Геометрическая( цис, транс) изомерия

Конформация - -изменение расположения атомов вследствие поворота вокруг связи при сохранении конфигурации.

Конфигурация и конформация.

Пространственная изомерия

Ключевые слова к разделу 3 4: асимметричная молекула, геометрическая изомерия, диастереомер, конфигурация, конформация, конфигурационный ключ Розанова, оптическая изомерия, оптически активный атом, проекция Фишера, стереоряд, хиральный атом, энантиомер.

Необычайно важным обстоятельством для проявления биологической активности органических соединений является существование пространственной(стерео)изомерии.

Все биологически активные классы природных соединений- аминокислоты, белки, углеводы, гидроксикислоты, липиды- имеют определенную пространственную организацию. От нее зависит способность этих веществ связываться с рецепторами, превращаться в биохимических реакциях с участием белков-ферментов, транспортироваться через мембраны.

Для характеристики пространственных изомеров используют два понятия:

Конфигурация- определенное расположение атомов в пространстве. Конфигурация создается благодаря направленному расположению орбиталей валентных электронов атомов.

Гибридизация sp³, угол между связями 109⁰ 28’, тетраэдрическое направление связей.

Гибридизация sp², угол между связями 120⁰, тригональное плоскостное направление связей.

Молекула может иметь несколько конформаций, которые непрерывно переходят друг в друга вследствие непрерывного вращения атомов относительно одинарных связей. Конформационные изменения можно назвать «поворотной» изомерией.

Конформации отличаются по энергетическому состоянию. В наиболее устойчивой, энергетически выгодной, молекула находится более длительное время, но в результате столкновений с другими молекулами ее конформация изменяется, а затем вновь возвращается в более устойчивое состояние.

Движение- это форма существования материи.

Для алкенов характерна плоскостная геометрическая цис, транс- изомерия, если каждый из sp² - гибридизованных атомов углерода связан с двумя разными заместителями. Образование изомеров возникает из-за невозможности свободного вращения фрагментов молекулы вокруг двойной связи. В гомологическом ряду алкенов первым представителем, который существует в двух геометрических изомерных формах, является бутен-2.

Н СН₃СН₃ СН₃

> С=С < > С=С <

СН₃ Н Н Н

trans- бутен-2 cis- бутен-2

Биологическая активность природных соединений и лекарственных препаратов зависит от их пространственной конфигурации.

Полиненасыщенные кислоты –олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая присутствуют в составе липидов в цис-форме, которая является энергетически менее устойчивой, соединения обладают дополнительным запасом энергии по сравнению с транс –изомерной формой.

Под влиянием УФ-излучения, свободных радикалов(кислорода, оксида NO) изменяется пространственное строение, цис-форма превращается в более устойчивую транс-форму, коренным образом изменяется биологическая активность.органической молекулы.

Из двух возможных изомеров бутендиовой кислоты в клетках растений и животных образуется только транс-бутендиовая кислота(фумаровая), а цис-изомер(малеиновая кислота) является для человека и животных токсическим соединением.