Ako sa líšia izoméry? izomerizmus. Typy izomérie. Štrukturálna izoméria, geometrická, optická

Izomerizmus bol prvýkrát objavený J. Liebigom v roku 1823, ktorý zistil, že strieborné soli fulminantných a izokyanových kyselín: Ag-O-N=C a Ag-N=C=O majú rovnaké zloženie, ale odlišné vlastnosti. V roku 1830 bol zavedený pojem „izomerizmus“.

Podľa modernej definície sa dve zlúčeniny rovnakého zloženia považujú za izoméry, ak ich molekuly nemožno v priestore spojiť tak, že sa úplne zhodujú. Kombinácia sa spravidla vykonáva mentálne, v ťažké prípady použiť priestorové modely alebo výpočtové metódy.

Existuje niekoľko príčin izomérie.

V zložitých prípadoch sa o otázke, či sú dve zlúčeniny izoméry, rozhoduje pomocou rôznych rotácií okolo valenčných väzieb (jednoduché väzby to umožňujú, čo do určitej miery zodpovedá ich fyzikálnym vlastnostiam). Po pohybe jednotlivých fragmentov molekuly (bez prerušenia väzieb) je jedna molekula superponovaná na druhú (obr.

Jedným z typov stereoizomérie je cis-trans-izoméria (cis

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Optická izoméria vzniká nielen v prípade asymetrického atómu, ale je realizovaná aj v niektorých kostrových molekulách za prítomnosti určitého počtu rôznych substituentov. Napríklad rámový uhľovodíkový adamantán, ktorý má štyri rôzne substituenty (obr. 17), môže mať optický izomér, zatiaľ čo celá molekula hrá úlohu asymetrického centra, čo je zrejmé, ak sa rám adamantánu mentálne stiahne do bod. Podobne siloxán, ktorý má kubickú štruktúru (obr. 17), sa tiež stáva opticky aktívnym v prípade štyroch rôznych substituentov:

Pri syntéze opticky aktívnych stereoizomérov sa zvyčajne získa zmes pravotočivých a ľavotočivých zlúčenín. Separácia izomérov sa uskutočňuje reakciou zmesi izomérov s činidlami (častejšie prírodného pôvodu) obsahujúci asymetrické reakčné centrum. Niektoré živé organizmy, vrátane baktérií, prednostne metabolizujú ľavotočivé izoméry.

V súčasnosti boli vyvinuté procesy (nazývané asymetrická syntéza), ktoré umožňujú cielene získať špecifický optický izomér.

Existujú reakcie, ktoré umožňujú premeniť optický izomér na jeho antipód (

Obsah článku

izoméria(gr. isos - to isté, meros - časť) je jedným z najdôležitejších pojmov v chémii, hlavne v organickej. Látky môžu mať rovnaké zloženie a molekulovú hmotnosť, ale rôzne štruktúry a zlúčeniny, ktoré obsahujú rovnaké prvky v rovnakom množstve, ale líšia sa priestorovým usporiadaním atómov alebo skupín atómov, sa nazývajú izoméry. Izoméria je jedným z dôvodov, prečo sú organické zlúčeniny také početné a rôznorodé.

Izomerizmus bol prvýkrát objavený J. Liebigom v roku 1823, ktorý zistil, že strieborné soli fulminantných a izokyanových kyselín: Ag-O-N=C a Ag-N=C=O majú rovnaké zloženie, ale odlišné vlastnosti. Pojem "izoméria" zaviedol v roku 1830 I. Berzelius, ktorý navrhol, že rozdiely vo vlastnostiach zlúčenín rovnakého zloženia vznikajú v dôsledku skutočnosti, že atómy v molekule sú usporiadané v nerovnakom poradí. Predstavy o izomérii sa nakoniec sformovali po vytvorení teórie chemickej štruktúry A.M. Butlerovom (60. roky 19. storočia). Na základe ustanovení tejto teórie navrhol, že musia existovať štyri rôzne butanoly (obr. 1). V čase vytvorenia teórie bol známy iba jeden butanol (CH 3) 2 CHCH 2 OH získaný z rastlinných materiálov.

Ryža. 1. Izoméry butanolu

Následná syntéza všetkých izomérov butanolu a stanovenie ich vlastností sa stali presvedčivým potvrdením teórie.

Podľa modernej definície sa dve zlúčeniny rovnakého zloženia považujú za izoméry, ak ich molekuly nemožno v priestore spojiť tak, že sa úplne zhodujú. Kombinácia sa spravidla vykonáva mentálne, v zložitých prípadoch sa používajú priestorové modely alebo výpočtové metódy.

Existuje niekoľko príčin izomérie.

ŠTRUKTURÁLNA IZOMERIZMUS

Je to spôsobené spravidla rozdielmi v štruktúre uhľovodíkového skeletu alebo nerovnakým usporiadaním funkčných skupín alebo násobných väzieb.

Izoméria uhľovodíkového skeletu.

Nasýtené uhľovodíky obsahujúce jeden až tri atómy uhlíka (metán, etán, propán) nemajú izoméry. Pre zlúčeninu so štyrmi atómami uhlíka C 4 H 10 (bután) sú možné dva izoméry, pre pentán C 5 H 12 - tri izoméry, pre hexán C 6 H 14 - päť (obr. 2):

Ryža. 2. Izoméry najjednoduchších uhľovodíkov

S nárastom počtu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka sa počet možných izomérov dramaticky zvyšuje. Pre heptán C7H16 existuje deväť izomérov, pre uhľovodík C14H30 - 1885 izoméry, pre uhľovodík C20H42 - viac ako 366 000.

V zložitých prípadoch sa o otázke, či sú dve zlúčeniny izoméry, rozhoduje pomocou rôznych rotácií okolo valenčných väzieb (jednoduché väzby to umožňujú, čo do určitej miery zodpovedá ich fyzikálnym vlastnostiam). Po pohybe jednotlivých fragmentov molekuly (bez prerušenia väzieb) sa jedna molekula superponuje na druhú (obr. 3). Ak sú dve molekuly úplne rovnaké, potom to nie sú izoméry, ale tá istá zlúčenina:

Izoméry, ktoré sa líšia štruktúrou skeletu, majú zvyčajne rôzne fyzikálne vlastnosti (teplota topenia, teplota varu atď.), čo umožňuje oddeliť jeden od druhého. Izoméria tohto typu existuje aj v aromatických uhľovodíkoch (obr. 4):

Ryža. 4. Aromatické izoméry

Pozičná izoméria.

Iný typ štruktúrnej izomérie - polohová izoméria nastáva vtedy, keď sa funkčné skupiny, jednotlivé heteroatómy alebo viacnásobné väzby nachádzajú na rôznych miestach uhľovodíkového skeletu. Štrukturálne izoméry môžu patriť do rôznych tried organických zlúčenín, takže sa môžu líšiť nielen fyzikálnymi, ale aj chemickými vlastnosťami. Na obr. 5 ukazuje tri izoméry zlúčeniny C3H80, dva z nich sú alkoholy a tretí je éter

Ryža. 5. Polohové izoméry

Často sú rozdiely v štruktúre polohových izomérov také zrejmé, že ich ani nie je potrebné mentálne v priestore spájať, napríklad izoméry buténu alebo dichlórbenzénu (obr. 6):

Ryža. 6. Izoméry buténu a dichlórbenzénu

Štrukturálne izoméry niekedy spájajú znaky izomérie uhľovodíkového skeletu a pozičnej izomérie (obr. 7).

Ryža. 7. Kombinácia dvoch typov štruktúrnej izomérie

V otázkach izomérie sú teoretické úvahy a experiment vzájomne prepojené. Ak úvahy ukazujú, že nemôžu existovať žiadne izoméry, potom by experimenty mali ukázať to isté. Ak výpočty naznačujú určitý počet izomérov, potom ich možno získať toľko, alebo menej, ale nie viac - nie všetky teoreticky vypočítané izoméry možno získať, pretože medziatómové vzdialenosti alebo väzbové uhly v navrhovanom izoméri môžu byť mimo rozsahu. Pre látku obsahujúcu šesť skupín CH (napríklad benzén) je teoreticky možných 6 izomérov (obr. 8).

Ryža. 8. Benzénové izoméry

Existuje prvých päť uvedených izomérov (druhý, tretí, štvrtý a piaty izomér boli získané takmer 100 rokov po vytvorení štruktúry benzénu). Posledný izomér sa s najväčšou pravdepodobnosťou nikdy nezíska. Predstavený ako šesťuholník je najmenej pravdepodobný, jeho deformácie vedú k štruktúram v podobe šikmého hranola, trojlúčovej hviezdy, neúplnej pyramídy a dvojitej pyramídy (neúplného osemstenu). Každá z týchto možností obsahuje buď veľmi odlišné väzby C-C, alebo silne skreslené uhly väzby (obr. 9):

Chemické transformácie, v dôsledku ktorých sa štruktúrne izoméry navzájom premieňajú, sa nazývajú izomerizácia.

stereoizoméria

vzniká v dôsledku rozdielneho usporiadania atómov v priestore s rovnakým poradím väzieb medzi nimi.

Jedným z typov stereoizomérie je cis-trans-izoméria (cis - lat. jedna strana, trans - lat. cez, na opačných stranách) sa pozoruje v zlúčeninách obsahujúcich viacnásobné väzby alebo ploché cykly. Na rozdiel od jednoduchej väzby viacnásobná väzba neumožňuje rotáciu jednotlivých fragmentov molekuly okolo nej. Aby sa určil typ izoméru, rovina sa mentálne nakreslí cez dvojitú väzbu a potom sa analyzuje spôsob, akým sú substituenty umiestnené vzhľadom na túto rovinu. Ak sú rovnaké skupiny na rovnakej strane roviny, potom toto cis-izomér, ak je na opačných stranách - tranz- izomér:

Fyzikálne a chemické vlastnosti cis- a tranz-izoméry sú niekedy nápadne odlišné, v kyseline maleínovej sú karboxylové skupiny -COOH priestorovo blízko, môžu reagovať (obr. 11), pričom vzniká anhydrid kyseliny maleínovej (u kyseliny fumarovej k tejto reakcii nedochádza):

Ryža. 11. Tvorba anhydridu kyseliny maleínovej

V prípade planárnych cyklických molekúl nie je potrebné mentálne kresliť rovinu, pretože tá je už daná tvarom molekuly, ako napríklad pri cyklických siloxánoch (obr. 12):

Ryža. 12. Izoméry cyklosiloxánu

V komplexných zlúčeninách kovov cis Izomér je zlúčenina, v ktorej susedia dve identické skupiny z tých, ktoré obklopujú kov tranz-izomér, sú oddelené inými skupinami (obr. 13):

Ryža. 13. Izoméry kobaltového komplexu

Druhý typ stereoizomérie - optická izoméria nastáva, keď dva izoméry (v súlade s definíciou formulovanou skôr, dve molekuly, ktoré nie sú kompatibilné vo vesmíre) sú vzájomnými zrkadlovými obrazmi. Molekuly, ktoré môžu byť reprezentované ako jeden atóm uhlíka so štyrmi rôznymi substituentmi, majú túto vlastnosť. Valencie centrálneho atómu uhlíka spojeného so štyrmi substituentmi smerujú k vrcholom mentálneho štvorstenu - pravidelného štvorstenu ( cm. ORBITAL) a sú pevne upevnené. Štyri rôzne substituenty sú znázornené na obr. 14 vo forme štyroch guličiek s rôznymi farbami:

Ryža. 14. Atóm uhlíka so štyrmi rôznymi substituentmi

Pre detekciu možnej tvorby optického izoméru je potrebné (obr. 15) molekulu odraziť v zrkadle, zrkadlový obraz potom treba brať ako reálnu molekulu, umiestnenú pod pôvodnú tak, aby sa ich zvislé osi zhodovali, a otočte druhú molekulu okolo zvislej osi tak, aby červená guľa horná a dolná molekula boli umiestnené pod sebou. V dôsledku toho sa pozícia iba dvoch guličiek, béžovej a červenej, zhoduje (označené dvojitými šípkami). Ak otočíte spodnú molekulu tak, aby boli modré guľôčky zarovnané, potom sa opäť zhodujú iba polohy dvoch guľôčok, béžovej a modrej (označené aj dvojitými šípkami). Všetko sa stane zrejmým, ak sa tieto dve molekuly mentálne spoja v priestore, pričom sa jedna do druhej vloží ako nôž v pošve, červená a zelená guľa sa nezhodujú:

Pre akúkoľvek vzájomnú orientáciu dvoch takýchto molekúl v priestore nie je možné dosiahnuť úplnú zhodu pri kombinácii, podľa definície ide o izoméry. Je dôležité poznamenať, že ak centrálny atóm uhlíka nemá štyri, ale iba tri rôzne substituenty (to znamená, že dva z nich sú rovnaké), potom keď sa takáto molekula odrazí v zrkadle, nevytvorí sa optický izomér, keďže molekulu a jej odraz možno v priestore kombinovať (obr. 16):

Okrem uhlíka môžu ako asymetrické centrá pôsobiť aj iné atómy, v ktorých sú kovalentné väzby nasmerované do rohov štvorstenu, napríklad kremík, cín, fosfor.

Optická izoméria vzniká nielen v prípade asymetrického atómu, ale je realizovaná aj v niektorých kostrových molekulách za prítomnosti určitého počtu rôznych substituentov. Napríklad rámový uhľovodíkový adamantán, ktorý má štyri rôzne substituenty (obr. 17), môže mať optický izomér, zatiaľ čo celá molekula hrá úlohu asymetrického centra, čo je zrejmé, ak sa rám adamantánu mentálne stiahne do bod. Podobne siloxán, ktorý má kubickú štruktúru (obr. 17), sa tiež stáva opticky aktívnym v prípade štyroch rôznych substituentov:

Ryža. 17. Opticky aktívne kostrové molekuly

Varianty sú možné, keď molekula neobsahuje asymetrické centrum ani v latentnej forme, ale môže byť sama osebe všeobecne asymetrická, pričom sú možné aj optické izoméry. Napríklad v komplexnej zlúčenine berýlia sú dva cyklické fragmenty umiestnené vo vzájomne kolmých rovinách, v tomto prípade na získanie optického izoméru stačia dva rôzne substituenty (obr. 18). Pre molekulu ferocénu, ktorá má tvar päťstranného hranola, sú na rovnaký účel potrebné tri substituenty, atóm vodíka v tomto prípade zohráva úlohu jedného zo substituentov (obr. 18):

Ryža. 18. Optická izoméria asymetrických molekúl

Vo väčšine prípadov štruktúrny vzorec zlúčeniny umožňuje pochopiť, čo presne by sa v nej malo zmeniť, aby sa látka stala opticky aktívnou.

Pri syntéze opticky aktívnych stereoizomérov sa zvyčajne získa zmes pravotočivých a ľavotočivých zlúčenín. Separácia izomérov sa uskutočňuje reakciou zmesi izomérov s činidlami (často prírodného pôvodu) obsahujúcimi asymetrické reakčné centrum. Niektoré živé organizmy, vrátane baktérií, prednostne metabolizujú ľavotočivé izoméry.

V súčasnosti boli vyvinuté procesy (nazývané asymetrická syntéza), ktoré umožňujú cielene získať špecifický optický izomér.

Existujú reakcie, ktoré umožňujú premeniť optický izomér na jeho antipód ( cm. WALDENSKÝ KONVERZÁCIA).

Michail Levický

Izoméry - najdôležitejší koncept organická chémia. Látky s rovnakým zložením a molekulovou hmotnosťou sa môžu líšiť štruktúrou a kombináciou identických prvkov vo svojom zložení. Tieto prvky sú obsiahnuté v rovnakých množstvách, ale líšia sa priestorovým usporiadaním skupín atómov alebo jednoducho atómov. Takéto látky sa nazývajú izoméry.
Na príklade najjednoduchších izomérov - butánu a izobutánu (alebo skôr ich štruktúrnych vzorcov), ktoré majú presne rovnaký molekulový vzorec C4 H10, možno ľahko pochopiť, čo je v stávke. Štruktúrny vzorec butánu vyzerá takto: CH3-CH2-CH2-CH3 a izobután CH3-CH(CH3)-CH3. Priestorové usporiadanie atómov uhlíka a vodíka, ako aj poradie ich spojenia je v butáne a izobutáne odlišné.
Okrem toho je radikálová skupina -CH3 v izobutáne (ktorá v butáne chýba) pripojená k druhému atómu uhlíka a tvorí vetvu. Prítomnosť radikálovej skupiny –CH3 v izobutáne spôsobuje výskyt skupiny –CH v ňom. V butáne sú všetky skupiny atómov spojené lineárne a okrem toho má na rozdiel od izobutánu dve skupiny –CH2.

Čo sú izoméry

izoméry- špeciálne chemické zlúčeniny s rovnakým vzorcom a zložením, ktoré sa však líšia štruktúrou a vlastnosťami. Izoméry sú obsiahnuté hlavne v organických zlúčeninách.
Ak sa molekuly dvoch zlúčenín s rovnakým zložením, keď sa kombinujú v priestore, úplne nezhodujú, potom sa považujú za izoméry. Vlastnosti izomérov nezávisia od ich zloženia, ale od ich chemickej štruktúry, presnejšie od poradia, v ktorom sú atómy tvoriace molekuly spojené, a od vzájomného vplyvu atómov na seba.

Porovnanie izomérov

Aký je rozdiel medzi izomérmi? Izoméry, ktoré majú rovnaké zloženie, majú rôzne fyzikálno-chemické vlastnosti. Je to spôsobené tým, že atómy v molekulách sú usporiadané v nerovnakom poradí. Štrukturálne izoméry sa líšia štruktúrou uhľovodíkového skeletu, prípadne rôznym umiestnením viacnásobných väzieb či funkčných skupín, čo vedie k odlišným fyzikálno-chemickým vlastnostiam.
Stereoizoméry (cis- a trans-izoméry) majú rovnaké poradie väzieb medzi atómami a ich rozdielne usporiadanie v priestore. Vlastnosti stereoizomérov sa výrazne líšia.
Napríklad látky, ktoré majú vzorec C2H6O, sú dve úplne odlišné izomérne organické zlúčeniny: dimetyléter (plyn, ktorý je minimálne rozpustný vo vode) a etanol(kvapalina vriaca pri 78°C). Patria do úplne odlišných tried (étery a alkoholy) organických zlúčenín. Ich chemické vlastnosti sa výrazne líšia.

TheDifference.ru zistil, že rozdiel medzi izomérmi je nasledujúci:

Poradie väzbových atómov v štruktúrnych vzorcoch je odlišné.
Štruktúra uhlíkového skeletu izomérov nie je rovnaká, má svoje vlastné charakteristické znaky.
Viacnásobné väzby v izoméroch sú umiestnené rôznymi spôsobmi.
Umiestnenie funkčných skupín v izoméroch je rôzne.
Atómy vo vesmíre sú umiestnené v rôznych polohách.
Fyzikálno-chemické vlastnosti izomérov sa môžu dramaticky líšiť.

Ďalším príkladom bola vínna a vínna kyselina, po štúdiu ktorých J. Berzelius tento pojem zaviedol izoméria a navrhol, že rozdiely vyplývajú z „rôzneho rozdelenia jednoduchých atómov v komplexnom atóme“ (t. j. molekule). Skutočné vysvetlenie izomérie sa dočkalo až v 2. polovici 19. storočia. na základe teórie chemickej štruktúry A. M. Butlerova (štrukturálna izoméria) a stereochemickej teórie J. G. van't Hoffa (priestorová izoméria).

Štrukturálna izoméria

Štrukturálna izoméria je výsledkom rozdielov v chemickej štruktúre. Tento typ zahŕňa:

Izoméria uhľovodíkového reťazca (uhlíkový skelet)

Izoméria uhlíkového skeletu v dôsledku odlišného poradia väzieb atómov uhlíka. Najjednoduchším príkladom je bután CH3-CH2-CH2-CH3 a izobután (CH3)3CH. DR. príklady: antracén a fenantrén (vzorce I a II), cyklobután a metylcyklopropán (III a IV).

Valenčná izoméria

Valenčná izoméria ( zvláštny druhštruktúrna izoméria), pri ktorej sa izoméry môžu navzájom premieňať iba v dôsledku prerozdelenia väzieb. Napríklad valenčné izoméry benzénu (V) sú bicyklohexa-2,5-dién (VI, "Dewarov benzén"), hranol (VII, "Ladenburgov benzén"), benzvalén (VIII).

Izoméria funkčných skupín

Líši sa povahou funkčnej skupiny. Príklad: Etanol (CH3-CH2-OH) a dimetyléter (CH3-0-CH3)

polohová izoméria

Typ štruktúrnej izomérie charakterizovaný rozdielom v polohe rovnakých funkčných skupín alebo dvojitých väzieb s rovnakým uhlíkovým skeletom. Príklad: kyselina 2-chlórbutánová a kyselina 4-chlórbutánová.

Priestorová izoméria (stereoizoméria)

Enantioméria (optická izoméria)

Priestorová izoméria (stereoizoméria) vzniká v dôsledku rozdielov v priestorovej konfigurácii molekúl, ktoré majú rovnakú chemickú štruktúru. Tento typ izoméru sa ďalej delí na enantioméry(optická izoméria) a diastereoméria.

Enantioméry (optické izoméry, zrkadlové izoméry) sú páry optických antipódov látok charakterizovaných opačným znamienkom a rovnakou veľkosťou rotácií roviny polarizácie svetla, s identitou všetkých ostatných fyzikálnych a chemické vlastnosti(okrem reakcií s inými optickými účinných látok a fyzikálne vlastnosti v chirálnom prostredí). Nevyhnutným a dostatočným dôvodom pre vznik optických antipódov je priradenie molekuly a jednej z nasledujúcich bodových skupín symetrie C n, D n, T, O, I (Chiralita). Najčastejšie hovoríme o asymetrickom atóme uhlíka, to znamená o atóme spojenom so štyrmi rôznymi substituentmi, napríklad:

Iné atómy môžu byť tiež asymetrické, ako sú atómy kremíka, dusíka, fosforu a síry. Prítomnosť asymetrického atómu nie je jediným dôvodom pre enantioméry. Takže deriváty adamantanu (IX), ferocénu (X), 1,3-difenylallénu (XI), kyseliny 6,6"-dinitro-2,2"-difénovej (XII) majú optické antipódy. Dôvodom optickej aktivity poslednej zlúčeniny je atropoizoméria, to znamená priestorová izoméria spôsobená neprítomnosťou rotácie okolo jednoduchej väzby. Enantioméria sa objavuje aj v helikálnych konformáciách proteínov, nukleových kyselín, hexahelycénu (XIII).

(R)-, (S)- nomenklatúra optických izomérov (pravidlo pomenovania)

Štyrom skupinám pripojeným k asymetrickému atómu uhlíka C abcd je priradená odlišná seniorita zodpovedajúca sekvencii: a>b>c>d. V najjednoduchšom prípade je seniorita určená poradovým číslom atómu pripojeného k asymetrickému atómu uhlíka: Br(35), Cl(17), S(16), O(8), N(7), C(6). ), H(1).

Napríklad v kyseline brómchlóroctovej:

Seniorita substituentov na asymetrickom atóme uhlíka je nasledovná: Br(a), Cl(b), C skupiny COOH (c), H(d).

V butanole-2 je kyslík hlavným substituentom (a), vodík je nižším substituentom (d):

Je potrebné vyriešiť otázku substituentov CH3 a CH2CH3. V tomto prípade je seniorita určená poradovým číslom alebo počtom ďalších atómov v skupine. Prvenstvo zostáva pri etylovej skupine, keďže v nej je prvý atóm C viazaný na ďalší atóm C(6) a na ďalšie atómy H(1), zatiaľ čo v metylovej skupine je uhlík viazaný na tri atómy H s atómovým číslom 1. V zložitejších prípadoch pokračujte v porovnávaní všetkých atómov, kým nedosiahnu atómy s rôznymi sériovými číslami. Ak existujú dvojité alebo trojité väzby, potom sa atómy, ktoré sú k nim pripojené, považujú za dva a tri atómy. Skupina -COH sa teda považuje za C (O, O, H) a skupina -COOH sa považuje za C (O, O, OH); karboxylová skupina je staršia ako aldehydová skupina, pretože obsahuje tri atómy s poradovým číslom 8.

V D-glyceraldehyde je najvyššia skupina OH(a), nasledovaná CHO(b), CH20H(c) a H(d):

Ďalším krokom je určiť, či je usporiadanie skupín pravé, R (lat. rectus), alebo ľavé, S (lat. sinister). Pri prechode na zodpovedajúci model je orientovaný tak juniorská skupina(d) v perspektívnom vzorci sa ukázalo byť dole a potom pri pohľade zhora pozdĺž osi prechádzajúcej cez zatienenú plochu štvorstenu a skupiny (d). V skupine D-glyceraldehyd

nachádza sa v smere otáčania doprava, a preto má R-konfiguráciu:

(R)-glyceraldehyd

Na rozdiel od D,L nomenklatúry sú označenia (R)- a (S)-izomérov uzavreté v zátvorkách.

diastereoméria

σ-diastereoméria

Akákoľvek kombinácia priestorových izomérov, ktoré netvoria pár optických antipódov, sa považuje za diastereomérnu. Existujú σ a π-diastereoméry. σ-diasterioméry sa navzájom líšia v konfigurácii niektorých prvkov chirality, ktoré obsahujú. Takže diasterioméry sú kyselina (+)-vínna a kyselina mezovínna, D-glukóza a D-manóza, napríklad:

Pre niektoré typy diastereomérie sa zaviedli špeciálne označenia, napríklad treo- a erytro-izoméry sú diastereoméria s dvoma asymetrickými atómami uhlíka a medzerami, usporiadanie substituentov na týchto atómoch pripomína zodpovedajúce treózy (príbuzné substituenty sú na opačné strany vo Fisherových projekčných vzorcoch) a erytróza (zástupcovia - na jednej strane):

Erytro izoméry, ktorých asymetrické atómy sú viazané na rovnaké substituenty, sa nazývajú mezoformy. Na rozdiel od ostatných σ-diastereomérov sú opticky neaktívne v dôsledku intramolekulárnej kompenzácie príspevkov k rotácii roviny polarizácie svetla dvoch identických asymetrických centier opačnej konfigurácie. Páry diastereomérov, ktoré sa líšia konfiguráciou jedného z niekoľkých asymetrických atómov, sa nazývajú epiméry, napríklad:

Pojem "anoméry" sa týka páru diastereomérnych monosacharidov líšiacich sa konfiguráciou glykozidického atómu v cyklickej forme, napríklad a-D- a p-D-glukóza sú anomérne.

π-diastereoméria (geometrická izoméria)

π-diasterioméry, nazývané aj geometrické izoméry, sa navzájom líšia rôznym priestorovým usporiadaním substituentov vzhľadom na rovinu dvojitej väzby (najčastejšie C=C a C=N) alebo kruhu. Patria sem napríklad kyseliny maleínová a fumarová (vzorce XIV a XV), (E)- a (Z)-benzaldoxímy (XVI a XVII), cis- a trans-1,2-dimetylcyklopentány (XVIII a XIX) .

konformátory. Tautoméry

Tento jav je neoddeliteľne spojený s teplotnými podmienkami jeho pozorovania. Napríklad chlórcyklohexán pri teplote miestnosti existuje vo forme rovnovážnej zmesi dvoch konformérov - s ekvatoriálnou a axiálnou orientáciou atómu chlóru:

Pri mínus 150 °C je však možné izolovať individuálnu a-formu, ktorá sa za týchto podmienok správa ako stabilný izomér.

Na druhej strane, zlúčeniny, ktoré sú za normálnych podmienok izomérmi, sa môžu ukázať ako tautoméry v rovnováhe so zvyšujúcou sa teplotou. Napríklad 1-brómpropán a 2-brómpropán sú štruktúrne izoméry, ale keď teplota stúpne na 250 °C, vytvorí sa medzi nimi rovnováha, ktorá je charakteristická pre tautoméry.

Izoméry, ktoré sa navzájom transformujú pri teplotách pod izbovou teplotou, možno považovať za netuhé molekuly.

Existencia konformérov sa niekedy označuje ako "rotačná izoméria". Medzi diénmi sa rozlišujú s-cis- a s-trans izoméry, ktoré sú v podstate konformérmi vznikajúcimi rotáciou okolo jednoduchej (s-jednoduchej) väzby:

Izoméria je charakteristická aj pre koordinačné zlúčeniny. Takže zlúčeniny, ktoré sa líšia spôsobom koordinácie ligandov (ionizačná izoméria), sú izomérne, napríklad sú izomérne:

SO 4 - a + Br -

Tu v podstate existuje analógia so štruktúrnou izomériou organických zlúčenín.

Chemické transformácie, v dôsledku ktorých sa štruktúrne izoméry navzájom premieňajú, sa nazývajú izomerizácia. Takéto procesy sú dôležité v priemysle. Takže napríklad izomerizácia normálnych alkánov na izoalkány sa vykonáva na zvýšenie oktánového čísla motorových palív; pentán izomerizovaný na izopentán pre následnú dehydrogenáciu na izoprén. Intramolekulárne prešmyky sú tiež izomerizácie, z ktorých má veľký význam napríklad premena cyklohexanónoxímu na kaprolaktám, surovinu na výrobu kaprónu.

Proces vzájomnej premeny enantiomérov sa nazýva racemizácia: vedie k zániku optickej aktivity v dôsledku tvorby ekvimolárnej zmesi (-)- a (+)-foriem, teda racemátu. Vzájomná konverzia diastereomérov vedie k vytvoreniu zmesi, v ktorej prevláda termodynamicky stabilnejšia forma. V prípade π-diastereomérov je to zvyčajne trans forma. Vzájomná premena konformačných izomérov sa nazýva konformačná rovnováha.

Fenomén izomérie vo veľkej miere prispieva k rastu počtu známych (a v ešte väčšej miere potenciálne možných) zlúčenín. Možný počet štruktúrnych izomérnych decylalkoholov je teda viac ako 500 (známych je asi 70), medzier, izomérov je tu viac ako 1500.