Головна » Хімія

Явище ізомерії. Близнюки органічного світу

Ізомерами називаються речовини однакового складу (тобто мають однакову сумарну формулу), але які володіють різними фізичними і хімічними властивостями. Якщо ізомери розрізняються порядком зв'язку атомів, говорять про структурну ізомерію (наприклад, цитрат і ізоцитрат). Причиною інших форм ізомерії є різне розташування замісників при подвійному зв'язку або наявність в молекулі хірального центру (В).

Обертання навколо подвійного зв'язку неможливе; тому замісники при атомах, пов'язаних подвійним зв'язком, можуть приймати дві можливі орієнтації. Так, в фумаровій кислоті, проміжного з'єднання цитратного циклу, карбоксильні групи розташовуються по різні сторони від площини подвійних зв'язків (транс-розташування). У ізомерів, малеїнової кислоти, що не зустрічається в обміні речовин, карбоксильні групи розташовані по одну сторону від площини (цис-положення). Ізомери розрізняються по фізичних і хімічних властивостях, наприклад вони мають різні температури плавлення і константи дисоціації. Перехід від одного ізомеру до іншого можливий лише за допомогою хімічних реакцій.

Ізомерія важлива в метаболізмі ліпідів. Так, замісники при подвійних зв'язках в природних жирних кислотах завжди перебувають у цис-положенні. І навпаки, ненасичені інтермедіати при β - окисленні займають транс-положення. Ця обставина ускладнює розщеплення ненасичених жирних кислот. У механізмі зорового сприйняття ключовою реакцією є світлозалежна цис-транс-ізомеризація ретиналя.

 

Конформери

Ізомери, що утворюються за рахунок вільного обертання навколо простих зв'язків, носять назву конформерів. Невеликі молекули можуть приймати в розчині безліч конформацій. У представлених конформерах бурштинова кислота має таке ж розташування атомів, як в фумарової або малеїнової кислотах. Можливе існування обох форм, причому конформація 1 через сильне відштовхування двох СООН - груп є кращою і тому зустрічається частіше. Макромолекули, такі, як білки і нуклеїнові кислоти, мають цілком певні конформациї, стабілізовані завдяки внутрішньомолекулярним взаємодіям.

 

Оптичні ізомери

Ще один вид ізомерії виникає в тому випадку, коли в молекулі є хіральний центр або молекула в цілому є хіральною. Хіральність (від грец. Cheir - рука) служить причиною утворення структур, які не можна поєднати, оскільки вони є дзеркальними зображеннями один одного (дзеркальна ізомерія). Найбільш часта причина хіральних властивостей - присутність асиметричного атома вуглецю, тобто атома з чотирма різними замісниками. У цьому випадку утворюються дві форми (енантіомери) з різною конфігурацією. Найчастіше енантіомери носять назву L-і D- форми. Для вказівки абсолютної конфігурації асиметричного атома користуються R / S- номенклатурою.

Енантіомери мають дуже близькі хімічні властивості. Основна відмінність між ними полягає в тому, що вони обертають площину поляризованого світла в протилежних напрямках (оптична активність). Це справедливо і щодо молочної кислоти. Правообертаюча L-молочна кислота зустрічається в м'язах і крові тварин, а продукуюча мікроорганізмами D-форма може бути виявлена, наприклад, в молочних продуктах. Сполуки, що мають хіральні центри, часто зображують з допомогою фішеровських проекцій.

 

Реакція, що каталізується аконітазою

Як правило, ферментативні реакції протікають стереоспецифічно. У разі хіральних субстратів ферменти використовують тільки один з енантіомерів, а кінцевий продукт реакції найчастіше також буває стерічно однорідний. Аконітаза (аконітат - гідратаза) каталізує перетворення цитрату в структурний ізомер ізоцитрат. Хоча лимонна кислота не відноситься до хіральних сполук, в даному випадку в якості кінцевого продукту реакції утворюється тільки одна з чотирьох можливих ізомерних форм, 2R, 3S- ізолимонна кислота. Удавана асиметрія молекули цитрату пов'язана з тим, що проміжний продукт реакції, ненасичена трикарбонова аконітова кислота, вступає в реакцію тільки в цис-формі. Транс-аконітова кислота зустрічається в деяких рослинах.



ЗАВАНТАЖИТИ ПРЕЗЕНТАЦІЮ


Презентації на схожу тему:
Всього коментарів: 0
Имя *:
Email *:
Код *: