Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Оптическая изомерия гидроксикислот




Одним из видов пространственной изомерии, или стереоизомерии, органических соединений, и в том числе оксикислот, является оптическая изомерия. Ее существование можно понять при рассмотрении тетраэдрической модели. Тетраэдр, в вершинах которого находятся разные заместители, не имеет ни одного элемента симметрии. Атом углерода, связанный с четырьмя разными заместителями называют асимметрическим атомом углерода.

Например: одно из простейших оптически активных веществ – молочная кислота существует в трех формах: правовращающая – обозначается знаком (+) перед формулой, левовращающая – знаком (−) и оптически неактивная – знаком (s) или (±). Молочная кислота содержит асимметрический атом углерода и для нее возможны две формы (два изомера) молекулы, которые нельзя совместить в пространстве и которые относятся друг к другу как предмет к своему изображению в зеркале и называются стереоизомерами, а молекулы такого типа называются хиральными.

Такие стереоизомеры одинаковы по физическим и химическим свойствам и отличаются друг от друга только отношением к плоскополяризованному свету: они вращают его плоскость поляризации на одинаковую величину, но в противоположных направлениях. Кроме того, асимметрия молекул двух оптических изомеров часто проявляется в образуемых ими кристаллах, также относящихся друг к другу как предмет и его зеркальное изображение. Это свойство, позволило Луи Пастеру открыть явление оптической изомерии: обнаружив два типа кристаллов соли виноградной кислоты. Он разделил их и получил чистые изомеры.

Пару зеркальных изомеров, отличающихся друг от друга как предмет и его отражение в зеркале, называют оптическими антиподами.

Способность веществ вращать плоскость поляризации света называется оптической активностью. Для ее измерения пользуются прибором – поляриметром.

Молочная кислота, вращающая плоскость поляризации света вправо, содержится в мышцах животных.

Молочная кислота, вращающая плоскость поляризации света влево, образуется при ферментации сахарозы с помощью бактерий Bacillus acidi laevolactici.

Молочная кислота, полученная из кислого молока или синтетически, не вращает плоскость поляризации света. Эта кислота состоит из смеси равных количеств право- и левовращающих форм и называется рацематом.

Оптические изомеры изображаются с помощью проекционных формул Фишера. Эти формулы представляют собой проекции тетраэдрических моделей соответствующих молекул на плоскость чертежа. В этих формулах углеродная цепь располагается вертикально, причем группа наиболее отличная от метильной записывается вверху. Асимметрические атомы углерода не обозначаются символами, а только пересечением связей, по концам которых записываются соответствующие заместители.

Обозначения D− и L− в названиях оксикислот указывают условно их конфигурацию, т.е. пространственное расположение заместителей вокруг асимметрического атома углерода Обозначение D- получают те оксикислоты, у которых гидроксильная группа в проекционной формуле Фишера стоит справа; обозначение L – ставится, если гидроксильная группа в проекционной формуле оказывается слева.

Между направлениями вращения и конфигурацией асимметрического центра нет прямой зависимости

В молекуле винной кислоты имеется два одинаковых асимметрических атома углерода.

Общая формула расчета количества оптических изомеров N=2n, где n – число асимметрических атомов углерода. Таким образом, для винной кислоты можно ожидать существование четырех оптически деятельных изомеров и двух рацематов. Эти изомеры винной кислоты можно изобразить следующими проекционными формулами:

Если первые два изомера (1); (2) обладают оптической активностью, а их проекции при повороте на 1800 не совпадают, то изомеры 3 и 4 не обладают оптической активностью и их проекции при повороте на 180о совпадают, следовательно вещества (3) и (4) идентичны. Стереоизомер 3 недеятелен вследствие внутренней компенсации вращения. Вращение, вызываемое верхним тетраэдром, уничтожается противоположным по знаку и равным по величине вращением, обусловленным нижним тетраэдром. Следовательно, могут существовать соединения с асимметрическими углеродными атомами, но оптически недеятельные вследствие симметрии молекулы. Таким образом, необходимым и достаточнымпризнаком оптической активностимолекулы является ее несимметричное строение.

Первые две винные кислоты называются (+)- и (-)-винными кислотами, изомер (3) называется мезовинной кислотой, рацемат из первых двух изомеров – виноградной кислотой. (+)- и (-)-винные кислоты – оптические антиподы. По отношению к этим кислотам мезовинная кислота является диастереомером (но не их антиподом). Диастереомерами называются стереоизомеры молекул с несколькими асимметрическими атомами углерода имеющие больше различий, чем предмет и его зеркальное отражение, а следовательно и больше различий в физических свойствах.







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 757. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2018 год . (0.001 сек.) русская версия | украинская версия