Стереохимия
Стереохимия - это изучение того, как молекулы воздействуют на то, как их атомы расположены в пространстве. Она также известна как трехмерная химия, поскольку слово стерео означает трехмерность. Используя стереохимию, химики могут выработать отношения между различными молекулами, которые состоят из одних и тех же атомов. Они также могут исследовать влияние на физические или биологические свойства, которые эти отношения придают молекулам. Когда эти связи влияют на реакционную способность молекул, это называется динамической стереохимией.
В химии некоторые молекулы имеют несколько изомеров. Это означает, что молекулы могут иметь различные формы, даже если все формы состоят из одних и тех же атомов. Есть два вида изономеров. Конституционные изомеры имеют одни и те же атомы, но они соединены по-разному. Стереоизомеры имеют одни и те же атомы, они соединены одним и тем же способом, но атомы расположены по-разному в пространстве. Важной частью стереохимии является изучение хиральных молекул. Эти молекулы выглядят почти одинаково, за исключением того, что одна молекула является зеркальным отражением другой.
В большинстве химических связей атомы молекулы свободно перемещаются без разрыва связей. Когда молекула имеет двойную связь или кольцевую структуру, молекула может быть отсортирована по разным изомерам. Это молекулы с одинаковой химической структурой, но разных форм.
Изучение стереохимических проблем охватывает весь спектр органических, неорганических, биологических, физических и надмолекулярных химических веществ.
Различные типы изомеров. Стереохимия - это изучение стереоизомеров.
История
Луи Пастер первым изучил стереохимию. В 1849 году он заметил, что соли винной кислоты, собранные в винодельческом оборудовании, могут вращаться в плоскости поляризованного света, но что соли из других источников не вращаются. Это свойство было единственным различием между двумя типами соли. Это связано с оптическим изомеризмом. В 1874 году Якобус Генрикус ван'т Хофф и Жозеф Ле Бель обнаружили разницу, вызванную тем, что атомы связывались с углеродом в тетраэдрической (четырехгранной) форме.
Использование стереохимии
Стереохимия сыграла важную роль в решении проблемы талидомидной катастрофы 1960-х годов. Талидомид - это препарат, который впервые был произведен в 1957 году в Германии. Врачи использовали его для лечения утренней тошноты у беременных женщин. Позже было показано, что препарат вызывает у младенцев деформации. Один изомер препарата не был опасен, но другой вызывал серьезные генетические повреждения эмбрионов. В организме человека талидомид подвергается рацемизации: даже если в организм человека попадает только один из двух стереоизомеров, организм меняет часть его на другую. Катастрофа с талидомидом заставила правительства более тщательно тестировать лекарства. Отобранные люди принимают новые препараты в ходе эксперимента (клинических испытаний) сначала до того, как препарат становится доступен для публичного использования. Талидомид в настоящее время используется для лечения проказы. Женщины должны использовать его вместе с противозачаточными средствами для предотвращения беременности.
Описание стереохимии молекулы
Когда к атому могут подключаться другие атомы несколькими способами, он называется стереоцентром. Например, если к атому углерода прикреплены четыре различные группы, он становится стереоцентром.
Правила приоритета Кан-Ингольд-Прелога являются частью системы описания стереохимии молекулы. Они упорядочивают атомы вокруг стереоцентра стандартным образом. Это позволяет очень четко описать относительное положение этих атомов в молекуле. Проекция Фишера - это упрощенный способ показать стереохимию вокруг стереоцентра.
Визуализация проекции Фишера.
Проекция тетраэдрической молекулы на плоскую поверхность.
Вопросы и ответы
В: Что такое стереохимия?
О: Стереохимия - это изучение того, как молекулы зависят от того, как их атомы расположены в пространстве. Она также известна как 3D-химия, поскольку слово "стерео" означает "трехмерный".
В: Как химики могут использовать стереохимию?
О: Используя стереохимию, химики могут выяснить взаимоотношения между различными молекулами, которые состоят из одних и тех же атомов. Они также могут изучать влияние на физические или биологические свойства, которые эти связи придают молекулам. Когда эти связи влияют на реакционную способность молекул, это называется динамической стереохимией.
В: Что такое изомеры?
О: В химии некоторые молекулы имеют более одного изомера. Это означает, что молекулы могут иметь различные формы, даже если все формы состоят из одних и тех же атомов. Существует два вида изомеров; конституционные изомеры, которые имеют одинаковые атомы, но соединены по-разному, и стереоизомеры, которые имеют одинаковые атомы, соединенные похожим образом, но с разным расположением в пространстве.
В: Что означает хиральность?
О: Хиральность означает, что молекула имеет два зеркальных изображения, которые выглядят почти одинаково, за исключением того, что одно из них является отражением другой молекулы.
В: Как двойные связи и кольцевые структуры влияют на молекулы?
О: Когда молекула имеет двойную связь или кольцевую структуру, ее можно разделить на различные типы изомеров - те, которые имеют химическую структуру, но разные формы из-за различий в расположении в пространстве.
В: Какой диапазон охватывают стереохимические проблемы?
О: Изучение стереохимических проблем охватывает все аспекты органической, неорганической, биологической, физической и супрамолекулярной химии.
