Стереохимия: учебное руководство

Главные идеи

Стереохимия изучает пространственное расположение атомов. Молекулы с одинаковой связностью, но разным расположением в пространстве могут вести себя очень по-разному, особенно с хиральными реагентами и в живых клетках.

• Стереоцентр — атом углерода с четырьмя разными группами. У молекулы с n стереоцентрами не более 2ⁿ стереоизомеров.
• Энантиомеры — несовместимые зеркальные изображения с равным по величине и противоположным по знаку оптическим вращением. Диастереомеры — стереоизомеры, не являющиеся зеркальными изображениями.
• Мезо-соединение имеет стереоцентры, но внутреннюю плоскость симметрии, поэтому ахирально и оптически неактивно и уменьшает число изомеров.
• Удельное вращение [α] = α ÷ (l × c), l в дм, c в г/мл. Энантиомерный избыток ee = |R − S| ÷ (R + S) × 100, у рацемата ee = 0.

Основные формулы

• stereoisomers ≤ 2ⁿ
• [α] = α ÷ (l × c)
• ee = |R − S| ÷ (R + S) × 100
• optical purity = ee

Разобранный пример

У винной кислоты два стереоцентра, поэтому максимум 2² = 4 стереоизомера, но так как один из них мезо-форма, их только три: энантиомеры (R,R) и (S,S) и мезо-форма. Образец с 75 % R и 25 % S имеет ee = 50 %, значит его вращение вдвое меньше, чем у чистой R-формы.

Частые ошибки

• Предположение о 2ⁿ изомерах без проверки наличия мезо-формы.
• Отождествление R и S с + и −. Обозначение R или S ничего не говорит о направлении оптического вращения.
• Назвать рацемат оптически активным. Два вращения компенсируют друг друга.

Практика

Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Стереохимия