Olarak organik kimya , bahsettiğimiz izomerizm iki zaman moleküller aynı olan ham formül var ama farklı yapısal ya da stereo kimyasal formülleri . İzomerler olarak adlandırılan bu moleküller, farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklere sahip olabilir.
Terimi izomerizm gelen Yunan ίσος ( isos = özdeş) ve μερος ( meros = bölümü).
Anayasal izomerizm (düzlem izomerizmi) ve konfigürasyonel izomerizm ( stereoizomerizm ) dahil olmak üzere farklı izomerizm türleri vardır .
İzomeri ilk fark edildi 1827 zaman, Friedrich Wöhler hazırlanan izosiyanik asit (HN = C = O) ve belirtilen bu element bileşimi ile aynı olsa da fulminik asit (hazırlanabilir H -CNO, Justus von Liebig önceki yıl), bu maddelerin kimyasal özellikleri kökten farklıdır. Bu keşif, bir maddenin özelliklerinin tamamen ham formülüyle belirlendiğine inanılan zamanın teorileriyle çelişiyordu.
Terimi "izomer" (ya da daha kesin olarak "izomerik organları" ) İsveçli kimyager tarafından önerilmiştir Jöns Jakob Berzelius içinde 1830
Moleküller aynı moleküler formüle sahipse, ancak formüller farklı gelişmiş ve yarı gelişmiş olduğunda anayasa izomerizminden (veya düzlemsel izomerizm veya yapısal izomerizmden) bahsedilir . Bu nedenle atom dizilimleri bakımından farklılık gösterirler.
Zincir (veya omurga) izomerizmi, karbon zincirlerinde farklılık gösteren izomerleri ifade eder .
Örnek: C 4 H 10
butane méthylpropane (isobutane) CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 | CH3Fonksiyon pozisyonu izomerizmi, fonksiyonel bir grubun karbon zincirinin farklı karbonlarına yerleştirildiği izomerleri nitelendirir, bu da omurganın içinde hareket eden fonksiyon olduğu anlamına gelir. Örnek: C 3 H 8 O
propan-1-ol propan-2-ol CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 | | OH OHBazı kimyasal reaksiyonlar, bir konumsal izomerden diğerine geçişe izin verir, bunlara yeniden düzenleme reaksiyonları denir . Örneğin, antrakinon türevleri , para-ana-kuinoide ışıkla indüklenmiş tersinir dönüşümleri ile bilinir. Bu fenomen, trans formdan ana forma geçiş sırasında bir atomun veya atom grubunun göçünü içerir .
Fonksiyonel izomerizm, fonksiyonel grupları farklı ve dolayısıyla farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip izomerleri karakterize eder . Bu izomerler, "işlevsel" izomerler olarak adlandırılır.
Örnek: C 2 H 6 O
éthanol méthoxyméthane CH3-CH2-OH CH3-O-CH3Doymamışlık İzomeri olan izomerleri karakterize doymamışlık farklıdır.
Örnek: C 3 H 6
propène cyclopropane CH2=CH-CH3 H2C——CH2 \ / CH2Stereoizomerizm, uzaydaki düzenleme izomerlerini, yani aynı yapıya sahip molekülleri (aynı yarı gelişmiş formüle sahiptirler ), ancak atomların uzaysal organizasyonunun farklı olduğunu belirtir. Özellikle Cram gösterimi , stereoizomerleri (veya stereomerleri) ayırt etmeyi mümkün kılar.
Yalnızca tek bağlar etrafındaki dönüşlerle farklılık gösteren konformasyonel stereoizomerler ile iki büyük gruba ayrılan konfigürasyonel stereoizomerler arasında bir ayrım yapılır: enantiyomerler ve diastereomerler.
Bu izomerler aynı yapısal formüle sahiptir. Yalnızca tek bir bağ (sigma bağı) etrafında, kopmadan dönerek ayırt edilirler. Örneğin bütan (C 4 H 10) üç konformere sahiptir.
AtropoizomerizmBu izomerler aynı yapısal formüle sahiptir. Tek bir bağ (sigma bağı) etrafındaki aktivasyon bariyeri , birbirinin enantiyomeri olan iki atropoizomerin her birini karakterize edebilmemiz için yeterli olduğunda atropoizomerizmden söz ediyoruz . Katalizde asimetrik olarak yaygın olarak kullanılan izomerik form tipik olarak orto içinde ikame edilmiş bifenillerde gözlenir .
Olarak da bilinir optik izomerler , enantiomerler birbirlerine ayna ve üst üste olamaz, iki molekülün: bunlar aslında sergileyen kiralite ( dekstrorotari veya levorotaton ). Bu nedenle birbirlerine göre simetriktirler, simetri düzlemi aynadır. Kiralitenin en somut örneği, sol elde üst üste bindirilemeyen sağ eldir.
Farklı enantiomerler ile adlandırılırlar Cahn-Ingold-Prelog ( UIPAC ) kuralları belirtmek mutlak konfigürasyonu arasında stereojenik merkezler kullanılarak tanımlayıcıları R ve S,
Tıpta klinik etkinliğe sahip enantiyomer örnekleri:
Diastereomerler (olarak yazılır diastereoizomerler ), enantiomerler olmayan stereoizomerlerdir konfigürasyonu vardır.
İlginç bir durum, bir mezo izomer , çift sayıda asimetrik karbon atomuna ve bir iç simetri düzlemine sahip bir stereoizomerdir (aynadaki görüntüsü üzerine bindirilmiştir), aşiraldir.
Z ve E konfigürasyonlarının geometrik diastereoizomerizmiBir her iki tarafında olduğunda, çift bağ olmak üzere iki farklı grup bulunmaktadır, iki konfigürasyonu vardır , Z ve E . Aslında, çift bağın etrafında serbest dönüş nedeniyle varlığı sayesinde, mümkün değildir π bağı iki olası konfigürasyonlara sahip bir düzlemsel molekülünde Bu sonuçlar.
CIP konvansiyonuna (Cahn, Ingold, Prelog) göre öncelik sırasını kullanarak iki izomerizmi şu şekilde tanımlarız:
Tarihsel olarak, bu tip izomerizm , ikame edicilerin önceliğinin sterik engellemeleri ile tanımlandığı cis-trans izomerizmine tam olarak karşılık gelmez . Bu hatalı yazışmanın tipik bir örneği, aynı zamanda (E) -2-klorobut-2-en olan cis-2-klorobut-2-en'inkidir.
Örnek: 3-aminobut-2-enoik asit, tersi. Öncelikler COOH> H ve NH 2'dir> CH 3. İlk durumda, bu nedenle, düzlemin aynı tarafında öncelik gruplarına sahibiz: bu nedenle (Z) -3-aminobut-2-enoik asidin temsilidir. Tersine, ikinci temsilde, öncelik grupları zıttır: temsil edilen molekül bu nedenle (E) -3-aminobut-2-enoik asittir.
Genel olarak, Z konfigürasyonları daha nadirdir, çünkü öncelik grupları (genellikle en büyüğü) sterik engelleri nedeniyle istikrarsızlaştırılır . Ancak belirli konfigürasyonlar, özellikle şelasyon yoluyla stabilize edilebilir . Bir E izomerini fotoizomerleştirme yoluyla bir Z izomerine (veya tersi) dönüştürmek de mümkündür .
Not: Bir çift bağın varlığından dolayı diastereoizomerizm durumunda, cis ve trans terimleri daha az kullanılır, bu da önceliklerini hesaba katmadan grupların göreceli konumlarını nitelendirir. Örneğin, konfigürasyon resimde E düşük olduğu dikkate alındığında olacak H olan trans arasında CH 3Ve bu , H olan cis arasında NH 2.
InvertomerizmÇok daha nadir görülen başka bir geometrik diastereoizomerizm, nitrojen gibi atomların ters çevrilmesi invertomerleri karakterize etmek için yeterince bloke edildiğinde ortaya çıkar.
Endo-exo izomerizmiİkame edicilere sahip polisiklik sistemlerde çok mevcut olan bu tip diastereoizomerizm, bir ikame edici polisiklik dala göre en yakın veya en uzak iki pozisyon alabildiğinde meydana gelir - örneğin tropanole bakınız .
Epimeriaİki epimer, sadece tek bir mutlak konfigürasyonu ile birbirinden farklıdır , asimetrik karbon örneğin D arasında olduğu gibi, manoz ve D glikoz ya da D-glikoz ve D-arasında galaktoz .
AnomerizmBu, karbon 1 oses için özel bir epimetri durumudur. Özellikle α ve β konvansiyonunu açıklamayı mümkün kılar. Karbon 1'in hidroksil fonksiyonu düzlemin altındaysa (Haworth temsili), ose α (alfa), oysa karbon 1'in hidroksili düzlemin üzerindeyse, ose'nin β (beta) olduğu söylenir.
Örnek: α-glikoz: görüntüde karbon 1 sağdadır ve hidroksil işlevi ne üstte ne de altta (α veya β olmasını seçmek gerekir).
Bu isimlendirme, disakkaritlerde ve polisakkaritlerde büzülen kimyasal bağları tanımlamak için çok önemlidir.
Örnek: sükroz (α-D-glikopiranosil (1 → 2) β-D-fruktofurannoside), α1-2'ye bağlı α-glikoz ve β-fruktozdan oluşan bir disakarittir.
Diğer çeşitlerAynı bağlantı zincirine sahip, iki veya daha fazla kiralite merkezi (dört farklı ikame edici taşıyan atomlar) içeren ve enantiyomer olmayan iki izomerik molekül arasında diastereoizometri vardır. Örnek: (R) - (S) ve (R) - (R) form arasında tartarik asit diastereomerleri ve farklı fiziksel özelliklere sahiptir.