Stereoisomerer (från annan grekisk στερεός "bulk, rumslig"), även rumsliga isomerer - kemiska föreningar som har samma struktur, men som skiljer sig åt i atomernas rumsliga arrangemang [1] [2] . Stereoisomerer har samma konstitution men olika konfiguration och/eller konformation [3] .
I klassisk stereokemi delades stereoisomerer in i optiska isomerer, diastereomerer och geometriska isomerer. Den moderna klassificering som föreslogs av Mislow 1965 är baserad på symmetri och energiparametrar.
Enligt energikriteriet är stereoisomerer uppdelade [4] i:
Det finns också stereoisomerer av mellantyp, som lätt omvandlas till varandra vid förhöjd temperatur, men långsamt när de kyls. I det här fallet talar man om kvarvarande stereoisomerism [4] .
Dessa klassificeringar utesluter inte varandra: enantiomerer och diastereomerer kan vara konfigurationsmässiga eller konformationella stereoisomerer, beroende på om en hög eller låg energibarriär skiljer dem åt [4] . Som regel, när man överväger enantiomerer och diastereomerer, tas hänsyn till konfigurationsskillnader, och konformers betraktas som en separat typ av rumsliga isomerer.
Enantiomerer (optiska isomerer, spegelisomerer, optiska antipoder) är stereoisomerer som är spegelbilder av varandra, inte kompatibla i rymden [5] .
Eftersom ett objekt bara kan ha en spegelbild finns enantiomerer i par ( epimerer ). Enantiomera molekyler har egenskapen kiralitet , det vill säga de sammanfaller inte i rymden med sin spegelbild. Typiskt är elementet av kiralitet i en molekyl centrum för kiralitet, dvs en kolatom bunden till fyra olika substituenter. Till exempel har mjölksyra CH 3 CH (OH) COOH en kolatom associerad med en väteatom , metyl- , karboxyl- och hydroxylgrupper , så den kan existera i form av två enantiomerer: (+)-mjölksyra, som bildas i muskelvävnad som ett resultat av biokemiska processer , och (−)-mjölksyra, en produkt av anaerob fermentering av glukos [6] .
De flesta av de fysikaliska egenskaperna för enantiomerer är desamma, till exempel kokar de och smälter vid samma temperatur, har samma löslighet , densitet , brytningsindex , UV, IR, NMR-spektra [6] .
En utmärkande egenskap hos enantiomerer är optisk aktivitet - förmågan att rotera ljusets polariseringsplan . För motsatta enantiomerer är storleken på den specifika optiska rotationen lika i absolut värde, men motsatt i riktning (av denna anledning kallas de också optiska isomerer eller optiska antipoder ). Men nyligen har dessa namn blivit mindre vanliga, eftersom vissa enantiomerer (till exempel R- eller S - n- butyl -n- hexyl - n - propyletylmetan ) inte visar märkbar optisk rotation ( kryptokiralitet ) [7] .
Enantiomerer kan också särskiljas genom sin reaktivitet i närvaro av kirala reagens eller katalysatorer, genom NMR-spektra i kirala lösningsmedel, och i vissa fall genom formen av kristaller [8] .
Diastereoisomerer inkluderar alla stereoisomerer som inte är enantiomerer, det vill säga spegelbilder av varandra [9] . Diastereomerer av en molekyl uppstår när den innehåller flera stereocentra (eller andra element av kiralitet). I detta fall är stereoisomerer i vilka konfigurationerna av alla motsvarande stereocentra skiljer sig enantiomerer. Om stereoisomerer skiljer sig åt i konfigurationerna av endast några av stereocentra, så är de diastereomerer. Sådana diastereomerer kallas σ-diastereomerer [10] .
Diastereomerer inkluderar också stereoisomerer som skiljer sig i konfigurationen av dubbelbindningen (π-diastereomerer eller geometriska isomerer) [11] .
Till skillnad från enantiomerer skiljer sig diastereomerer i fysikaliska egenskaper, inklusive optisk aktivitet . Detta beror på det faktum att enantiomerer är identiska i alla skalära egenskaper, det vill säga avståndet mellan två atomer i dem är detsamma. Diastereomerer i denna mening är inte identiska, så deras egenskaper skiljer sig åt [10] .
I allmänhet kommer n stereocentra i en molekyl att ge 2n stereoisomerer. Ibland minskar antalet stereoisomerer på grund av att en av stereoisomererna har en sådan symmetri att den sammanfaller med dess reflektion (är en mesoform ). Så i detta fall är de två enantiomererna samma förening [12] .
Stereoisomerer som endast skiljer sig åt i konformation kallas konformers [13] . Ett specialfall av sådana stereoisomerer är rotamer-konformers som är ett resultat av svår rotation runt en enda kemisk bindning [14] .
Konceptet med reststereoisomerism beaktar de stereoisomera formerna av en molekyl, som kan särskiljas genom att undersöka molekylen med vissa metoder och under speciella förhållanden, medan dessa stereoisomerer under vanliga förhållanden inte går att särskilja, eftersom de snabbt övergår i varandra. Till exempel har klorcyklohexan två stereoisomerer med en axiell och ekvatorial position av kloratomen, som särskiljs när de analyseras med IR-spektroskopi eller NMR-spektroskopi vid -100 °C. När det isoleras eller analyseras med NMR vid rumstemperatur är klorcyklohexan en förening, därför har den inte stereoisomerer i vanlig mening [15] .
| Stereokemi | |
|---|---|
| Kirala molekyler | |
| Nomenklatur | |
| Visa | |
| Stereokemiska modeller | |
| Analys |
|
| Racemate klyvning |
|
| Reaktioner |
|