Stereochemia

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Stereochemia - dział chemii zajmujący się badaniem trójwymiarowej struktury cząsteczek i jej wpływem na własności tych cząsteczek.

Stereochemia zajmuje się czterema podstawowymi zagadnieniami:

  • teoretyczną możliwością występowania i praktyczną analizą izomerii optycznej i geometrycznej związków chemicznych,
  • wyjaśnianiem i analizowaniem mechanizmów reakcji chemicznych prowadzących do zmian w trójwymiarowej strukturze cząsteczek,
  • syntezą asymetryczną, czyli praktycznymi sposobami otrzymywania pożądanych izomerów geometrycznych i optycznych,
  • badaniem wpływu struktury trójwymiarowej cząsteczek na ich własności fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Stereochemia węglowodorów[edytuj | edytuj kod]

Budowa przestrzenna węglowodorów opiera się na kilku prostych regułach:

  • Podstawniki atomów węgla tworzącego cztery pojedyncze wiązania chemiczne są ułożone w narożach czworościanu (hipoteza van't Hoffa i le Bela). Jedną z konsekwencji tej reguły jest niepłaskość pierścienia cykloheksanu.
  • Podstawniki atomów węgla tworzących wiązanie podwójne leżą w płaszczyźnie tego wiązania. Kąty X-C=C i X-C-X' (gdzie X, X' są podstawnikami, a C jest atomem węgla tworzącym wiązanie podwójne) wynoszą około 120°.
  • Podstawniki atomów węgla tworzących wiązanie potrójne (acetylenowe) leżą w płaszczyźnie tego wiązania. Kąt utworzony przez podstawnik oraz dwa atomy węgla połączone wiązaniem potrójnym wynosi 180° (wiązanie liniowe).
  • Pierścień benzenu jest płaski. Podstawniki pierścienia benzenowego leżą w jego płaszczyźnie.

Stosując powyższe proste reguły można łatwo przewidzieć struktury większości nienaprężonych węglowodorów, zarówno alifatycznych, jak i aromatycznych.

Węglowodory o nietypowej budowie przestrzennej [1][edytuj | edytuj kod]

Wyżej podane reguły stosują się do większości istniejących węglowodorów. Znane są jednakże wyjątki. Złamanie tych reguł powodowane jest zwykle przez wprowadzenie do cząsteczki dużych naprężeń.

  • Węglowodory łamiące hipotezę van't Hoffa i Le Bella
    • cząsteczki z piramidalnym (odwróconym) czterowiązalnym atomem węgla (np. [1.1.1]propellan, [1.1.1.1]padlan)
    • cząsteczki z płaskim z czterowiązalnym atomem węgla (tzw. problem płaskiego metanu)
    • cząsteczki z płaskim cykloheksanem (np. tris-σ-homobenzeny – cząsteczki, w których cykloheksan jest "obudowany" ugrupowaniami cyklopropanowymi)
  • Cząsteczki ze zdeformowanym wiązaniem podwójnym
  • Niezwykłe węglowodory aromatyczne
    • cząsteczki z niepłaskim pierścieniem benzenowym (np. [2.2]paracyklofan)
    • cząsteczki z podstawnikami nie leżącymi w płaszczyźnie pierścienia benzenowego (np. superfan)
  • Nieliniowe acetyleny

Przypisy

  1. H. Dodziuk, Modern Conformational Analysis: elucidating novel exciting molecular structures, VCH Publishers, New York, 1995 (ISBN 0-471-18611-2)