naprijed »

Jedna zanimljiva skica koju sam napravio davno, radi se o izomeriji kod organskih spojeva.

Konstitucijski izomeri su oni koji imaju istu molekulsku formulu, ali su redoslijed, vrste veza i raspored dijelova u molekula drugačiji.

Stereoizomeri su oni koji se međusobno razlikuju samo rasporedom atoma ili skupina atoma u prostoru.

Konformacijski izomeri se razlikuju po rasporedu atoma ili skupina u prostoru, pri čemu se mogu prevesti jedan u drogog rotacijom oko jednostrukih kovalentnih veza.

Konfiguracijski izomeri se razlikuju po rasporedu atoma ili skupina u prostoru, ali pri tome se ne uzimaju u obzir različiti rasporedi nastali rotacijom oko jednostrukih veza; takvi izomeri mogu biti dijastereoizomeri ili enantiomeri.

Dijastereoizomeri su oni stereoizomeri koji se ne odnose kao predmet i njegova zrcalna slika. Ovdje spadaju cis-trans izomeri koji se razlikuju u rasporedu atoma s obzirom na određenu ravninu koja je zajednička za oba izomera.

Enantiomeri pak su izomeri koji se međusobno odnose kao predmet i slika u zrcalu, koji se ne mogu preklopiti.

Zanimljiva tema, mogli bi postepeno stavljati primjere za svaku vrstu izomera. Evo primjer konstitucijskih (strukturnih) izomera:

      

Lijevo je prikazan propan-2-ol, dok se desno nalazi propan-1-ol. I jedna i druga molekula imaju istu formulu (C₃H₈O), ali im se struktura razlikuje, pošto je u prvom slučaju -OH skupina vezana na središnji ugljikov atom, dok je u drugom slučaju -OH skupina vezana na krajnji ugljikov atom. Uz to, s obzirom da je u slučaju propan-2-ola, -OH skupina vezana na sekundarni ugljikov atom (ugljik koji je spojen s još dva ugljikova atoma), radi se o sekundarnom alkoholu. U slučaju propan-1-ola, -OH skupina je vezana na primarni ugljikov atom (ugljik koji je spojen samo s još jednim ugljikovim atomom), pa se zato radi o primarnom alkoholu.

Broj mogućih konstitucijskih izomera raste porastom broja ugljikovih atoma u molekuli. Uzmimo kao primjer brojeve konstitucijskih izomera kod alkana:

N(C)    broj izomera
           
 1            1
 2            1
 3            1
 4            2
 5            3
 6            5
 7            9
 8            18
 9            35
 10          75
 20          366379
 30          4111846763

Meni su oduvijek ovi brojevi bili fascinantni, pošto jasno predočuju koliko je organska kemija zapravo velika i koliko velik broj različitih izomera postoji, već kod molekula sa "samo" 30 ugljikovih atoma.

Evo i primjera pojedinih skupina izomera.


(klik na sliku za veci prikaz)

Ova tvoja podjela se malo razlikuje od moje, ali isto se čini u redu. Ja sam si onako sve poredao jer mi je tako bilo najlakše za naučiti.

Najlakše je učiti prema primjeru uz definicije, lakše se nauči.  Bilo bi zanimljivo to složiti u skicu, mislim da bi bila složenija po samoj podjeli.  

Zapravo, ti si još naveo podvrste konstitucijskih izomera i konfiguracijskih, s tim da si uz one moje naveo još i geometrijske. Makar, nisu li geometrijski zapravo cis-trans izomeri? Ja bi ih recimo prema tome prije stavio u dijastereoizomere.

Još jedno pitanje, nama su govorili da dijastereoizomeri nisu optički izomeri jer nemaju zrcalnu sliku.

Zapravo, ti si još naveo podvrste konstitucijskih izomera i konfiguracijskih, s tim da si uz one moje naveo još i geometrijske. Makar, nisu li geometrijski zapravo cis-trans izomeri? Ja bi ih recimo prema tome prije stavio u dijastereoizomere.

Još jedno pitanje, nama su govorili da dijastereoizomeri nisu optički izomeri jer nemaju zrcalnu sliku.

Ovako, malo je teško shvatiti, zato što je nepregledno. Prema ovim slikama konfiguracijski izomeri dijele se na geometrijske i optičke izomere. Optički izomeri su podijeljeni na dijastereoizomere i enantiomere.

Dijastereoizomeri su optički aktivni, ne odnose se kao predmet i slika u zrcalu, zato nisu enantiomeri, ali su optički aktivni. Sjeti se monosaharida, svi su (osim ketotrioze) kiralni spojevi jer imaju jedan ili više asimetrično supstituiranih atoma ugljika.
Npr. D-(+)-glukoza zaokreće ravninu polarizirane svijetlosti u smjeru kazaljke na satu(+), a D znači da ima D-konfiguraciju, koja je svojstvena svim šećerima koji su važni za prehranu ljudi.

P.S. Nabavio sam 2 polarizatora, pa će valjda biti i slika.  

Ovako, malo je teško shvatiti, zato što je nepregledno. Prema ovim slikama konfiguracijski izomeri dijele se na geometrijske i optičke izomere. Optički izomeri su podijeljeni na dijastereoizomere i enantiomere.

Dijastereoizomeri su optički aktivni, ne odnose se kao predmet i slika u zrcalu, zato nisu enantiomeri, ali su optički aktivni.

Jasno. Mi smo učili nešto kraći oblik podjele, pa me zato zbunilo. Sve cis-trans izomere strpali smo u dijastereoizomere (kod nas su se kao primjeri povlačili cis-but-2-en i trans-but-2-en), ali ako sam dobro shvatio, oni mogu biti optički aktivni, ali i ne moraju. Ako jesu optički aktivni, onda spadaju u dijastereoizomere, a ako nisu optički aktivni, onda spadaju u geometrijske izomere.

Cis - trans izomeri su geometrijski konfiguracijski izomeri, a koliko je meni poznato oni nisu optički aktivni. Mislim da nisi shvatio na koju foru ide ova shema sa slikama.

U shemi su prikazani pojedine skupine izomera.
konfiguracijski izomeri --> optički izomeri --> enantiomeri

Meni je takav način pomogao da razvrstam primjere po skupinama izomera.

 

Primjer je 2-hidroksipropanska kiselina (mliječna kiselina).

Cis - trans izomeri su geometrijski konfiguracijski izomeri, a koliko je meni poznato oni nisu optički aktivni. Mislim da nisi shvatio na koju foru ide ova shema sa slikama.

U shemi su prikazani pojedine skupine izomera.
konfiguracijski izomeri --> optički izomeri --> enantiomeri

Čini se da smo učili stvari po različitim knjigama, pa bi valjalo dodatno provjeriti. U knjizi po kojoj smo mi prvi put došli u kontakt s podjelom izomera (mislim da Temelji organske kemije, ne sjećam se autora), cis-trans su jasno bili svrstani u dijastereoizomere i više o tome nije bilo riječi, tako da smo svi uzeli to zdravo za gotovo. Makar mislim da je tome kod nas općenito posvećeno premalo pažnje i onda se čovjek lako zbuni.

Ja sam provjeravao po knjizi Dragana Amića - Organska kemija(za studente agronomske struke). Piše da su cis-trans izomeri podgrupa konfiguracijskih izomera, a kod alkena je moguća je zato što nema slobodne rotacije oko dvostrukih veza. Ali ne spominje se nikakva optička aktivnost, što po meni niti nije moguće za ove spojeve, zato što nisu kiralni.

Bit će uskoro jedan zanimljiv video o optičkim svojstvima monosaharida, usporediti ću uzorke D-(+)-glukoze i D-(-)-fruktoze. 

According to IUPAC the term "geometric isomerism" is an obsolete synonym of "cis-trans isomerism" and its use is strongly discouraged. Sometimes the term "geometric isomerism" has been used as a synonym of stereoisomerism, i.e. optical isomers being considered to be geometric isomers. This, however, is not consistent with current standard chemical nomenclature. The exact term for stereoisomers that are not optical isomers is diastereomers.

Zapravo ove slike iznad vjerojatno su napravljene po zastarjeloj podjeli izomerije. Dodatno, pojam optičke aktivnosti unosi dodatnu mogućnost za zabunu u cijelu podjelu. Dobro je znati čim detaljniju podjelu, ali pretjerivanje u tome može stvoriti probleme. Mislim da je dovoljno znati da se konfiguracijski dijele na one koji se odnose kao zrcalna slika (enantiomeri) i oni koji se ne odnose kao zrcalna slika (dijastereoizomeri). Pri tome su cis-trans izomeri ono što su nekad bili geometrijski izomeri, a sami pripadaju u grupu dijastereoizomera. Što se optičke aktivnosti tiče, to je najbolje proučavati odvojeno. Pokušavam stvari tako formulirati da su čim kraće i jednostavnije za shvatiti, jer probaj se staviti u položaj nekog tko ne zna još ništa o izomeriji. Vjerojatno bi bio prilično zbunjen svime ovime...

Kako misliš uraditi pokus?

Te slike sam ja radio.  
Meni je zapravo sigurnija ova podjela što sam napravio, zato što ne mogu pogriješiti. Mislim da su odvojili geometrijske od optičkih, zato što nisam pronašao podatak da se cis-trans izomeri odnosno kao da se odnose kao predmet i slika tog predmeta u zrcalu, što nije niti moguće.
Pokušati ću napraviti eksperiment kao što je odrađen ovaj sa karvonom.  Trebalo bi funkcionirati.  

Mislim da su odvojili geometrijske od optičkih, zato što nisam pronašao podatak da se cis-trans izomeri odnosno kao da se odnose kao predmet i slika tog predmeta u zrcalu, što nije niti moguće.

Da, zbog toga su geometrijski, odnosno cis-trans izomeri i svrstani u dijastereoizomere, pošto se ne odnose kao predmet i slika predmeta u zrcalu.

Pokus izgleda zanimljivo.

Prema meni oni ne bi trebali spadati u dijastereoizomere, zato što nisu optički aktivni. Mislim da je vrijeme da počnem štedjeti za Pine-ovu Organsku kemiju. 

Malo sam se pozabavio ovom tematikom - provjerio sam u Pine-ovoj Organskoj kemiji i podjela koju je Tangent objavio u prvom postu, odgovara onome što objašnjava i Pine. Objašnjenja koja su navedena u prvom postu također su u redu. Za srednjoškolsku razinu, mislim da je to i dovoljno znanja.

Jedna napomena - znao sam vidjeti da se negdje konformacijski izomeri svrstavaju zapravo u dijastereoizomere, što mi je čudno, jer čemu uopće onda navođenje stereoizomera i dijastereoizomera kao podskupina konfiguracijskih izomera (u tom slučaju, stereoizomeri i dijastereoizomeri bili bi zapravo direktne podskupine stereoizomera). S tim se očito ne slaže ni Pine koji veli "Oni stereoizomeri koji pri sobnoj temperaturi lako prelaze u druge stereoizomere rotacijom oko jednostrukih veza, nazivaju se konformacijskim stereoizomerima. Stereoizomeri koji u normalnim uvjetima teško prelaze u druge, pa se zato mogu izolirati, nazivaju se konfiguracijskim stereoizomerima."

E, sad, koliko vidim, ono oko čega se ovdje zapelo je povezanost optičke aktivnosti s pojedinom vrstom izomera. Izbacimo na moment optičku aktivnost iz priče i uzmimo prvenstveno definicije koje su navedene u prvom postu - 1) Enantiomeri su izomeri koji se međusobno odnose kao predmet i slika u zrcalu, koji se ne mogu preklopiti i 2) Dijastereoizomeri su izomeri koji se međusobno ne odnose kao predmet i slika u zrcalu. Prema navedenoj definiciji, cis-trans (prema Pine-u, isto što i geometrijski) bi se mogli svrstati u dijastereoizomere (s obzirom da jesu stereoizomeri, ali nisu enantiomeri) i pretpostavljam da to je razlog zašto se u brojnoj literaturi i svrstavaju u tu skupinu.

Za sad se slažem s Tangentom, da je bolje optičku aktivnost proučavati odvojeno. U svakom slučaju, u vezi ove teme ću se dodatno raspitati, a rasprava stoji i dalje otvorena.

To posve razumijem, ali me je zbunilo to što eantiomeri i dijastereoizomeri, spadaju u skupinu optičkih (konfiguracijskih) izomera, zbog tih kiralnih svojstava i optičke aktivnosti. Pa mi je logičnije staviti cis-trans izomere staviti u posebnu grupu, kao što sam naveo geometrijski izomeri.
Konformacijske izomere nikada ne bih svrstao u dijastereoizomere.


(klik na sliku za veci prikaz)

To posve razumijem, ali me je zbunilo to što eantiomeri i dijastereoizomeri, spadaju u skupinu optičkih (konfiguracijskih) izomera, zbog tih kiralnih svojstava i optičke aktivnosti. Pa mi je logičnije staviti cis-trans izomere staviti u posebnu grupu, kao što sam naveo geometrijski izomeri.
Konformacijske izomere nikada ne bih svrstao u dijastereoizomere.

Da, ali stvar je u tome da konfiguracijski izomeri nisu definirani kao optički izomeri, nego kao "stereoizomeri koji u normalnim uvjetima teško prelaze u druge, pa se zato mogu izolirati". Prema tome, u konfiguracijske izomere spada sve ono što ne spada u konformacijske izomere (koji su "oni stereoizomeri koji pri sobnoj temperaturi lako prelaze u druge stereoizomere rotacijom oko jednostrukih veza").

Usput, ovaj novi prikaz koji si stavio je puno pregledniji od onih prijašnjih, tako da sam stavio taj umjesto onih pojedinačnih, pošto je sve u vezi tvoje podjele zapravo sadržano na ovom novom prikazu.

Pa, znam to.  
To su zapravo dva ''različita'' načina podjele izomera, koliko vidim točna su oba dva.  
Posudio sam knjigu o nomenklaturi organskih spojeva i sada sam se razočarao. Pola primjera u knjizi su napisati sa ''starom'' nomenklaturom, a knjiga je izdana 2004. godine. I još sam posudio Praktikum preparativne organske kemije, sadrži stvarno mnogo dobro opisanih sintezi.  

Pola primjera u knjizi su napisati sa ''starom'' nomenklaturom, a knjiga je izdana 2004. godine. I još sam posudio Praktikum preparativne organske kemije, sadrži stvarno mnogo dobro opisanih sintezi.  

Da, to je nažalost čest slučaj kod literature na našem jeziku. Ja se još uvijek odvikavam anionske nomenklature, makar se meni osobno više sviđala.