Изомерия органических соединений

Изомерия – существование разных веществ с одинаковой молекулярной формулой. Данное явление обусловлено тем, что одни и те же атомы могут по-разному соединяться друг с другом. Все изомеры делят на два больших класса – структурные изомеры и пространственные изомеры (стереоизомеры).

Структурными называют изомеры, отвечающие различным структурным формулам органических соединений (с разным поряд­ком соединения атомов).

Стереоизомерами называют соединения, имеющие одинаковый состав и одинаковый порядок соединения атомов, но отличающиеся расположением атомов в пространстве.

Структурные изомеры. В соответствии с приведенной выше классификацией органических соединений по типам среди струк­турных изомеров выделяют три группы:

1) соединения, содержащие различные функциональные группы и относящиеся к различным классам органических соединений, на­пример:

2) соединения, отличающиеся углеродными скелетами:

3) соединения, отличающиеся положением заместителя или кратной связи в молекуле:

Пространственные изомеры (стереоизомеры). Стереоизомеры можно разделить на два типа: геометрические изомеры и оптические изомеры.

Геометрическая изомерия характерна для соединений, содержа­щих двойную связь или цикл. В таких молекулах часто возможно провести условную плоскость таким образом, что заместители у различных атомов углерода могут оказаться по одну сторону (цис-) или по разные стороны (транс-) от этой плоскости. Если изменение ориентации этих заместителей относительно плоскости возможно только за счет разрыва одной из химических связей, то говорят о на­личии геометрических изомеров.

Геометрические изомеры могут существенно отличаться своими физическими и химическими свойствами.

Оптическими изомерами называют молекулы, зеркальные изо­бражения которых не совместимы друг с другом. Их можно разде­лить на два типа: энантиомеры и диастереомеры.

Стереоизомеры, имеющие зеркальную конфигурацию асимметрических (хиральных) центров, называют энантиомерами или оптическими антиподами.

Энантиомерия характерна для молекул, имеющих один асим­метрический (хиральный) атом углерода, т.е. атом, связанный с четырьмя раз­личными атомами или группами атомов. Молекулы энантиомеров относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркаль­ное отображение. Энантиомеры имеют одинаковые физические и химические свойства, но отличаются знаком вращения поляризо­ванного света.

В виде энантиомеров существует, например, молочная кислота СН₃-СН(ОН)-СООН:

Эквимолярная смесь (+) и (–) энантиомеров оптичес­ки неактивна и называется рацемической смесью или рацематом.

Диастереомеры – пространственные изомеры, молекулы кото­рых не являются зеркальными изображениями друг друга. Диастереомеры отличаются друг от друга физическими и химическими свойствами.