბადი. როგორც გვახსოვს, ჩვენ მას 1-ბრომო-1-ფტორეთანს ვუწოდებთ და ამ მოლეკულას 1-ბრომო-1-ფტორეთანსაც ვუწოდებთ, მაგრამ ეს ორი სრულიად განსხვავებული მოლეკულაა. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შედგება ერთი და იგივე მოლეკულებისგან; მათ აქვთ იგივე მოლეკულური ფორმულა; იგივე მოწყობილობა, ანუ ეს ნახშირბადი დაკავშირებულია წყალბადთან, ფტორთან და ბრომთან; და ეს ნახშირბადი დაკავშირებულია იმავე ელემენტებთან; ეს ნახშირბადი დაკავშირებულია ნახშირბადთან და სამ წყალბადთან; ისევე როგორც ეს; ორივე სტერეოიზომერია. ეს არის სტერეოიზომერები და ისინი ერთმანეთის სარკისებური გამოსახულებაა, ამიტომ ისინი ასევე ენანტიომერები არიან. სინამდვილეში, ისინი, პირველ რიგში, სხვაგვარად აპოლარიზებენ შუქს და მათ აქვთ სრულიად განსხვავებული ქიმიური თვისებები, როგორც ქიმიურ, ასევე ბიოლოგიურ სისტემაში. ამიტომ, არც ისე კარგია, რომ მათ ერთსა და იმავე სახელებს ვაძლევთ. ამ ფორმით ჩვენ ყურადღებას გავამახვილებთ იმაზე, თუ როგორ განვასხვავოთ ისინი. მაშ, როგორ დავასახელოთ მათ შორის განსხვავებები? დასახელების სისტემას, რომელსაც აქ ვიყენებთ, ჰქვია Kahn-Ingold-Prelog-ის წესი, მაგრამ ეს სხვა კანია, ეს მე არ ვარ. იწერება კან და არა ხან. კან-ინგოლდ-პრელოგის წესი არის გზა განასხვავოს ამ ენატიომერი, რომელსაც ჩვენ ახლა ვუწოდებთ 1-ბრომო-1-ფტორეთანს და ამ ენატიომერს, 1-ბრომო-1-ფტორეთანს. ეს საკმაოდ მარტივია. ყველაზე რთული ისაა, წარმოვიდგინოთ მოლეკულის ბრუნვა სასურველი მიმართულებით და გავარკვიოთ ეს მოლეკულა მემარცხენეა თუ მემარჯვენე. ახლა ჩვენ გავიგებთ ამას ეტაპობრივად. პირველი, რასაც ვაკეთებთ, Cahn-Ingold-Prelog წესის მიხედვით, არის ქირალური მოლეკულის იდენტიფიცირება. აქ საკმაოდ აშკარაა. აქ გვაქვს ნახშირბადი. ფოკუსირება მარცხენა სურათზე, რომლითაც დავიწყეთ. ის დაკავშირებულია 3 სხვადასხვა ჯგუფთან. ახლა ჩვენ უნდა დავახარისხოთ ჯგუფები ატომური რიცხვის მიხედვით. თუ აქ გადავხედავთ, ბრომი, წყალბადი, ფტორი და ნახშირბადი, რომელიც უშუალოდ არის დაკავშირებული ამ ნახშირბადთან, რომელია ყველაზე დიდი ატომური რიცხვი? აქ არის ბრომი - მოდი აღვნიშნოთ უფრო მუქი ფერით. ბრომის რაოდენობაა 35, ფტორის 9, ნახშირბადის 6 და ბოლოს წყალბადის 1. ანუ მათ შორის ყველაზე მეტი ბრომია. მივანიჭოთ მას ნომერი 1. მას შემდეგ მოდის ფტორი. ეს არის #2. #3 არის ნახშირბადი. წყალბადს კი აქვს ყველაზე პატარა რიცხვი, ასე რომ, ის იქნება ნომერი 4. ახლა ჩვენ დავნომრეთ ისინი და შემდეგი ნაბიჯი არის მოლეკულის განლაგება ისე, რომ ჯგუფი ყველაზე პატარა ატომური რიცხვით იყოს გამოსახულების უკან. განათავსეთ იგი მოლეკულის უკან. წყალბადს ახლა ყველაზე მცირე რაოდენობა აქვს. ბრომს ყველაზე დიდი აქვს, წყალბადს - ყველაზე პატარა, ამიტომ ის მოლეკულის უკან უნდა მოვათავსოთ. სურათზე ის ახლა მის წინ არის. და ჩვენ უნდა მოვათავსოთ იგი მოლეკულის უკან და ეს ყველაზე რთული ნაწილია - მისი სწორად წარმოდგენა. ჩვენ გვახსოვს, რომ ფტორი არის უკანა მხარეს; ეს არის სურათის მარჯვენა მხარე; ეს ნაწილი გამოდის გამოსახულების წინ. ჩვენ უნდა გავაკეთოთ როტაცია. თქვენ წარმოიდგინეთ, რომ ჩვენ ვატრიალებთ მოლეკულას ამ მიმართულებით და ... (მოდით ისევ დავხატოთ). აქ გვექნება ნახშირბადი. და რადგან ეს არის ბრუნვის მიმართულება, ჩვენ მოვატრიალეთ ის დაახლოებით 1/3 ჩვენს გარშემო, რაც დაახლოებით 120 გრადუსია. ახლა წყალბადი ფტორის ადგილზეა. აქ არის წყალბადი. ამ მეთილის ჯგუფის ნაცვლად ახლა ფტორია. აქ არის ფტორი. წერტილოვანი ხაზი აჩვენებს რა არის უკან. და ეს არის წინა მხარე. მეთილის ჯგუფი ახლა წყალბადის ნაცვლად არის. ის ახლა დგას გამოსახულების წინ. ის იქნება მარცხნივ და გარეთ. აქ არის მეთილის ჯგუფი, რომელიც გამოდის გამოსახულების წინ, გარეთ და მარცხნივ. სწორედ აქ იქნება ჩვენი მეთილის ჯგუფი. ჩვენ მხოლოდ სურათის 120 გრადუსით შემობრუნება გავაკეთეთ. ჩვენ უკან წავედით, რაც პირველი ნაბიჯია მას შემდეგ, რაც ჩვენ დავადგინეთ ქირალური ნახშირბადი და დავახარისხეთ ელემენტები მათი ატომური ნომრის მიხედვით. რა თქმა უნდა, ბრომი კვლავ იქნება ზედა. ახლა, როცა უმცირესი ატომური რიცხვის მქონე მოლეკულა უკან მოვათავსეთ, მოდით შევხედოთ დანარჩენი 3-ის განაწილებას. გვაქვს 4 მოლეკულა. ჩვენ ვუყურებთ ყველაზე დიდს, ეს არის ბრომი, No1. No2 არის ფტორი, No2 და შემდეგ No3 არის მეთილის ჯგუფი. ჩვენ გვაქვს ნახშირბადი შეკრული ამ ნახშირბადთან, აქ გვაქვს #3. და კან-ინგოლდ-პრელოგის წესის მიხედვით, ფაქტიურად უნდა გადავიდეთ #1-დან #2-მდე #3-მდე? ამ შემთხვევაში, მოდით წავიდეთ ამ მიმართულებით. მივდივართ #1-დან #2-მდე #3-მდე, მივყვებით საათის ისრის მიმართულებით. მოდით იგნორირება გავუკეთოთ წყალბადს. ის უბრალოდ უკან რჩება. პირველი ნაბიჯი იყო მისი უკან ორიენტირება, როგორც ყველაზე პატარა მოლეკულა. დაგვრჩენია 3 დიდი და დავადგინეთ მიმართულება, რომლითაც უნდა გადავიდეთ # 1-დან 2-მდე და #3-მდე, არა? ამ შემთხვევაში, მიმართულება არის საათის ისრის მიმართულებით. თუ ჩვენ ვმოძრაობთ საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ ჩვენს მოლეკულას ეწოდება მემარჯვენე, ან შეგვიძლია გამოვიყენოთ ლათინური სიტყვა მარჯვენა, რომელიც ჟღერს როგორც rectus. ამიტომ, ახლა ამ მოლეკულას შეგვიძლია ვუწოდოთ არა მხოლოდ 1-ბრომო-1-ფტორეთანი, არამედ დავამატოთ R, R - სიტყვიდან rectus. შეიძლება იფიქროთ, რომ ეს არის ინგლისური მარჯვნიდან (მარჯვნივ), მაგრამ ჩვენ დავინახავთ, რომ S გამოიყენება მარცხენა მხარისთვის, სიტყვიდან sinister, ასე რომ ასო R მაინც ლათინურიდან არის. და ეს არის ჩვენი (R)-1-ბრომო-1-ფტორეთანი.აი. თქვენ შეგიძლიათ გამოიცნოთ, რომ ეს უნდა იყოს პირიქით, ის უნდა ბრუნავდეს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. მოდით გავაკეთოთ ეს სწრაფად. იდეა იგივეა. ჩვენ ვიცით ყველაზე დიდი ელემენტი. ეს არის ბრომის ნომერი 1. ის ყველაზე დიდია ატომური რიცხვის მიხედვით. ფტორი არის #2. ნახშირბადი არის #3. წყალბადი არის #4. რაც ჩვენ უნდა გავაკეთოთ არის წყალბადის უკან დაბრუნება, ასე რომ, ჩვენ მოგვიწევს მისი დაბრუნება იქ, სადაც არის ფტორი. თუ ჩვენ უნდა გადავხატოთ ეს მოლეკულა, მაშინ აქ გვაქვს ნახშირბადი. ზედა, კვლავ იქნება ბრომი. მაგრამ ჩვენ ვაპირებთ წყალბადის უკან გადატანას, ამიტომ წყალბადი ახლა იქ არის სადაც ფტორი იყო. აქ არის ჩვენი წყალბადი. მეთილის ჯგუფი, ნახშირბადი 3 წყალბადით, ახლა გადავა იქ, სადაც წყალბადი იყო. ახლა ის გამოდის გამოსახულების წინ, რადგან ჩვენ დავატრიალეთ იგი ამ მიმართულებით და აქ არის ჩვენი მეთილის ჯგუფი. და ფტორი ახლა გადადის იქ, სადაც მეთილის ჯგუფი იყო და აქ გვაქვს ფტორი. ახლა, კან-ინგოლდ-პრელოგის წესის გამოყენებით, ჩვენ განვსაზღვრავთ, რომ ეს არის No. 3. სწორედ ამ მიმართულებით. საათის საწინააღმდეგოდ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ მივდივართ მარცხნივ, ან შეგვიძლია გამოვიყენოთ ლათინური სიტყვა, რომელიც ჟღერს როგორც ბოროტი. ლათინური სიტყვა sinister ორიგინალში ნიშნავს "მარცხნივ". თანამედროვე ინგლისურ ენაზე სიტყვა "sinister" ნიშნავს "ბოროტებას". მაგრამ ლათინურთან საერთო არაფერი აქვს. ჩვენ გამოვიყენებთ მას უბრალოდ მარცხნივ სიმბოლოდ. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს მოლეკულის მარცხენა ვერსია. ჩვენ დავარქმევთ ამ ვარიანტს, ამ ენატიომერს 1-ბრომო-1-ფტორეთანს. ავღნიშნოთ S, S სიტყვიდან ბოროტი, ანუ მარცხნივ ან საათის ისრის საწინააღმდეგოდ: (S) -1-ბრომო-1-ფტორეთანი. ახლა ჩვენ შეგვიძლია განვასხვავოთ ეს სახელები. ჩვენ ვიცით, რომ ეს ორი განსხვავებული კონფიგურაციაა. და ეს არის ის, რასაც S და R ნიშნავს, და თუ ჩვენ ვაპირებთ ამის გამოყოფას, ფაქტიურად მოგვიწევს სხვადასხვა ჯგუფების გაერთიანება და ხელახლა შერწყმა. ანუ რეალურად უნდა გაწყვიტო კავშირები. და ფაქტობრივად, თქვენ უნდა შეცვალოთ ეს ჯგუფები გარკვეული გზით, რათა მიიღოთ ეს ენანტიომერი ამ ჯგუფიდან. იმის გამო, რომ მათ აქვთ სხვადასხვა კონფიგურაცია და ძირითადად ისინი არიან სხვადასხვა მოლეკულები, სტერეოიზომერები, ენანტიომერები. ამ სახელებიდან რომელიმე შეესაბამება მათ… სუბტიტრები Amara.org საზოგადოების მიერ

უპირატესობის განსაზღვრა

თანამედროვე IUPAC სტერეოქიმიურ ნომენკლატურაში ორმაგი ბმების, სტერეოცენტრების და სხვა ქირალურობის ელემენტების კონფიგურაციები მინიჭებულია ამ ელემენტებზე შემცვლელების (ლიგანდების) ურთიერთგანლაგების საფუძველზე. Kahn - Ingold - Prelog-ის წესები ადგენს მოადგილეების სტაჟს, შემდეგი ურთიერთდაქვემდებარებული დებულებების მიხედვით.

1. უფრო მაღალი ატომური ნომრის მქონე ატომი უფრო ძველია ვიდრე ატომური ატომური რიცხვი უფრო დაბალი. შემცვლელების შედარება ხორციელდება ატომზე, რომელიც პირდაპირ არის დაკავშირებული სტერეოცენტრთან ან ორმაგ ბმასთან. რაც უფრო მაღალია ამ ატომის ატომური რიცხვი, მით უფრო ძველია შემცვლელი. თუ შემცვლელების პირველი ატომი იგივეა, შედარება ხდება ატომებით, რომლებიც ორი ბმით არიან დაშორებული სტერეოცენტრიდან (ორმაგი ბმა) (ე.წ. მეორე შრის ატომები). ამისათვის, თითოეული შემცვლელისთვის ეს ატომები იწერება სიის სახით ატომური რიცხვის კლების მიხედვით და ეს სიები შედარებულია სტრიქონი-სტრიქონით. უფროსი არის დეპუტატი, რომლის სასარგებლოდ პირველი განსხვავება იქნება. თუ შემცვლელების ხანდაზმულობა ვერ განისაზღვრება მეორე შრის ატომებით, შედარება ხდება მესამე ფენის ატომებით და ასე გრძელდება პირველ განსხვავებამდე.
2. უფრო მაღალი ატომური მასის მქონე ატომი უფრო ძველია ვიდრე ატომური მასის დაბალი მასა. ეს წესი ჩვეულებრივ ეხება იზოტოპებს, რადგან მათი ატომური რიცხვის მიხედვით ვერ გამოირჩევიან.
3. განყოფილება- უფროსი დეპუტატები სექტანტები- დეპუტატები. ეს წესი ვრცელდება შემცვლელებზე, რომლებიც შეიცავს ორმაგ ბმებს ან პლანზე ოთხკოორდინატიან ფრაგმენტებს.
4. დიასტერეომერული შემცვლელები მსგავსი(ინგლისური მოწონება) დიასტერეომერულ შემცვლელებზე უფრო ძველი აღნიშვნები განსხვავებული(ინგლ. განსხვავებით) აღნიშვნები. პირველი მოიცავს შემცვლელებს აღნიშვნებით RR, SS, მმ, PP, განყოფილება განყოფილება, სექტრანსექტრანები, კვეთა, სექტრანები, მსექისიდა RM, SP. მეორე ჯგუფში შედის შემცვლელები აღნიშვნებით რს, დეპუტატი, RP, SM, განყოფილებები secsecttrans, რსექტრანსი, განყოფილება, ფსიქისიდა MSektrans.
5. დეპუტატი დანიშნულებით რან მაღნიშვნის მქონე დეპუტატზე უფროსი სან პ .

წესები გამოიყენება თანმიმდევრობით ერთმანეთის მიყოლებით, თუ წინას გამოყენებით შეუძლებელია დეპუტატების უპირატესობის დადგენა. მე-4 და მე-5 წესების ზუსტი ფორმულირება ამჟამად განხილვის პროცესშია.

გამოყენების მაგალითები

AT რ/ს- ნომენკლატურა

კონფიგურაციის მინიჭება სტერეო ცენტრს რან სტარდება სტერეოცენტრის ირგვლივ შემცვლელების (ლიგანდების) ურთიერთგანლაგების საფუძველზე. ამ შემთხვევაში, დასაწყისში მათი ასაკი განისაზღვრება Cahn-Ingold-Prelog-ის წესების მიხედვით, შემდეგ მოლეკულის სამგანზომილებიანი გამოსახულება განლაგებულია ისე, რომ უმცროსი შემცვლელი მდებარეობს გამოსახულების სიბრტყის უკან, რის შემდეგაც მიმართულია განისაზღვრება დარჩენილი შემცვლელების ხანდაზმულობის შემცირება. თუ უპირატესობა მცირდება საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ აღინიშნება სტერეოცენტრის კონფიგურაცია რ(ლათ. rectus - მარჯვენა). წინააღმდეგ შემთხვევაში, კონფიგურაცია აღინიშნება ს(ლათ. ბოროტი - მარცხნივ)

AT ე/ზ- ნომენკლატურა

ზედა მხარეების ნომენკლატურაში

მთავარი სტატია: სიმაღლის

Kahn-Ingold-Prelog-ის წესები ასევე გამოიყენება პლანური ტრიგონალური მოლეკულების გვერდების აღსანიშნავად, როგორიცაა კეტონები. მაგალითად, აცეტონის გვერდები იდენტურია, რადგან პლანტური მოლეკულის ორივე მხრიდან ნუკლეოფილზე თავდასხმა იწვევს ერთ პროდუქტს. თუ ნუკლეოფილი თავს ესხმის ბუტანონ-2-ს, მაშინ ბუტანონ-2-ის გვერდები არაიდენტურია (ენანტიოტოპური), ვინაიდან ენანტიომერული პროდუქტები წარმოიქმნება სხვადასხვა მხარეს თავდასხმისას. თუ კეტონი ქირალურია, მაშინ მოპირდაპირე მხარეებზე მიმაგრება გამოიწვევს დიასტერეომერული პროდუქტების წარმოქმნას, ამიტომ ასეთ გვერდებს დიასტერეოტოპურს უწოდებენ.

ზედა მხარეების დასანიშნად გამოიყენეთ აღნიშვნა რედა სი, რომლებიც, შესაბამისად, ასახავს შემცვლელების კლების მიმართულებას კარბონილის ჯგუფის ტრიგონალურ ნახშირბადის ატომზე. მაგალითად, ილუსტრაციაში ჩანს აცეტოფენონის მოლეკულა რე- მხარეები.

შენიშვნები

1. . წაკითხვის თარიღი: 2013 წლის 5 თებერვალი. დაარქივებულია ორიგინალიდან 2013 წლის 14 თებერვალი.
2. Cahn R. S., Ingold C., Prelog V.მოლეკულური ქირალობის სპეციფიკაცია // Angew. ქიმ. ინტ. რედ. - 1966. - ტ. 5, არა. 4 . - გვ 385–415. - DOI:10.1002/anie.196603851.
3. სასურველი IUPAC სახელები. თავი 9. წაკითხვის თარიღი: 2013 წლის 5 თებერვალი.

სტერეოქიმიური ნომენკლატურა(ლათინურიდან მენკლატურაში - სია, სია), განკუთვნილია სივრცეების აღსანიშნავად. ქიმიური სტრუქტურები. კავშირები. სტერეოქიმიური ნომენკლატურის ზოგადი პრინციპი (IUPAC წესები, სექცია E) არის ის, რომ სივრცეები. კავშირის სტრუქტურა აღინიშნება სახელებზე დამატებული პრეფიქსებით ამ სახელების შეცვლის გარეშე. და მათში ნუმერაცია (თუმცა ზოგჯერ სტერეოქიმიურმა მახასიათებლებმა შეიძლება განსაზღვროს არჩევანი ნუმერაციის შესაძლო ალტერნატიულ მეთოდებსა და ძირითადი ჯაჭვის არჩევას შორის).

ყველაზე სტერეოქიმიის გულში. აღნიშვნა არის მიმდევრობის წესი, რომელიც ცალსახად ადგენს შემცვლელთა უპირატესობას. ისინი ითვლება უფროსად, რომლებშიც დიდი ატომური რიცხვის მქონე ატომი პირდაპირ არის დაკავშირებული განხილულ ქირალურ (იხ. ქირალურობა) ელემენტთან (მაგალითად, ასიმეტრიული ატომი, ორმაგი ბმა, ციკლი) (იხ. ცხრილი). თუ ეს ატომები ხანდაზმულობით ერთნაირია, მაშინ განიხილეთ „მეორე ფენა“, რომელიც მოიცავს „პირველი ფენის“ ატომებთან ასოცირებულ ატომებს და ა.შ., სანამ პირველი განსხვავება არ გამოჩნდება; ხანდაზმულობის დადგენისას ორმაგდება ორმაგი ბმით დაკავშირებული ატომების რაოდენობა. ნაიბი. ენანტიომერების კონფიგურაციის განსაზღვრის საერთო მიდგომაა R,S სისტემის გამოყენება. აღნიშვნა R (ლათ. rectus-მარჯვნიდან) იღებს ერთ-ერთ ენანტიომერს, რომელშიც მოდელის განხილვისას უმცროსი შემცვლელის მოპირდაპირე მხრიდან, დარჩენილი შემცვლელების ასაკი ეცემა საათის ისრის მიმართულებით. სტაჟის დაცემა საათის ისრის საწინააღმდეგოდ შეესაბამება S- აღნიშვნას (ლათინური sinister-მარცხნივ) (ნახ. 1).

შემცვლელთა ხანდაზმულობის გაზრდა ქირალურ ცენტრში:

ბრინჯი. 1. ორგანულ ნაერთებში შემცვლელთა ხანდაზმულობის განსაზღვრის სქემა.

ნახშირწყლებისთვის, ა-ჰიდროქსი მჟავებისთვის, ა-ამინომჟავებისთვის ასევე ფართოდ გამოიყენება D, L- სისტემა, განხილული ასიმეტრიის კონფიგურაციის შედარების საფუძველზე. ცენტრი გლიცერალდეჰიდის შესაბამისი ენანტიომერის კონფიგურაციით. ფიშერის პროექციის ფორმების განხილვისასჯორი, OH ან NH 2 ჯგუფის მდებარეობა მარცხნივ აღინიშნება სიმბოლო L (ლათ. laevus - მარცხნივ), მარჯვნივ - სიმბოლო D (ლათ. dexter - მარჯვნივ):

s-დიასტერეომერები (კლასიკური დიასტერეომერები) უმარტივეს შემთხვევებში აღინიშნება როგორც მეზო- და რასემიური ფორმები ან ერითრო- და თრეო-ფორმები:

რთული სტრუქტურებისთვის, როდესაც ექვსივე შემცვლელი ორი ასიმეტრიულია. ცენტრები განსხვავებულია, შემოთავაზებულია სხვა სისტემები. მაგალითად, pref, parf (pref, parf) - აღნიშვნები ეფუძნება პრიორიტეტის დაცემის რიგის გათვალისწინებას (მიმდევრობის წესის მიხედვით) ნიუმენის ფორმულებში: დაცემის იგივე მიმართულებით - pref (ინგლ. პრიორიტეტული რეფლექსური), with the საწინააღმდეგო - parf (ინგლ. პრიორიტეტული ანტირეფლექსური ). Მაგალითად:

სივრცეების აღსაწერად. დამაკავშირებელი შენობები. C \u003d C კავშირით, ისევე როგორც ციკლური, შეუსაბამობების გამოკლებით, ისინი იყენებენ აღნიშვნებს cis და trans (იგივე ან დაკავშირებული შემცვლელები განლაგებულია შესაბამისად ორმაგი ბმის ან ციკლის სიბრტყის ერთ და მოპირდაპირე მხარეს),მაგალითად. ცის-2-ბუტენი (I ფორმა), ტრანს-ციკლობუტან-1,2-დიკარბოქსილის მჟავა (II).

ასეთი აღნიშვნები ბუნდოვანი ხდება ალკენებისთვის, როგორიცაა abC=Cde, ოქსიმები, აზომეთინები. ამ შემთხვევებში გამოიყენება Z,E ნომენკლატურა [ორმაგ ბმაზე უფროსი შემცვლელები განლაგებულია შესაბამისად. სათითაოდ(Z, გერმანულიდან zusammen - ერთად) და სხვანაირად (E, გერმანულიდან.entgegen-საპირისპირო) გვერდები ორმაგი ბმის სიბრტყის], მაგ.(Z)-2-ქლორო-2-ბუტენმჟავა (III), (E,E)-ბენზილდიოქსიმი (IV).

ალიციკლურ მოლეკულაში სამი ან მეტი შემცვლელის არსებობისას. ან იჯდა. ჰეტეროციკლური ნაერთები იყენებენ r,c,t ნომენკლატურას. ერთ-ერთი შემცვლელი არჩეულია "მინიშნება" -r (მინიშნება, ინგლისური მითითებიდან). რგოლის სიბრტყის ერთ მხარეს მოთავსებული შემცვლელებისთვის, საცნობარო ატომით, გამოიყენეთ აღნიშვნა c (cis-цuc-დან), შემცვლელებისთვის რგოლის სიბრტყის მეორე მხარეს - t (დანტრანს-ტრანსი), მაგ. t-2-c-4-დიქლორო-ციკლოპენტან-M-კარბოახალი ნაკრები (V).

რიგ სტეროიდებში, სივრცეების აღნიშვნა. მდებარეობაშემცვლელები მზადდება პირობითი ბრტყელი f-ly-ის საფუძველზე.

დამკვირვებლისგან შორს შემცვლელები არიან:დამკვირვებელთან ახლოს – ბ. მაგ. 11b,17a,21-ტრიჰიდროქსი-4-პრეგნენ-3,20-დიონი (