In cosa differiscono gli isomeri? Isomeria. Tipi di isomeria. Isomeria strutturale, geometrica, ottica

L'isomeria fu scoperta per la prima volta da J. Liebig nel 1823, il quale stabilì che i sali d'argento del fulminato e degli acidi isocianici: Ag-O-N=C e Ag-N=C=O hanno la stessa composizione, ma proprietà diverse. Il termine "Isomeria" fu introdotto nel 1830

Secondo la definizione moderna, due composti della stessa composizione sono considerati isomeri se le loro molecole non possono essere combinate nello spazio in modo da coincidere completamente. La combinazione viene solitamente eseguita mentalmente, in casi difficili utilizzare modelli spaziali o metodi di calcolo.

Ci sono diverse ragioni per l'isomeria.

In casi complessi, la questione se due composti siano isomeri viene risolta utilizzando varie rotazioni attorno ai legami di valenza (questo lo consente i legami semplici, che in una certa misura corrisponde alle loro proprietà fisiche). Dopo aver spostato i singoli frammenti della molecola (senza consentire la rottura dei legami), una molecola si sovrappone all'altra (Fig.

Un tipo di stereoisomeria è l'isomerismo cis-trans (cis

Proprietà fisiche e chimiche

L'isomeria ottica si verifica non solo nel caso di un atomo asimmetrico, ma si realizza anche in alcune molecole quadro in presenza di un certo numero di sostituenti diversi. Ad esempio, la struttura dell'idrocarburo adamantano, che ha quattro diversi sostituenti (Fig. 17), può avere un isomero ottico, con l'intera molecola che svolge il ruolo di un centro asimmetrico, il che diventa ovvio se la struttura dell'adamantano è mentalmente contratta fino a un punto . Allo stesso modo, anche il silossano, che ha una struttura cubica (Fig. 17), diventa otticamente attivo nel caso di quattro diversi sostituenti:

Le sintesi di stereoisomeri otticamente attivi solitamente producono una miscela di composti destrogiri e levogiri. La separazione degli isomeri viene effettuata facendo reagire una miscela di isomeri con reagenti (solitamente origine naturale), contenente un centro di reazione asimmetrico. Alcuni organismi viventi, compresi i batteri, metabolizzano preferenzialmente gli isomeri levogiri.

Sono stati ora sviluppati processi (chiamati sintesi asimmetrica) per produrre specificamente uno specifico isomero ottico.

Esistono reazioni che consentono di convertire un isomero ottico nel suo antipodo (

Il contenuto dell'articolo

ISOMERIA(Greco isos - identico, meros - parte) è uno dei concetti più importanti in chimica, principalmente in quella organica. Le sostanze possono avere la stessa composizione e peso molecolare, ma diverse strutture e composti contenenti gli stessi elementi nella stessa quantità, ma diversi nella disposizione spaziale degli atomi o dei gruppi di atomi, sono chiamati isomeri. L'isomeria è uno dei motivi per cui i composti organici sono così numerosi e vari.

L'isomeria fu scoperta per la prima volta da J. Liebig nel 1823, il quale stabilì che i sali d'argento del fulminato e degli acidi isocianici: Ag-O-N=C e Ag-N=C=O hanno la stessa composizione, ma proprietà diverse. Il termine "isomeria" fu introdotto nel 1830 da I. Berzelius, il quale suggerì che le differenze nelle proprietà dei composti della stessa composizione derivano dal fatto che gli atomi nella molecola sono disposti in un ordine diverso. L'idea dell'isomeria si formò finalmente dopo che A.M. Butlerov creò la teoria della struttura chimica (1860). Sulla base di questa teoria, ha proposto che ci dovrebbero essere quattro diversi butanoli (Fig. 1). Al momento della creazione della teoria, si conosceva solo un butanolo (CH 3) 2 CHCH 2 OH, ottenuto da materiali vegetali.

Riso. 1. Isomeri del butanolo

La successiva sintesi di tutti gli isomeri del butanolo e la determinazione delle loro proprietà divennero una conferma convincente della teoria.

Secondo la definizione moderna, due composti della stessa composizione sono considerati isomeri se le loro molecole non possono essere combinate nello spazio in modo da coincidere completamente. La combinazione, di regola, viene eseguita mentalmente; in casi complessi vengono utilizzati modelli spaziali o metodi di calcolo.

Ci sono diverse ragioni per l'isomeria.

ISOMERISMO STRUTTURALE

Di norma, è causato da differenze nella struttura dello scheletro idrocarburico o da una disposizione ineguale di gruppi funzionali o legami multipli.

Isomeria dello scheletro idrocarburico.

Gli idrocarburi saturi contenenti da uno a tre atomi di carbonio (metano, etano, propano) non hanno isomeri. Per un composto con quattro atomi di carbonio C 4 H 10 (butano), sono possibili due isomeri, per pentano C 5 H 12 - tre isomeri, per esano C 6 H 14 - cinque (Fig. 2):

Riso. 2. Isomeri degli idrocarburi più semplici

All’aumentare del numero di atomi di carbonio in una molecola di idrocarburo, il numero di possibili isomeri aumenta notevolmente. Per l'eptano C 7 H 16 gli isomeri sono nove, per l'idrocarburo C 14 H 30 sono 1885 gli isomeri, per l'idrocarburo C 20 H 42 sono oltre 366.000.

In casi complessi, la questione se due composti siano isomeri viene risolta utilizzando varie rotazioni attorno ai legami di valenza (questo lo consente i legami semplici, che in una certa misura corrisponde alle loro proprietà fisiche). Dopo aver spostato i singoli frammenti della molecola (senza rompere i legami), una molecola si sovrappone all'altra (Fig. 3). Se due molecole sono completamente identiche, allora questi non sono isomeri, ma lo stesso composto:

Gli isomeri che differiscono nella struttura scheletrica di solito hanno proprietà fisiche diverse (punto di fusione, punto di ebollizione, ecc.), che rendono possibile separare l'uno dall'altro. Questo tipo di isomeria esiste anche negli idrocarburi aromatici (Fig. 4):

Riso. 4. Isomeri aromatici

Isomeria posizionale.

Un altro tipo di isomerismo strutturale, l'isomeria posizionale, si verifica nei casi in cui gruppi funzionali, singoli eteroatomi o legami multipli si trovano in punti diversi nello scheletro idrocarburico. Gli isomeri strutturali possono appartenere a diverse classi di composti organici, quindi possono differire non solo nelle proprietà fisiche, ma anche in quelle chimiche. Nella fig. La Figura 5 mostra tre isomeri del composto C 3 H 8 O, due di essi sono alcoli e il terzo è un etere

Riso. 5. Posizione degli isomeri

Spesso le differenze nella struttura degli isomeri di posizione sono così evidenti che non è nemmeno necessario combinarle mentalmente nello spazio, ad esempio gli isomeri del butene o del diclorobenzene (Fig. 6):

Riso. 6. Isomeri del butene e del diclorobenzene

A volte gli isomeri strutturali combinano le caratteristiche dell'isomerismo dello scheletro di idrocarburi e dell'isomerismo posizionale (Fig. 7).

Riso. 7. Combinazione di due tipi di isomeria strutturale

In materia di isomerismo, considerazioni teoriche ed esperimenti sono interconnessi. Se le considerazioni mostrano che gli isomeri non possono esistere, allora gli esperimenti dovrebbero dimostrare la stessa cosa. Se i calcoli indicano un certo numero di isomeri, è possibile ottenerne lo stesso numero o meno, ma non di più: non tutti gli isomeri calcolati teoricamente possono essere ottenuti, poiché le distanze interatomiche o gli angoli di legame nell'isomero proposto potrebbero essere al di fuori dei limiti consentiti . Per una sostanza contenente sei gruppi CH (ad esempio il benzene), teoricamente sono possibili 6 isomeri (figura 8).

Riso. 8. Isomeri del benzene

Esistono i primi cinque degli isomeri mostrati (il secondo, il terzo, il quarto e il quinto isomeri sono stati ottenuti quasi 100 anni dopo la definizione della struttura del benzene). Molto probabilmente quest'ultimo isomero non sarà mai ottenuto. Rappresentato come un esagono, è il meno probabile che si formi e le sue deformazioni danno luogo a strutture sotto forma di un prisma smussato, una stella a tre punte, una piramide incompleta e una doppia piramide (un ottaedro incompleto). Ognuna di queste opzioni contiene legami C-C molto diversi in termini di dimensioni o angoli di legame altamente distorti (Fig. 9):

Le trasformazioni chimiche a seguito delle quali gli isomeri strutturali vengono convertiti l'uno nell'altro sono chiamate isomerizzazione.

Stereoisomeria

nasce a causa della diversa disposizione degli atomi nello spazio con lo stesso ordine di legami tra loro.

Un tipo di stereoisomeria è l'isomerismo cis-trans (cis - lat. da un lato, trans - lat. attraverso, su lati diversi) si osserva nei composti contenenti più legami o cicli planari. A differenza di un legame singolo, un legame multiplo non consente ai singoli frammenti della molecola di ruotare attorno ad esso. Per determinare il tipo di isomero, viene disegnato mentalmente un piano attraverso il doppio legame e poi viene analizzato il modo in cui i sostituenti sono posizionati rispetto a questo piano. Se gruppi identici si trovano sullo stesso lato dell'aereo, allora questo cis-isomero, se su lati opposti – trance-isomero:

Proprietà fisiche e chimiche cis- E trance-gli isomeri sono talvolta notevolmente diversi; nell'acido maleico, i gruppi carbossilici –COOH sono spazialmente vicini, possono reagire (Fig. 11), formando anidride dell'acido maleico (questa reazione non avviene per l'acido fumarico):

Riso. 11. Formazione di anidride maleica

Nel caso delle molecole cicliche piatte non è necessario disegnare mentalmente un piano, poiché è già dato dalla forma della molecola, come, ad esempio, nei silossani ciclici (Fig. 12):

Riso. 12. Isomeri del ciclosilossano

In composti metallici complessi cis-isomero è un composto in cui due gruppi identici, tra quelli che circondano il metallo, si trovano vicini, in trance-isomero, sono separati da altri gruppi (Fig. 13):

Riso. 13. Isomeri del complesso del cobalto

Il secondo tipo di stereoisomeria, l'isomeria ottica, si verifica nei casi in cui due isomeri (secondo la definizione formulata in precedenza, due molecole non compatibili nello spazio) sono l'immagine speculare l'una dell'altra. Questa proprietà è posseduta da molecole che possono essere rappresentate come un singolo atomo di carbonio avente quattro diversi sostituenti. Le valenze dell'atomo di carbonio centrale legato a quattro sostituenti sono dirette verso i vertici di un tetraedro mentale - un tetraedro regolare ( cm. ORBITALE) e rigidamente fissati. Quattro sostituenti disuguali sono mostrati in Fig. 14 sotto forma di quattro palline di colore diverso:

Riso. 14. Atomo di carbonio con quattro diversi sostituenti

Per rilevare l'eventuale formazione di un isomero ottico è necessario (Fig. 15) riflettere la molecola in uno specchio, quindi l'immagine speculare va presa come una molecola reale, posta sotto quella originale in modo che i loro assi verticali coincidano, e la seconda molecola dovrebbe essere ruotata attorno all'asse verticale in modo che la palla rossa con le molecole superiore e inferiore si trovi una sotto l'altra. Di conseguenza, la posizione di sole due palline, beige e rossa, coincide (contrassegnata da doppie frecce). Se ruoti la molecola inferiore in modo che le palline blu siano allineate, la posizione di solo due palline coinciderà nuovamente: beige e blu (contrassegnate anche con doppie frecce). Tutto diventa ovvio se queste due molecole si uniscono mentalmente nello spazio, infilandole l'una nell'altra, come un coltello nel fodero, la pallina rossa e quella verde non coincidono:

Per qualsiasi orientamento reciproco nello spazio, due di queste molecole non possono raggiungere una completa coincidenza quando combinate; secondo la definizione, questi sono isomeri. È importante notare che se l'atomo di carbonio centrale non ha quattro, ma solo tre sostituenti diversi (cioè due di essi sono uguali), quando tale molecola viene riflessa in uno specchio, non si forma un isomero ottico, poiché la molecola e la sua riflessione possono combinarsi nello spazio (Fig. 16):

Oltre al carbonio, altri atomi in cui i legami covalenti sono diretti verso gli angoli del tetraedro, ad esempio silicio, stagno, fosforo, possono agire come centri asimmetrici.

L'isomeria ottica si verifica non solo nel caso di un atomo asimmetrico, ma si realizza anche in alcune molecole quadro in presenza di un certo numero di sostituenti diversi. Ad esempio, la struttura dell'idrocarburo adamantano, che ha quattro diversi sostituenti (Fig. 17), può avere un isomero ottico, con l'intera molecola che svolge il ruolo di un centro asimmetrico, il che diventa ovvio se la struttura dell'adamantano è mentalmente contratta fino a un punto . Allo stesso modo, anche il silossano, che ha una struttura cubica (Fig. 17), diventa otticamente attivo nel caso di quattro diversi sostituenti:

Riso. 17. Molecole di impalcatura otticamente attive

Sono possibili opzioni quando la molecola non contiene un centro asimmetrico, anche in forma nascosta, ma può essere essa stessa generalmente asimmetrica, e sono possibili anche isomeri ottici. Ad esempio, in un composto complesso di berillio, due frammenti ciclici si trovano su piani reciprocamente perpendicolari; in questo caso sono sufficienti due diversi sostituenti per ottenere un isomero ottico (Fig. 18). Per una molecola di ferrocene, che ha la forma di un prisma pentaedrico, sono necessari tre sostituenti per lo stesso scopo; l'atomo di idrogeno in questo caso svolge il ruolo di uno dei sostituenti (Fig. 18):

Riso. 18. Isomeria ottica di molecole asimmetriche

Nella maggior parte dei casi, la formula strutturale di un composto ci permette di capire cosa esattamente deve essere modificato in esso per rendere la sostanza otticamente attiva.

Le sintesi di stereoisomeri otticamente attivi solitamente producono una miscela di composti destrogiri e levogiri. La separazione degli isomeri viene effettuata facendo reagire una miscela di isomeri con reagenti (solitamente di origine naturale) contenenti un centro di reazione asimmetrico. Alcuni organismi viventi, compresi i batteri, metabolizzano preferenzialmente gli isomeri levogiri.

Sono stati ora sviluppati processi (chiamati sintesi asimmetrica) per produrre specificamente uno specifico isomero ottico.

Esistono reazioni che consentono di convertire un isomero ottico nel suo antipodo ( cm. CONVERSIONE DI WALDEN).

Michail Levickij

Isomeri – il concetto più importante chimica organica. Le sostanze che hanno la stessa composizione e peso molecolare possono differire nella struttura e nella combinazione di elementi identici nella loro composizione. Questi elementi sono contenuti in quantità uguali, ma differiscono nella disposizione spaziale dei gruppi di atomi o semplicemente degli atomi. Tali sostanze sono solitamente chiamate isomeri.
Usando l'esempio degli isomeri più semplici: butano e isobutano (o meglio, le loro formule strutturali), che hanno assolutamente la stessa formula molecolare C4 H10, puoi facilmente capire di cosa stiamo parlando. La formula strutturale del butano è simile a questa: CH3-CH2-CH2-CH3 e isobutano CH3-CH(CH3)-CH3. La disposizione spaziale degli atomi di carbonio e idrogeno, così come il loro ordine di connessione, è diversa nel butano e nell'isobutano.
Inoltre, il gruppo radicale –CH3 dell'isobutano (che è assente nel butano) è attaccato al secondo atomo di carbonio e forma un ramo. La presenza del gruppo radicale –CH3 nell'isobutano provoca la comparsa in esso del gruppo –CH. Nel butano tutti i gruppi di atomi sono collegati linearmente; inoltre, a differenza dell'isobutano, ha due gruppi –CH2.

Cosa sono gli isomeri

Isomeri– composti chimici speciali con la stessa formula e composizione, ma diversi per struttura e proprietà. Gli isomeri si trovano principalmente nei composti organici.
Se le molecole di due composti con composizione identica non coincidono completamente quando vengono combinate nello spazio, allora vengono considerate isomeri. Le proprietà degli isomeri non dipendono dalla loro composizione, ma dalla loro struttura chimica, più precisamente, dall'ordine in cui gli atomi che compongono le molecole sono collegati e dalla reciproca influenza degli atomi l'uno sull'altro.

Confronto di isomeri

Qual è la differenza tra gli isomeri? Gli isomeri, avendo la stessa composizione, hanno caratteristiche diverse caratteristiche fisico-chimiche. Ciò è dovuto al fatto che gli atomi nelle molecole sono disposti in un ordine disuguale. Gli isomeri strutturali differiscono nella struttura dello scheletro idrocarburico o nelle diverse posizioni di legami multipli o gruppi funzionali, il che porta a diverse proprietà fisico-chimiche.
Gli stereoisomeri (isomeri cis e trans) hanno lo stesso ordine di legami tra gli atomi e le loro diverse posizioni nello spazio. Le proprietà degli stereoisomeri differiscono notevolmente.
Ad esempio, le sostanze con la formula C2H6O sono due composti organici isomerici completamente diversi: dimetil etere (un gas minimamente solubile in acqua) e etanolo(liquido bollente a 78°C). Appartengono a classi completamente diverse (eteri e alcoli) di composti organici. Le loro proprietà chimiche differiscono in modo significativo.

TheDifference.ru ha determinato che la differenza tra gli isomeri è la seguente:

L'ordine di legame degli atomi nelle formule strutturali è diverso.
La struttura dello scheletro carbonioso degli isomeri non è la stessa, ha le sue caratteristiche distintive.
I legami multipli negli isomeri sono disposti diversamente.
La posizione dei gruppi funzionali è diversa per gli isomeri.
Gli atomi nello spazio si trovano in posizioni diverse.
Le proprietà fisico-chimiche degli isomeri possono variare notevolmente.

Un altro esempio furono gli acidi tartarico e dell'uva, dopo aver studiato i quali J. Berzelius introdusse il termine ISOMERIA e ha suggerito che le differenze derivano dalla "diversa distribuzione degli atomi semplici in un atomo complesso" (cioè una molecola). L'isomeria ricevette una vera spiegazione solo nella seconda metà del XIX secolo. basato sulla teoria della struttura chimica di A. M. Butlerov (isomerismo strutturale) e sulla teoria stereochimica di J. G. Van’t Hoff (isomerismo spaziale).

Isomeria strutturale

L'isomeria strutturale è il risultato di differenze nella struttura chimica. Questa tipologia comprende:

Isomeria della catena idrocarburica (scheletro carbonioso)

Isomeria dello scheletro di carbonio, dovuto al diverso ordine di legame degli atomi di carbonio. L'esempio più semplice è il butano CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 e l'isobutano (CH 3) 3 CH. Dott. esempi: antracene e fenantrene (rispettivamente formule I e II), ciclobutano e metilciclopropano (III e IV).

Isomeria di valenza

Isomeria di valenza ( tipo speciale isomerismo strutturale), in cui gli isomeri possono essere convertiti l'uno nell'altro solo attraverso la ridistribuzione dei legami. Ad esempio, gli isomeri di valenza del benzene (V) sono il bicicloesa-2,5-diene (VI, “Dewar benzene”), il prismano (VII, “Ladenburg benzene”) e il benzvalene (VIII).

Isomeria dei gruppi funzionali

Differisce nella natura del gruppo funzionale. Esempio: Etanolo (CH 3 -CH 2 -OH) e Dimetil etere (CH 3 -O-CH 3)

Isomeria di posizione

Un tipo di isomerismo strutturale caratterizzato da differenze nelle posizioni di gruppi funzionali identici o doppi legami sullo stesso scheletro carbonioso. Esempio: acido 2-clorobutanoico e acido 4-clorobutanoico.

Isomeria spaziale (stereoisomerismo)

Enantiomerismo (isomerismo ottico)

L'isomeria spaziale (stereoisomeria) si verifica a causa delle differenze nella configurazione spaziale delle molecole che hanno la stessa struttura chimica. Questo tipo di isomeri è diviso in enantiomerismo(isomerismo ottico) e diastereomerismo.

Gli enantiomeri (isomeri ottici, isomeri specchio) sono coppie di antipodi ottici di sostanze caratterizzate da segno opposto e rotazioni uguali del piano di polarizzazione della luce con l'identità di tutti gli altri corpi fisici e proprietà chimiche(escluse le reazioni con altri ottici sostanze attive E Proprietà fisiche in ambiente chirale). Una ragione necessaria e sufficiente per la comparsa degli antipodi ottici è l'assegnazione della molecola a uno dei seguenti gruppi puntuali di simmetria C N,D N, T, O, I (Chiralità). Molto spesso si parla di un atomo di carbonio asimmetrico, cioè di un atomo collegato a quattro sostituenti diversi, ad esempio:

Anche altri atomi possono essere asimmetrici, ad esempio gli atomi di silicio, azoto, fosforo e zolfo. La presenza di un atomo asimmetrico non è l'unica ragione dell'enantiomerismo. Pertanto, i derivati ​​dell'adamantano (IX), del ferrocene (X), dell'1,3-difenilallene (XI) e dell'acido 6,6"-dinitro-2,2"-difenico (XII) hanno antipodi ottici. Il motivo dell'attività ottica di quest'ultimo composto è l'atropoisomerismo, cioè l'isomeria spaziale causata dall'assenza di rotazione attorno a un legame semplice. L'enantiomerismo appare anche nelle conformazioni elicoidali di proteine, acidi nucleici ed esagelicene (XIII).

(R)-, (S)- nomenclatura degli isomeri ottici (regola di denominazione)

Ai quattro gruppi legati all'atomo di carbonio asimmetrico C abcd viene assegnata una precedenza diversa, corrispondente alla sequenza: a>b>c>d. Nel caso più semplice, la precedenza è stabilita dal numero seriale dell'atomo attaccato all'atomo di carbonio asimmetrico: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6 ), H(1) .

Ad esempio, nell'acido bromocloroacetico:

L'anzianità dei sostituenti nell'atomo di carbonio asimmetrico è la seguente: Br(a), Cl(b), gruppo C COOH (c), H(d).

Nel butanolo-2, l'ossigeno è il sostituente senior (a), l'idrogeno è il sostituente junior (d):

È necessario risolvere la questione dei sostituenti CH 3 e CH 2 CH 3 . In questo caso, l'anzianità è determinata dal numero atomico o dal numero di altri atomi del gruppo. Il primato resta al gruppo etilico, poiché in esso il primo atomo di C è collegato ad un altro atomo di C(6) e ad altri atomi di H(1), mentre nel gruppo metilico il carbonio è collegato a tre atomi di H con numero di serie 1 Nei casi più complessi continuano a confrontare tutti gli atomi fino a raggiungere atomi con numeri seriali diversi. Se sono presenti legami doppi o tripli, gli atomi che si trovano su di essi vengono contati rispettivamente come due e tre atomi. Pertanto, il gruppo -COH è considerato C (O, O, H) e il gruppo -COOH è considerato C (O, O, OH); Il gruppo carbossilico è più antico del gruppo aldeidico perché contiene tre atomi con numero atomico 8.

Nella D-gliceraldeide, il gruppo più anziano è OH(a), seguito da CHO(b), CH 2 OH(c) e H(d):

Il passo successivo è determinare se la disposizione del gruppo è destrorsa, R (lat. rectus), o mancina, S (lat. sinister). Passando al modello corrispondente, è orientato in questo modo gruppo giovanile(d) appare in basso nella formula prospettica, ed è quindi visto dall'alto lungo un asse passante per la faccia ombreggiata del tetraedro e del gruppo (d). Nel gruppo D-gliceraldeide

si trovano nel senso di rotazione destrorso, quindi ha una configurazione a R:

(R)-gliceraldeide

A differenza della nomenclatura D,L, le denominazioni degli isomeri (R) e (S) sono racchiuse tra parentesi.

Diastereomerismo

σ-diastereomerismo

Qualsiasi combinazione di isomeri spaziali che non formano una coppia di antipodi ottici è considerata diastereomerica. Esistono diastereomeri σ e π. I σ-diasteriomeri differiscono tra loro nella configurazione di alcuni degli elementi chirali che contengono. Pertanto, i diasteriomeri sono acido (+)-tartarico e acido meso-tartarico, D-glucosio e D-mannosio, ad esempio:

Per alcuni tipi di diastereomerismo sono state introdotte denominazioni speciali, ad esempio treo- ed eritro-isomeri: questo è un diastereomerismo con due atomi e spazi di carbonio asimmetrici, la disposizione dei sostituenti su questi atomi, che ricorda il corrispondente treosi (sostituenti correlati sono su lati opposti nelle formule di proiezione di Fischer) ed eritrosio ( sostituenti - su un lato):

Gli eritroisomeri, i cui atomi asimmetrici sono legati a sostituenti identici, sono chiamati mesoforme. Essi, a differenza di altri σ-diastereomeri, sono otticamente inattivi a causa della compensazione intramolecolare dei contributi alla rotazione del piano di polarizzazione della luce da due identici centri asimmetrici di configurazioni opposte. Le coppie di diastereomeri che differiscono nella configurazione di uno dei numerosi atomi asimmetrici sono chiamate epimeri, ad esempio:

Il termine "anomeri" si riferisce ad una coppia di monosaccaridi diastereomerici che differiscono nella configurazione dell'atomo glicosidico nella forma ciclica, ad esempio gli anomerici α-D- e β-D-glucosio.

π-diastereomerismo (isomerismo geometrico)

I π-diasteriomeri, chiamati anche isomeri geometrici, differiscono tra loro per la diversa disposizione spaziale dei sostituenti rispetto al piano del doppio legame (molto spesso C=C e C=N) o dell'anello. Questi includono, ad esempio, gli acidi maleico e fumarico (rispettivamente formule XIV e XV), (E)- e (Z)-benzaldossime (XVI e XVII), cis- e trans-1,2-dimetilciclopentani (XVIII e XIX) .

Conformatori. Tautomeri

Il fenomeno è indissolubilmente legato alle condizioni di temperatura della sua osservazione. Ad esempio, il clorocicloesano a temperatura ambiente esiste sotto forma di una miscela di equilibrio di due conformeri - con orientamento equatoriale e assiale dell'atomo di cloro:

Tuttavia, a meno 150 °C è possibile isolare una singola forma a, che in queste condizioni si comporta come un isomero stabile.

D'altra parte, i composti che sono isomeri in condizioni normali possono rivelarsi tautomeri in equilibrio quando la temperatura aumenta. Ad esempio, l'1-bromopropano e il 2-bromopropano sono isomeri strutturali, ma quando la temperatura aumenta fino a 250 °C tra loro si stabilisce un equilibrio caratteristico dei tautomeri.

Gli isomeri che si trasformano l'uno nell'altro a temperature inferiori alla temperatura ambiente possono essere considerati molecole non rigide.

L’esistenza dei conformeri viene talvolta definita “isomeria rotazionale”. Tra i dieni ci sono gli isomeri s-cis e s-trans, che sono essenzialmente conformeri risultanti dalla rotazione attorno a un singolo legame (s-singolo):

L'isomeria è caratteristica anche dei composti di coordinazione. Pertanto, i composti che differiscono nel metodo di coordinazione dei ligandi (isomeria di ionizzazione) sono isomerici, ad esempio i seguenti sono isomerici:

SO 4 - e + Br -

Qui, in sostanza, c'è un'analogia con l'isomeria strutturale dei composti organici.

Le trasformazioni chimiche a seguito delle quali gli isomeri strutturali vengono convertiti l'uno nell'altro sono chiamate isomerizzazione. Tali processi hanno importante nell'industria. Ad esempio, l'isomerizzazione dei normali alcani in isoalcani viene effettuata per aumentare il numero di ottano dei carburanti; il pentano si isomerizza in isopentano per la successiva deidrogenazione in isoprene. L'isomerizzazione comporta anche riarrangiamenti intramolecolari, di cui grande importanza è, ad esempio, la conversione della cicloesanone ossima in caprolattame, la materia prima per la produzione del caprone.

Il processo di interconversione degli enantiomeri è chiamato racemizzazione: porta alla scomparsa dell'attività ottica a seguito della formazione di una miscela equimolare di forme (-) e (+), cioè il racemo. L'interconversione dei diastereomeri porta alla formazione di una miscela in cui predomina la forma termodinamicamente più stabile. Nel caso dei π-diastereomeri, solitamente è la forma trans. L'interconversione degli isomeri conformazionali è chiamata equilibrio conformazionale.

Il fenomeno dell'isomeria contribuisce notevolmente all'aumento del numero di composti conosciuti (e ancor più di quelli potenzialmente possibili). Pertanto, il numero possibile di alcoli decilici isomerici strutturali è superiore a 500 (ne sono noti circa 70), ci sono più di 1500 spazi e isomeri.