Оптически активные соединения с несколькими асимметрическими атомами углерода - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

стереоизомеры хлоряблочной кислоты

Рис.2. Стереоизомеры хлоряблочной кислоты

Если в молекуле имеется несколько (n) асимметрических центров, то в общем случае число оптических изомеров будет равно 2N, но если молекула обладает какими-либо элементами симметрии, то это число может быть меньше. Некоторые из изомеров, относящихся друг к другу как предмет к своему зеркальному изображению и отличающихся только знаком угла вращения, являются оптическими антиподами (энантиомерами), а остальные называютсядиастереомерами. Последние в отличие от энантиомеров обладают различными физическими и химическими свойствами, так как расстояние между атомами или группами атомов в молекулах этих изомеров различно и, следовательно, различно их влияние друг на друга. Так, для хлоряблочной кислоты НООС--СНСl--СН(ОН)--СООН можно написать четыре стереоизомера [(I)--(IV)](рис.2), отличающихся конфигурациями у асимметрических атомов углерода:

Молекулы (I) и (II), а также (III) и (IV) -- энантиомеры (они являются зеркальным отображением друг друга). Однако пары [(I)--(III)]; [(I)--(IV)]; [(II)-(III)]; [(II)--(IV)] - диастереомеры.

Благодаря блестящему мастерству эксперимента Пастер выяснил интересные стереохимические отношения в ряду диокси-янтарных -- винных кислот НООС--CH(OH)--CH(OH)--СООН, имеющих по два асимметрических углеродных атома. В настоящее время известны четыре формы винных кислот(рис.3): (+)-винная, встречающаяся в природе; оптически неактивная виноградная, являющаяся рацематом (+)- и (-)-винных кислот; (-)-винная, полученная при расщеплении виноградной кислоты на антиподы, и оптически неактивная мезовинная кислота.

стереоизомеры винной кислоты

Рис.3. Стереоизомеры винной кислоты

(+)- и (-)-Винные кислоты -- оптические антиподы (энан-тиомеры), а мезовинная кислота -- их диастереомер.

Так как мезовинная кислота имеет элемент симметрии, а именно плоскость симметрии (обозначенную выше в формулах пунктирной линией), она оптически недеятельна. Это объясняется тем, что обе симметричные части молекулы вращают плоскость поляризованного света в разные стороны, но на один и тот же угол, в результате суммарный эффект оказывается равным нулю. Если мы напишем формально оптический антипод для мезовинной кислоты, то после проведения с ним разрешенной для проекционных формул Фишера операции -- поворота на 180° без вынесения из плоскости чертежа -- получим ту же самую мезовинную кислоту.

Таким образом, мы здесь сталкиваемся со случаем, когда дополнительный элемент симметрии уменьшает теоретически возможное число оптических изомеров вместо четырех (по формуле 2N) до трех.

Похожие статьи




Оптически активные соединения с несколькими асимметрическими атомами углерода - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Предыдущая | Следующая