ЛЕКЦИЯ 3
Completion requirements
View
Go through the activity to the end
Receive a grade
You have earned 0 point(s) out of 0 point(s) thus far.
По каким признакам определяется хиральность молекул?
К признакам хиральности соединений относится наличие в молекулах:
-
центра хиральности,
-
оси хиральности,
-
плоскости хиральности,
-
спиральной хиральности.
Центр хиральности
Центром хиральности молекулы служит атом, связанный с четырьмя различными заместителями (в качестве заместителя может выступать атомная орбиталь с неподеленной парой электронов). Такой атом называется асимметрическим или хиральным.
Например, в виде двух энантиомеров (оптических антиподов) существует бутанол-2, в молекуле которого тетракоординированный sp3-атом С(2) является асимметрическим (обозначается С*):
Кроме асимметрического атома углерода роль центра хиральности могут выполнять тетракоординированные атомы азота, фосфора, кремния, серы и некоторых других элементов,
а также трёхкоординированные атомы серы (в сульфоксидах), фосфора (в фосфинах) и азота (в жестких каркасных конструкциях).
Важным условием существования индивидуальных энантиомеров является их конфигурационная устойчивость.
Например, для соединений азота с тремя различными заместителями возможна энантиомерия:
Однако в этом случае неподелённая электронная пара как заместитель не обеспечивает существование индивидуальных энантиомеров вследствие их лёгкого взаимопревращения, т.е. конфигурационной неустойчивости.
Пирамидальная инверсия энантиомеров осуществляется с частотой
примерно 1011 раз в секунду.
- Поэтому такие соединения (RR'R''N, RR'R''C:¯) существуют в виде оптически неактивной рацемической смеси.
Следует отметить, что наличие асимметрического атома (центра хиральности) не является необходимым и достаточным условием хиральности молекулы в целом. Известны хиральные соединения без асимметрических атомов (см. ниже). Существуют ахиральные соединения, имеющие два (и более) асимметрических атома, тождественных по имеющимся заместителям.
Ось хиральности
Хиральность характерна для соединений, молекулы которых не содержат асимметрических атомов, но имеют ось хиральности.
Осевой хиральностью обладают:
-
кумулированные диены (дизамещённые аллены):
Для просмотра виртуальной модели щелкните картинку:
(для просмотра 3D-объектов необходим VRML-player)
Управлять 3D-моделью в Cortona3D Viewer можно мышью при нажатой кнопке 
- пространственно затруднённые бифенилы
-
производные спироуглеводородов
-
производные циклоалканов с экзоциклической двойной связью
Плоскость хиральности
Хиральными являются соединения, в молекулах которых отсутствуют асимметрические атомы и оси хиральности, но существует плоскостная (планарная) хиральность.
Примером таких соединений служит транс-циклооктен:
В этих соединениях плоскостью хиральности является плоский фрагмент молекулы, образованный σ-связями двух sp2 -атомов углерода.
Спиральная хиральность
Хиральность проявляют соединения, не имеющие хиральных атомов, осей или плоскостей хиральности, но обладающие спиральной хиральностью.
К таким соединениям относится гептагелицен, в молекуле которого конденсированные бензольные кольца не могут расположиться в одной плоскости и образуют витки лево- или правозакрученной спирали:
(+) гептагелицен---------------------(–) гептагелицен
Спиральная хиральность характерна для природных белков, нуклеиновых кислот и некоторых полисахаридов (амилоза).
