Stereoisomerer (fra andre græske στερεός "bulk, rumlige"), også rumlige isomerer - kemiske forbindelser med samme struktur, men forskellige i atomernes rumlige arrangement [1] [2] . Stereoisomerer har samme konstitution men forskellig konfiguration og/eller konformation [3] .
I klassisk stereokemi blev stereoisomerer opdelt i optiske isomerer, diastereomerer og geometriske isomerer. Den moderne klassificering foreslået af Mislow i 1965 er baseret på symmetri og energiparametre.
Ifølge energikriteriet er stereoisomerer opdelt [4] i:
Der findes også stereoisomerer af en mellemtype, som let omdannes til hinanden ved forhøjet temperatur, men langsomt ved afkøling. I dette tilfælde taler man om reststereoisomerisme [4] .
Disse klassifikationer udelukker ikke hinanden: enantiomerer og diastereomerer kan være konfigurationsmæssige eller konformationelle stereoisomerer, afhængigt af om en høj- eller lavenergibarriere adskiller dem [4] . Når man overvejer enantiomerer og diastereomerer, tages der som regel hensyn til konfigurationsforskelle, og konformere betragtes som en separat type rumlige isomerer.
Enantiomerer (optiske isomerer, spejlisomerer, optiske antipoder) er stereoisomerer, der er spejlbilleder af hinanden, ikke kompatible i rummet [5] .
Da et objekt kun kan have ét spejlbillede, eksisterer enantiomerer i par ( epimerer ). Enantiomere molekyler har egenskaben chiralitet , det vil sige, at de ikke falder sammen i rummet med deres spejlbillede. Typisk er chiralitetselementet i et molekyle centrum for chiralitet, dvs. et carbonatom bundet til fire forskellige substituenter. For eksempel har mælkesyre CH 3 CH (OH) COOH et carbonatom forbundet med et hydrogenatom , methyl- , carboxyl- og hydroxylgrupper , så det kan eksistere i form af to enantiomerer: (+)-mælkesyre, som dannes i muskelvæv som følge af biokemiske processer , og (−)-mælkesyre, et produkt af anaerob fermentering af glucose [6] .
De fleste af de fysiske egenskaber for enantiomerer er de samme, for eksempel koger og smelter de ved samme temperatur, har samme opløselighed , tæthed , brydningsindeks , UV, IR, NMR-spektre [6] .
En karakteristisk egenskab ved enantiomerer er optisk aktivitet - evnen til at rotere lysets polariseringsplan . For modsatte enantiomerer er størrelsen af den specifikke optiske rotation lig i absolut værdi, men modsat i retning (af denne grund kaldes de også optiske isomerer eller optiske antipoder ). Men for nylig er disse navne blevet mindre almindelige, da nogle enantiomerer (for eksempel R- eller S - n -butyl-n- hexyl - n - propylethylmethan ) ikke viser mærkbar optisk rotation ( kryptokiralitet ) [7] .
Enantiomerer kan også skelnes ved deres reaktivitet i nærvær af chirale reagenser eller katalysatorer, ved NMR-spektre i chirale opløsningsmidler og i nogle tilfælde ved formen af krystaller [8] .
Diastereoisomerer omfatter alle stereoisomerer, der ikke er enantiomerer, det vil sige spejlbilleder af hinanden [9] . Diastereomerer af et molekyle opstår, når det indeholder flere stereocentre (eller andre elementer af chiralitet). I dette tilfælde er stereoisomerer, hvor konfigurationerne af alle tilsvarende stereocentre adskiller sig, enantiomerer. Hvis stereoisomerer kun er forskellige i konfigurationerne af nogle af stereocentrene, så er de diastereomerer. Sådanne diastereomerer kaldes σ-diastereomerer [10] .
Diastereomerer omfatter også stereoisomerer, der adskiller sig i konfigurationen af dobbeltbindingen (π-diastereomerer eller geometriske isomerer) [11] .
I modsætning til enantiomerer adskiller diastereomerer sig i fysiske egenskaber, herunder optisk aktivitet . Dette skyldes det faktum, at enantiomerer er identiske i alle skalaregenskaber, det vil sige, at afstanden mellem to atomer i dem er den samme. Diastereomerer i denne forstand er ikke identiske, så deres egenskaber er forskellige [10] .
Generelt vil n stereocentre i et molekyle give 2n stereoisomerer. Nogle gange falder antallet af stereoisomerer på grund af det faktum, at en af stereoisomererne har en sådan symmetri, at den falder sammen med dens refleksion (er en mesoform ). I dette tilfælde er de to enantiomerer således den samme forbindelse [12] .
Stereoisomerer, der kun adskiller sig i konformation, kaldes konformere [13] . Et særligt tilfælde af sådanne stereoisomerer er rotamerer-konformere som følge af vanskelig rotation omkring en enkelt kemisk binding [14] .
Begrebet reststereoisomerisme betragter de stereoisomere former af et molekyle, som kan skelnes ved at undersøge molekylet med bestemte metoder og under særlige forhold, mens disse stereoisomerer under almindelige forhold ikke kan skelnes, da de hurtigt bliver til hinanden. For eksempel har chlorcyclohexan to stereoisomerer med en aksial og ækvatorial position af chloratomet, som skelnes, når de analyseres ved IR-spektroskopi eller NMR-spektroskopi ved -100 °C. Når det isoleres eller analyseres ved NMR ved stuetemperatur, er chlorcyclohexan én forbindelse, derfor har den ikke stereoisomerer i sædvanlig forstand [15] .
| Stereokemi | |
|---|---|
| Chirale molekyler | |
| Nomenklatur | |
| Skærm | |
| Stereokemiske modeller | |
| Analyse |
|
| Racemate-spaltning |
|
| Reaktioner |
|