ІЗОмерІя ОрГанІЧних СПОЛУК. ПрОСтОрОВа БУДОВа мОЛеКУЛ

Однак стереохімічні формули не зручні для опису просторової будови молекул з кількома асиметричними атомами. Тому найчастіше оптичні ізомери зображують на площині за допомогою проекційних формул Фішера. Для одержання проекційної формули Фішера необхідно керуватися певними правилами розташування тетра­едричної моделі молекули в просторі. Спочатку модель молекули вибудовують таким чином, щоб головний вуглецевий ланцюг був орієнтований вертикально, причому вгорі знаходився той її кінець, з якого відповідно до номенклатури ШРАС починали нумерацію атомів. Потім модель орієнтують у просторі так, щоб асимет­ричний атом Карбону знаходився в площині креслення, замісники, розташовані горизонтально, були над площиною, а розташовані вертикально — за площиною креслення. При проектуванні такої моделі на площину одержують проекційну формулу Фішера, в якій зв'язки, що знаходяться за площиною, зображують вер­тикальними лініями, а розташовані над площиною — горизонтальними. Асимет­ричний атом Карбону при цьому розташований у точці перетину вертикальної і горизонтальної ліній і звичайно не позначається символом.

хімія в дзеркалі

Багато органічних сполук існують у вигляді стереоізомерів, що зіставляються один з одним як предмет і його дзеркальне відображення. Молекули цих сполук несумісні одна з одною, тобто є хіральними об'єктами. Хіральність — універсальне явище світобудови.

Оскільки існують дві дзеркальні форми, досить несподіваний той факт, що в нашому організмі та в іншому біологічному світі присутній лише один з ізомерів. Так, звичайні цукри (див. гл. 34) — переважно представники D-ряду, а амінокислоти в складі білків (див. гл. 35) — представники L-ряду. Тому і не дивно, що ферменти нашого організму стереоспе-цифічні, тобто «пізнають» тільки один дзеркальний ізомер. Пам'ятаєте, як головна героїня дитячої повісті льюїса Керролла «Аліса в Задзеркаллі» роздумує: «Чи смачне молоко, відбите в дзеркалі?» «Молоко, відбите в дзеркалі» не може бути нашою їжею. Дуже навіть можливо, що воно виявиться токсичним для нас! цукри і білки, які містяться в такому «молоці», будуть мати іншу конфігурацію (D-амінокислоти, L-монози) і не можуть бути розщеплені ферментами нашого організму.

Фахівці, які займаються створенням нових лікарських препаратів, пильну увагу звер­тають на їхню стереохімічну чистоту. У середині 50-х років минулого століття у ФРН був розроблений і запроваджений у медичну практику препарат «Толідомід». Однак, 1961 року з'явилися перші повідомлення про серйозні проблеми, зв'язані з його застосуванням. Були зафіксовані численні випадки народження дітей з уродженими дефектами і встановлено, що під час вагітності майбутні матері приймали цей препарат як седативний засіб. лише 1979 року німецьким хімікам удалося розділити енантіомери цього препарату.

R-енантіомер S-енантіомер

Виявилося, що токсичний тератогенний ефект спричиняє S-(-)-енантіомер. Можна було б рекомендувати застосування R-енантіомера, однак 1984 року установили, що в орга­нізмі відбувається швидке взаємоперетворення енантіомерів. Тепер препарат застосовують для лікування особливо важких випадків прокази.

Смак, запах і фармакологічний ефект сполук залежать від їхньої стереохімічної форми і взаємодії з клітинними ферментами та рецепторами.

Глава 5

Використовуючи для наочності клиноподібну форму зображення зв'язків, проекційну формулу Фішера одного з енантіомерів 2-бутанолу можна зобразити в такому вигляді:

сн₃

он

С₂Н₅

= НО-

-н

С₂Н₅

Аналогічні прийоми застосовують при побудові проекцій Фішера для молекул, які містять кілька асиметричних атомів Карбону:

сно ►с—н

СН₂ОН

Щоб переконатися, молекули ідентичні чи різні, необхідно перевірити, су­міщаються їх проекційні формули при накладанні чи ні. Відповідно до правил обертання проекційні формули Фішера не можна виводити з площини креслення, а також повертати в площині на 90°, хоча оберт на 180° у площині креслення до­зволяється. як і в реальній молекулі, переміна місцями у формулі Фішера двох будь-яких замісників при асиметричному атомі Карбону веде до формули оптич­ного антипода:

НО-

СН,

-Н С₂Н₅

МІНЯЮТЬ місцями

Ні ОН

н

-он

С₂Н₅

енантіомери 2-бутанолу

Сполукиз кількома асиметричними атомами Карбону.якщо молекула має кілька асиметричних атомів Карбону, кількість можливих ізомерів збільшується.

Загальну кількість стереоізомерів у молекулі, що містить кілька асиметричних атомів Карбону з різним набором замісників, можна розрахувати за формулою

N=2ⁿ, де N — кількість ізомерів;

п — кількість асиметричних атомів Карбону.

Так, за наявності в молекулі двох нееквівалентних асиметричних атомів Карбо­ну кількість ізомерів складає N = 2² = 4, якщо міститься три, то кількість стерео­ізомерів — відповідно 2³ = 8 і т. д.

Наприклад, хлорояблучна кислота НООС—С*НОН—С*НСl—СООН має два асиметричних атоми Карбону та існує у вигляді чотирьох просторових ізомерів:

Н-

сі-

соон

-он -н

СООН

I.

но-н-

соон

-н

-сі

СООН

II.

н-н-

соон

-он

-сі

СООН

III.

но-

сі-

соон

-н -н

СООН IV.

Поиск по сайту: