Номенклатура оптических изомеров

В номенклатуре наряду с названием соединения указывают также конфигурацию и направление вращения плоскости поляризованного света. Последнее обозначают знаком (+) для правовращающего изомера или знаком (—) для левовращающего изомера.

Для обозначения конфигурации оптических изомеров существу­ют D,L- и R,S-стереохимические системы.

D,L-система обозначения конфигурации. Установить абсолютную конфигурацию молекул оказалось для химиков довольно сложной за­дачей. Впервые это удалось лишь в 1951 г методом рентгеноструктурного анализа. До этого времени конфигурацию оптических изомеров устанавливали методом сравнения со специально выбранным стандарт­ным веществом. Такая конфигурация получила название относитель­ной. В 1906 г. русским ученым М.А. Розановым в качестве стандарта для установления относительной конфигурации был предложен гли­цериновый альдегид.

Для правовращающего изомера выбрали формулу Фишера, в ко­торой гидроксильная группа у хирального атома углерода находится справа, а для левоврашаюшего — слева. Конфигурация правовраща­ющего изомера обозначается буквой D, а левоврашаюшего — L.

С использованием в качестве эталона сравнения глицеринового альдегида была разработана D,L-система стереохимической класси­фикации хиральных соединений, т. е. отнесения соединений соответ­ственно к D- или к L- стереохимическому ряду.

D,L-система главным образом применяется в ряду многоатомных спиртов, гилроксн-, аминокислот и углеводов:

Для соединений с несколькими асимметрическими атомами угле­рода. таких как α-гидроксикислоты, α-аминокислоты, винные кис­лоты. конфигурацию условно определяют по верхнему асимметричес­кому атому углерода (по гидроксикислотному ключу), в то время как в молекуле углеводов конфигурацию устанавливают (условно) по ниж­нему асимметрическому атому углерода.

R,S-снстема обозначения конфигурации.D,L-система оказалась практически неприемлемой для соединений мало похожих на глице­риновый альдегид. Поэтому Р. Каном, К. Ингольдом и В. Прелогом была предложена R,S -система обозначения абсолютной конфигура­ции оптических изомеров. R,S-система построена на определении старшинства заместителей у хирального центра.

Старшинство заместителей определяется величинами атомных номеров элементов. Чем больше атомный номер, тем старше заместитель. Например, в молекуле бромйодхлорметана старшинство замес­тителей уменьшается в ряду:

После установления старшинства заместителей модель молекулы ориентируют так, чтобы заместитель с наименьшим порядковым но­мером был направлен в сторону, противоположную глазу наблюдате­ля. Если старшинство трех остальных заместителей убывает по направ­лению часовой стрелки, то молекула имеет конфигурацию, обознача­емую буквой R (от лат. rectus — правый), а если старшинство замести­телей убывает против часовой стрелки, конфигурацию обозначают буквой S (от лат. sinister—левый).

Рацематы. Смесь равных количеств энантиомеров оптически не­активна, ее называют рацемической смесью (рацематом). Рацематы отличаются от индивидуальных энантиомеров физическими свойства­ми, они могут иметь различную температуру плавления, раствори­мость; отличаются спектральными характеристиками.

На практике чаще приходится сталкиваться не с индивидуаль­ными энантиомерами, а рацематами, которые образуются в резуль­тате химических реакций, протекающих с образованием хиральных молекул.

Для разделения рацематов на энантиомеры пользуются тремя ме­тодами:

1.Механический метод. В результате кристаллизации некоторых оптически активных соединений могут образовываться две формы кри­сталлов, похожих друг на друга как предмет и его зеркальное отобра­жение. Их можно отделить под микроскопом препаративной иглой (механически).

2.Биохимический метод основан на том, что определенные виды микроорганизмов предпочитают одну из энантиомерных форм и по­едают ее, вторая остается и может быть легко выделена.

3.Химический метод. В основе химического метода лежит пере­вод энантиомеров при помощи оптически активных реагентов в диа­стереомеры, которые уже отличаются друг от друга по физическим свойствам. Диастереомеры гораздо легче разделить.