Гетерофункціональні карбонові кислоти

Кількість карбоксильних груп у молекулі гідроксикислоти ви­
значає основність, а кількість гідроксильних груп, включаючи
й гідроксили, що входять до складу карбоксильних груп, характе­
ризують атомність. Так, гліколева кислота НО—СН₂—СООН
є одноосновною двохатомною кислотою, а яблучна кислота
НООС—СН₂—СН—СООН — двохосновною трьохатомною кис-
лоток, ^

20.2.1. НОМЕНКЛАТУРА ТА ІЗОМЕРІЯ У номенклатурі гідроксикислот широко застосовують тривіа­льні назви. За замісниковою номенклатурою ШРАС як родона­чальну беруть тривіальну або систематичну назву карбонової кис­лоти. Гідроксильна група позначається префіксом гідрокси- (гідроксі-). При використанні тривіальної назви родоначальної структури по­ложення гідроксильної групи у вуглеводневому ланцюзі познача­ють літерами грецького алфавіту а, В, у та іншими, а при вживанні систематичної назви родоначальної структури положення ОН-групи вказують цифровими локантами: Н₂С—СООН Н₃С—СН—СООН Н₂С—СН₂—СН₂—СООН

у-гідроксимасляна,

пдроксюцтова, а-пдроксипропюнова, 4-гідроксибутанова кислота

гідроксіетанова кислота 2-гідроксипропанова кислота

НООС—СН—СН₂—СООН НООС—СН—СН—СООН

н он

яблучна, винна,

гідроксибурштинова (гідроксіянтарна), а,а'-дигідроксибурштинова

гідроксибутандіова кислота 2,3-дигідроксибутандіова кислота

ОН НООС—СН₂—С—СН₂—СООН

соон

лимонна, саліцилова,

2-гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонова кислота 2-гідроксибензойна кислота

Для гідроксикислот характерна структурна ізомерія, що зумо­влена різною структурою вуглеводневого радикала, з яким зв'яза­на карбоксильна група, та різним положенням ОН-групи у вугле­водневому ланцюзі. Наприклад, структурними ізомерами є:

Карбонові кислоти.Глава 20

ґетерофункціональні карбонові кислоти

Н₃С—СН₂—СН—СООН

її

ш

2-гідроксибутанова кислота 2-гідрокси-2-метилпропанова кислота

Н₃С—СН—СН₂—СООН

он

3-гідроксибутанова кислота

Крім того, в ряду гідроксикислот часто зустрічається оптична ізомерія*.

ОПТИЧНА ІЗОМЕРІЯ

Оптична активність і хіральність молекул. Для характеристики оптичної ізомерії важливе значення мають такі поняття, як оптич­на активність і хіральність молекул.

Оптичною активністю називають властивість речовини обер­тати площину поляризації поляризованого світла. Якщо промінь звичайного світла, в якому, як відомо, електромагнітні коливання відбуваються в різних площинах, перпендикулярних до напрямку його розповсюдження, пропустити крізь призму Ніколя**, то світ­ло, що вийде, буде площшнополяризоване. У такому промені елект­ромагнітні коливання відбуваються лише в одній площині. Цю площину називають площиною поляризації (рис. 20.1).

При проходженні поляризованого світла крізь оптично актив­ну речовину площина поляризації обертається на певний кут а

Рис. 20.1. Схема утворення поляризованого світла і обертання площини

поляризації оптично активною речовиною:

/ — звичайне світло; 2 — призма Ніколя; 3 — площина поляризації;

4 — поляризоване світло; 5 — оптично активна речовина

* Вивчається за бажанням учителя.

** Призма Ніколя складається з двох кристалів ісландського шпату (СаС0₃)-

вправо або вліво (рис. 20.1). Якщо речовина відхиляє площину поляризації вправо (при спостереженні назустріч променю), її на­зивають правообертальною, якщо вліво,— лівообертальною. Праве обертання позначають знаком (+), ліве — знаком (-).

Кут обертання а залежить від природи оптично активної речо­вини, товщини шару оптично активного середовища, крізь яке проходить поляризоване світло, і його довжини хвилі. Для розчи­нів кут а залежить також від природи розчинника і концентрації оптично активної речовини. Меншою мірою оптичне обертання залежить від температури.

Оптичну активність вимірюють за допомогою приладів, які названо поляриметрами.

Обов'язковою умовою для виявлення органічною сполукою оптичної активності є асиметрія (відсутність симетрії) його мо­лекул.

Оскільки молекула являє собою тримірне утворення, її будову можна розглядати з точки зору симетрії геометричних фігур. Еле­ментами симетрії є площина, центр і вісь симетрії.

Площина симетрії — це уявна площина, яка проходить крізь молекулу, розділяючи її на дві дзеркально рівні частини.

Центром симетрії називають уявну точку всередині молекули, рівновіддалену від однакових атомів, розташованих на прямій, що проходить крізь цю точку.

Віссю симетрії називається уявна вісь, що проходить крізь мо­лекулу, при обертанні навколо якої на кут 360°/л (п — ціле число, рівне 2, 3, 4 й т. д.) молекула суміщається із своїм вихідним станом. Різноманітні об'єкти, зокрема й молекули, що не мають еле­ментів симетрії, мають властивість не суміщатися зі своїм дзеркаль­ним відображенням. Цю властивість називають хіральністю (від. грец. Хєір — рука), а молекули, що її мають,— хіральними. Наоч­ним прикладом хіральності можуть бути ліва і права руки, які є віддзеркаленням одна одної, але їх неможливо сумістити при будь-якому способі накладання. З цієї причини рукавичка з лівої Руки не придатна для правої.

Молекули, що мають один елемент симетрії, завжди ідентичні зі своїм дзеркальним відображенням і називаються ахіральними. Хіральність молекули можна легко встановити шляхом побудови моделі молекули і моделі її дзеркального відображення з подаль-Црм їх суміщенням. Якщо моделі не суміщаються, — молекула Гральна, якщо суміщаються, — ахіральна.

Хіральність молекул зумовлена асиметрією їхньої будови і є обов'язковою умовою для виявлення речовиною оптичної актив-

исті.

'іОрганіщахіиі,

Карбонові кислоти. Глава 20

Он І

Молекули, які містять один асиметричний атом Карбону, іс- • нують у вигляді двох ізомерів, що відносяться один до одного як хіральний предмет до свого дзеркального відображення. Такі ізо­мери називають енантіомерами (рис. 20.2).

Рис. 20.2. Моделі енантіомерних молекул молочної кислоти

Дзеркальне відображення хіральної молекули утворюється, якщо поміняти місцями будь-які два замісники при асиметричному атомі Карбону. Будучи дуже подібними, енантіомери не тотожні. Вони мають однаковий склад і послідовність зв'язування атомів у моле­кулі, але відрізняються відносним розташуванням їх у просторі, тобто конфігурацією. У тому, що ці молекули різні, можна легко переконатися, накладаючи їх моделі одна на одну.

Енантіомери однакові за фізичними та хімічними властивос­тями. Істотна різниця полягає в тому, що вони по-різному відно­сяться до поляризованого світла, а саме: обертають площину по­ляризації на той самий кут, але в протилежному напрямку (якщо один обертає вліво, то другий на такий самий кут — вправо). Тому їх ще називають оптичними ізомерами, або оптичними антипода­ми. До того ж енантіомери з різною швидкістю реагують з іншими хіральними сполуками, тому мають різну фізіологічну активність.

Поиск по сайту: