Stereoizomeri (din alt grecesc στερεός „vrac, spațial”), de asemenea izomeri spațiali - compuși chimici având aceeași structură, dar diferiți prin aranjarea spațială a atomilor [1] [2] . Stereoizomerii au aceeași constituție, dar configurație și/sau conformație diferită [3] .
În stereochimia clasică , stereoizomerii au fost subdivizați în izomeri optici, diastereomeri și izomeri geometrici. Clasificarea modernă propusă de Mislow în 1965 se bazează pe parametrii de simetrie și energie.
Conform criteriului energetic , stereoizomerii sunt împărțiți [4] în:
Există, de asemenea, stereoizomeri de tip intermediar, care sunt ușor transformați unul în celălalt la temperatură ridicată, dar lent când sunt răciți. În acest caz, se vorbește de stereoizomerie reziduală [4] .
Aceste clasificări nu se exclud reciproc: enantiomerii și diastereomerii pot fi stereoizomeri configuraționali sau conformaționali, în funcție de faptul că o barieră de energie înaltă sau joasă îi separă [4] . De regulă, atunci când se iau în considerare enantiomerii și diastereomerii, se iau în considerare diferențele de configurație, iar conformerii sunt considerați ca un tip separat de izomeri spațiali.
Enantiomerii (izomeri optici, izomeri oglindă, antipozi optici) sunt stereoizomeri care sunt imagini în oglindă unul cu celălalt, incompatibili în spațiu [5] .
Deoarece un obiect poate avea o singură imagine în oglindă, enantiomerii există în perechi ( epimeri ). Moleculele enantiomerice au proprietatea de chiralitate , adică nu coincid în spațiu cu imaginea lor în oglindă. De obicei, elementul de chiralitate dintr-o moleculă este centrul chiralității, adică un atom de carbon legat la patru substituenți diferiți. De exemplu, acidul lactic CH 3 CH (OH) COOH are un atom de carbon asociat cu un atom de hidrogen , grupări metil , carboxil și hidroxil , deci poate exista sub forma a doi enantiomeri: acid (+)-lactic, care se formează în țesutul muscular , ca urmare a proceselor biochimice , și acidul (−)-lactic, un produs al fermentației anaerobe a glucozei [6] .
Cele mai multe proprietăți fizice pentru enantiomeri sunt aceleași, de exemplu, ei fierb și se topesc la aceeași temperatură, au aceleași solubilitate , densitate , indice de refracție , spectre UV, IR, RMN [6] .
O proprietate distinctivă a enantiomerilor este activitatea optică - capacitatea de a roti planul de polarizare a luminii . Pentru enantiomerii opuși, mărimea rotației optice specifice este egală în valoare absolută, dar opusă în direcție (din acest motiv, aceștia sunt numiți și izomeri optici sau antipozi optici ). Cu toate acestea, recent aceste denumiri au devenit mai puțin comune, deoarece unii enantiomeri (de exemplu, R- sau S- n - butil-n- hexil - n - propiletilmetan ) nu prezintă rotație optică vizibilă ( criptochiralitate ) [7] .
Enantiomerii se pot distinge și prin reactivitatea lor în prezența unor reactivi sau catalizatori chirali, prin spectre RMN în solvenți chirali și, în unele cazuri, prin forma cristalelor [8] .
Diastereoizomerii includ toți stereoizomerii care nu sunt enantiomeri, adică imagini în oglindă unul cu celălalt [9] . Diastereomerii unei molecule apar atunci când aceasta conține mai mulți stereocentri (sau alte elemente de chiralitate). În acest caz, stereoizomerii în care configurațiile tuturor stereocentrelor corespondente diferă sunt enantiomeri. Dacă stereoizomerii diferă doar în configurațiile unora dintre stereocentri, atunci ei sunt diastereomeri. Astfel de diastereomeri se numesc σ-diastereomeri [10] .
Diastereomerii includ și stereoizomeri care diferă în configurația dublei legături (diastereomeri π sau izomeri geometrici) [11] .
Spre deosebire de enantiomeri, diastereomerii diferă în ceea ce privește proprietățile fizice, inclusiv activitatea optică . Acest lucru se datorează faptului că enantiomerii sunt identici în toate proprietățile scalare, adică distanța dintre oricare doi atomi din ei este aceeași. Diastereomerii în acest sens nu sunt identici, deci proprietățile lor diferă [10] .
În general, n stereocentri dintr-o moleculă vor da 2n stereoizomeri. Uneori, numărul de stereoizomeri scade din cauza faptului că unul dintre stereoizomeri are o astfel de simetrie încât coincide cu reflexia sa (este o formă mezo ). Astfel, în acest caz, cei doi enantiomeri sunt același compus [12] .
Stereoizomerii care diferă doar prin conformație se numesc conformeri [13] . Un caz special de astfel de stereoizomeri sunt rotamerii - conformerii care rezultă dintr-o rotație dificilă în jurul unei singure legături chimice [14] .
Conceptul de stereoizomerie reziduală ia în considerare formele stereoizomerice ale unei molecule, care pot fi distinse prin examinarea moleculei cu anumite metode și în condiții speciale, în timp ce în condiții obișnuite acești stereoizomeri nu se pot distinge, deoarece se transformă rapid unul în celălalt. De exemplu, clorociclohexanul are doi stereoizomeri cu o poziție axială și ecuatorială a atomului de clor, care se disting atunci când sunt analizați prin spectroscopie IR sau spectroscopie RMN la -100 ° C. Când este izolat sau analizat prin RMN la temperatura camerei, clorociclohexanul este un compus, prin urmare, nu are stereoizomeri în sensul obișnuit [15] .
| Stereochimie | |
|---|---|
| Molecule chirale | |
| Nomenclatură | |
| Afişa | |
| Modele stereochimice | |
| Analiză |
|
| Decolteu racemate |
|
| Reacții |
|