Соединения с двумя хиральными центрами
Для соединений молекулы которых имеют два хиральных центра возможно существование четырех изомеров: RR, SS, RS, SR. Это обусловлено возможностью каждого центра иметь (R) или (S)-конфигурацию.
Так как у молекулы только одно зеркальное отражение, то для RR-изомера энантиомером может быть только SS-соединение. Соответственно, другую пару оптических изомеров образуют RS- и SR-соединения.
На практике сочетание центров одинакового химического строения позволяет иметь только три изомера: два энантиомера (RR и SS) и один изомер RS, который находится по отношению к двум другим изомерам в диастереомерном отношении.
Например, винная кислота имеет два энантиомера - (S,S)-винная кислота и (R,R)-винная кислота и мезо-форму – (R,S)-винную кислоту:
Рисунок 2. Винная кислота. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Мезо-Винная кислота является ахиральным соединением с мезо-конфигурацией, так как объединение двух зеркально – симметричных участков приводит к появлению плоскости симметрии σ.
Мезо-Конфигурация винной кислоты включает равное количество одинаковых по структуре, но разных по абсолютной конфигурации хиральных элементов.
Все ациклические мезо-структуры ахиральны и имеют Cs симметрию.
Диастереомеры
Диастереомеры – это стереоизомеры у которых меняется конфигурация одного хирального центра. Так диастереомерными парами будут: RR/RS,RR/SR,SS/RS,SS/SR.
Диастереомеры имеют разные:
- растворимость;
- температуру кипения и плавления;
- реакционную способность;
- спектральные свойства;
- удельное вращение.
Диастереомеры могут отличаться по способности к поляризации света. Так один диастереомер может проявлять оптическую активность, то есть быть хиральным, а другой не проявлять, и являться ахиральным соединением.
Если два диастереомера имеют разную конфигурацию при одном хиральном центре, то они называются эпимерами.
В эпимерных мезо-формах центральный атом формально считается асимметрическим, так как связан с четырьмя разными группами, а следовательно, перестановка любых двух групп приведет к образованию другого стереоизомера. Однако, в целом эпимерные мезо-формы ахиральны.
Асимметрический центр в эпимерных мезо-формах называют центрами псевдоасимметрии.
Существуют соединения, имеющие псевдохиральную плоскость и псевдохиральную ось.
Соединения с n-ым количеством хиральных центров
Если в молекуле есть несколько асимметричных центров n, то максимальное число стереоизомеров равно 2n. Число изомеров может уменьшаться при наличии мезо-форм.
В молекулах регулярных полимеров число хиральных центров может быть очень большим.
Существуют соединения, в молекулах которых концевые группировки имеют одинаковое строение и связаны между собой цепью из одинаковых фрагментов.
Если атомы углерода находятся в положениях 2 и 4 оба (R) или оба (S), то средний атом углерода будет несимметричен:
-
две ахиральные диастереомерные эпимерные мезо формы:
Рисунок 3. Соединения с n-ым количеством хиральных центров. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ -
пара энантиомеров:
Рисунок 4. Соединения с n-ым количеством хиральных центров. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Эритро- и трео-изомеры
Если стереоизомеры содержат два хиральных атома углерода, два заместителя при которых одинаковы, а третьи отличаются, то используют префиксы эритро- и трео-производные, названия которых происходят от названия сахаров эритрозы и треозы.
Префиксы характеризуют не каждый отдельный асимметрический центр, а систему в целом. При изображении эритро- и трео-соединений с помощью проекций Фишера в паре эритро-изомеров одинаковые группы располагаются с одной стороны.
Рисунок 5. Эритро- и трео-изомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Если, в случае наличия разных групп, допустить, что они одинаковы, получилась бы мезо-форма.
Рисунок 6. Эритро- и трео-изомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Одинаковые группы в паре трео-изомеров располагаются с разных сторон и при допущении, что разные группы одинаковы, новая пара являлась бы энантиомерной парой.
Рисунок 7. Эритро- и трео-изомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 8. Эритро- и трео-изомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ