Ізомерія – це існування молекул з однаковими сумарними формулами (брутто-формули), але з різною будовою або різним розташуванням атомів в просторі.

Хімічні та фізичні властивості ізомерних речовин різняться.

Види ізомерії.

Структурна ізомерія. Цей вид ізомерії зумовлений різним взаємним розташуванням атомів в молекулах.

Види структурної ізомерії:

1. Ізомерія карбонового скелету, обумовлена ​​різним порядком зв’язку атомів, що утворюють скелет молекули органічної сполуки

2. Ізомерія положення, обумовлена ​​різним положенням однакових замісників або функціональних груп при однаковому карбоновому ланцюгу

3. Таутомерія (раніше називали десмотропія), що викликається зміною положення одного з атомів гідрогену, що призводить до перетворень двох структурних ізомерів один в одного. Наприклад, відповідно до оборотної реакції

CH₃-CO-CH₂-COOC₂H₅ ⇄ CH₃-C(OH)=CH-COOC₂H₅

або

4. Просторова ізомерія (стереоізомерія). Цей вид ізомерії зумовлений різним просторовим розташуванням атомів при однаковому порядку їх зв’язування.

Найбільш поширені для органічних сполук два типи стереоізомерії:

• геометрична ізомерія;
• оптична ізомерія.

4.1. Геометрична ізомерія (або цис-транс-ізомерія) характерна для ненасичених органічних сполук. Подвійний зв’язок в таких сполуках не допускає вільного обертання навколо зв’язку карбон-карбон (при одинарному зв’язку C-C таке обертання існує). цис-Форма відрізняється тим, що два заступники X в молекулі розташовані по одну сторону площини подвійного зв’язку, а в транс-формі вони знаходяться на різних сторонах, наприклад:

4.2. Оптична ізомерія зумовлена ​​наявністю асиметричного атома карбону C* (хіральний центр), тобто атома карбону, пов’язаного з чотирма різними замісниками. Всі молекули, які містять асиметричний атом карбону, оптично активні.

Оптична активність проявляється в тому, що розчини оптично активних сполук обертають площину поляризованого світла.

Речовини з асиметричним атомом карбону існують у вигляді двох оптичних (дзеркальних) ізомерів, один з яких називається правообертальний, інший – лівообертальний. Конфігурацію правообертального ізомеру позначають символом D, а лівообертального ізомеру – символом L. Обидва дзеркальних ізомери називають також оптичні антиподи.

Віднесення ізомерів до D- або L-ряду проводиться шляхом порівняння з конфігурацією еталона; за еталон обрано правообертальний (+)-гліцероловий альдегід для D-ряду і лівообертальний (-)-гліцероловий альдегід для L-ряду (знаки (+) і (–) вказують на напрямок обертання площини поляризації світла):

Сполуки з конфігурацією еталона D-ряду відносять до цього ряду (аналогічно і для L-ряду) незалежно від напрямку обертання площини поляризації світла розчином даної речовини.

Наприклад, винна кислота, що отримується з D(+)-гліцеролового альдегіду, виявляється лівообертальною, тобто D(-)-винною кислотою.

Суміші рівних кількостей оптичних антиподів, напрямки обертання яких взаємно протилежні, називають рацемати. Зазвичай при синтезах отримують рацемати, наприклад виноградну, або DL-винну кислоту, які можна розділити на оптично активні ізомери різними способами.

Кількість оптичних ізомерів у випадку декількох асиметричних атомів дорівнює 2ⁿ, n – кількість асиметричних атомів карбону в молекулі.

За рекомендаціями IUPAC оптичні антиподи позначають символ лами R (правообертальні) і S (лівообертальні). Ці позначення засновані не на порівнянні будови з еталоном, а на правилах, які враховують послідовне і просторове розташування чотирьох замісників C – асиметричного атома карбону.

Більш докладно Оптична R-, S-номенклатура.

Оптична активність може спостерігатися і тоді, коли в молекулах речовини немає асиметричних атомів, але вони в цілому асиметричні (не мають площині або інших елементів симетрії). Такий випадок оптичної активності називається молекулярна асиметрія.

---