Stereochemija
Stereochemija - tai mokslas apie tai, kokią įtaką molekulėms daro jų atomų išsidėstymas erdvėje. Ji taip pat vadinama 3D chemija, nes žodis stereochemija reiškia trimatę erdvę. Remdamiesi stereochemija, chemikai gali nustatyti skirtingų molekulių, sudarytų iš tų pačių atomų, ryšius. Jie taip pat gali tirti, kokį poveikį fizikinėms ar biologinėms savybėms šie ryšiai daro molekulėms. Kai šie ryšiai turi įtakos molekulių reaktyvumui, tai vadinama dinamine stereochemija.
Chemijoje kai kurios molekulės turi daugiau nei vieną izomerą. Tai reiškia, kad molekulės gali būti skirtingų formų, nors visos formos sudarytos iš tų pačių atomų. Yra dviejų rūšių izonomerai. Konstituciniai izomerai turi tuos pačius atomus, tačiau jie sujungti skirtingai. Stereoizomerai turi tuos pačius atomus, jie sujungti vienodai, tačiau atomai erdvėje išsidėstę skirtingai. Svarbi stereochemijos dalis yra chiralinių molekulių tyrimas. Šios molekulės atrodo beveik identiškos, išskyrus tai, kad viena molekulė yra kitos veidrodinis atvaizdas.
Daugumoje cheminių ryšių molekulės atomai gali laisvai judėti nesuardydami ryšių. Kai molekulė turi dvigubą ryšį arba žiedinę struktūrą, molekulę galima suskirstyti į skirtingus izomerus. Tai molekulės, turinčios tą pačią cheminę struktūrą, bet skirtingas formas.
Stereocheminių problemų tyrimas apima visą organinės, neorganinės, biologinės, fizikinės ir viršmolekulinės chemijos spektrą.
Skirtingi izomerų tipai. Stereochemija yra stereoizomerų tyrimas
Istorija
Louis Pasteur buvo pirmasis žmogus, tyrinėjęs stereochemiją. 1849 m. jis pastebėjo, kad vyno rūgšties druskos, surinktos iš vyno gamybos įrangos, gali suktis plokštumoje poliarizuotoje šviesoje, tačiau druskos iš kitų šaltinių - ne. Ši savybė buvo vienintelis šių dviejų rūšių druskų skirtumas. Tai susiję su optiniu izomerizmu. 1874 m. Jacobus Henricus van 't Hoffas ir Josephas Le Belas nustatė, kad skirtumą lemia tai, jog atomai su anglimi jungiasi tetraedro (keturių paviršių) forma.
Stereochemijos panaudojimas
Stereochemija buvo svarbi sprendžiant talidomido katastrofos problemą septintajame dešimtmetyje. Talidomidas yra vaistas, kuris pirmą kartą buvo pagamintas 1957 m. Vokietijoje. Gydytojai jį naudojo nėščių moterų rytiniam pykinimui gydyti. Vėliau paaiškėjo, kad vaistas sukelia kūdikių apsigimimus. Vienas vaisto izomeras nebuvo pavojingas, tačiau kitas sukėlė rimtą genetinę žalą embrionams. Žmogaus organizme talidomidas patiria racemizaciją: net jei į žmogaus organizmą patenka tik vienas iš dviejų stereoizomerų, organizmas dalį jo pakeičia į kitą. Talidomido katastrofa paskatino vyriausybes atidžiau tirti vaistus. Atrinkti žmonės pirmiausia naujų vaistų vartoja eksperimento (klinikinio tyrimo) metu, o tik po to vaistas pateikiamas viešam vartojimui. Dabar talidomidas vartojamas kaip vaistas nuo raupų. Moterys turi jį vartoti kartu su kontraceptikais, kad išvengtų nėštumo.
Molekulės stereochemijos apibūdinimas
Kai prie atomo kiti atomai gali jungtis daugiau nei vienu būdu, jis vadinamas stereocentru. Pavyzdžiui, jei prie anglies atomo prijungtos keturios skirtingos grupės, jis tampa stereocentru.
Kano-Ingoldo-Prelogo prioriteto taisyklės yra molekulės stereochemijos aprašymo sistemos dalis. Pagal jas atomai aplink stereocentrą išdėstomi standartiniu būdu. Tai leidžia labai aiškiai aprašyti santykinę šių atomų padėtį molekulėje. Fišerio projekcija yra supaprastintas būdas parodyti stereochemiją aplink stereocentrą.
Tetraedrinės molekulės projekcija į plokščią paviršių.
Fišerio projekcijos vizualizavimas.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra stereochemija?
A: Stereochemija - tai mokslas, tiriantis, kaip molekules veikia jų atomų išsidėstymas erdvėje. Ji taip pat vadinama 3D chemija, nes žodis stereochemija reiškia trimatę erdvę.
K: Kaip chemikai gali naudoti stereochemiją?
A: Naudodamiesi stereochemija, chemikai gali nustatyti ryšį tarp skirtingų molekulių, sudarytų iš tų pačių atomų. Jie taip pat gali tirti, kokį poveikį fizikinėms ar biologinėms savybėms šie ryšiai daro molekulėms. Kai šie ryšiai turi įtakos molekulių reaktyvumui, tai vadinama dinamine stereochemija.
K: Kas yra izomerai?
A: Chemijoje kai kurios molekulės turi daugiau nei vieną izomerą. Tai reiškia, kad molekulės gali turėti skirtingas formas, nors visos formos sudarytos iš tų pačių atomų. Yra dviejų rūšių izomerai: konstituciniai izomerai, kurie turi tuos pačius atomus, bet jie sujungti skirtingai, ir stereoizomerai, kurie turi tuos pačius atomus, jie sujungti panašiai, bet skirtingai išsidėstę erdvėje.
K: Ką reiškia chiralinis?
Atsakymas: Chiralinis reiškia, kad molekulė turi du veidrodinius atvaizdus, kurie atrodo beveik identiški, išskyrus tai, kad vienas iš jų yra kitos molekulės atspindys.
K: Kaip dvigubos jungtys ir žiedų struktūros veikia molekules?
A: Kai molekulė turi dvigubą jungtį arba žiedinę struktūrą, ją galima suskirstyti į įvairių tipų izomerus - turinčius cheminę struktūrą, bet skirtingas formas dėl skirtingo išsidėstymo erdvėje.
K: Kokią sritį apima stereocheminės problemos?
A: Stereocheminių problemų tyrimas apima visus organinės, neorganinės, biologinės, fizikinės ir viršmolekulinės chemijos aspektus.
