Курсова робота
Тема: "Оптична ізомерія"
Зміст
Введення
1. Оптична активність
1.1 Оптично активні речовини
1.2 Фізичні причини оптичної активності
1.2 а. Феноменологічна модель
1.2 б. Квантова теорія
1.2 ст. Корпускулярна теорія
2. Хіральні молекули
2.1 Точкові групи симетрії
2.1 а. Власна вісь симетрії
2.1 б. Невласна вісь симетрії
2.1 ст. Типи точкових груп симетрії
2.2 Симетричне визначення хіральності
2.3 Типи хіральності
3. Номенклатура енантіомерів
3.1 По конфігурації: R - і S
3.2 За оптичної активності: +/-
3.3 По конфігурації: D - і L-
4. Методи визначення конфігурації
4.1 Визначення абсолютної конфігурації
4.1 а. Дифракція рентгенівських променів
4.1 б. Теоретичний розрахунок оптичного обертання
4.2 Визначення відносної конфігурації
4.2 а. Хімічна кореляція
4.2 б. Встановлення відносної конфігурації за допомогоюфізичних методів
5. Методи розділення енантіомерів
5.1 Розщеплення через діастереомери
5.2 Хроматографічне розщеплення
5.3 Механічне розщеплення
5.4 Ферментативне розщеплення
5.5 Встановлення оптичної чистоти
Висновок
Література
Введення
-->> Серед органічних сполук зустрічаються речовини, здатніобертати площину поляризації світла. Це явище називають оптичною активністю,а відповідні речовини - оптично активними. Оптично активніречовини зустрічаються у вигляді пар оптичних антиподів - ізомерів,фізичні і хімічні властивості яких в звичайних умовах однакові, за виняткомодного - знака обертання площини поляризації. (Якщо один з оптичних антиподівмає, наприклад, питоме обертання (+20 про , то інший - питоме обертання- 20 про ).
Оптична ізомерія з'являється тоді, коли в молекуліприсутній асиметричний атом вуглецю; так називають атом вуглецю, пов'язанийз чотирма різними заступниками. Можливі два тетраедричних розташування заступниківнавколо асиметричного атома. Обидві просторові форми не можна поєднати ніякимобертанням; одна з них є дзеркальним зображенням інший:
Так само цей вид ізомерії називають оптичною ізомерії,дзеркальної ізомерією або енантіомерів. Обидві дзеркальніформи складають пару оптичних антиподів або енантіомерів.
У 1815 французький фізик Жан БатистБіо і німецький фізик Томас Зеєбека встановили, що деякі органічні речовини(Наприклад, цукор або скипидар) мають властивість обертати площину поляризаціїсвітла, в кристалічному, в рідкому, розчиненому і навіть газоподібному стані(Вперше це явище виявив у 1811р. Французький фізик Франсуа Домінік Арагоу кристалів кварцу). Так було доведено, що оптична активність може бути пов'язанане тільки з асиметрією кристалів, але і з якимсь невідомим властивістю самихмолекул. Виявилося, що деякі хімічні сполуки можуть існувати у виглядіяк право-, так і левовращающіх різновидів, причому самий ретельний хімічнийаналіз не виявляє між ними ніяких відмінностей. Це був новий тип ізомерії,яку назвали оптичної ізомерії. Виявилося, що крім право - і левовращающіх,є і третій тип ізомерів - оптично неактивні. Це виявив в 1830 знаменитийнімецький хімік Йенс Якоб Берцеліус на прикладі виноградної (дігідроксіянтарной) кислотиНоос-СН (ОН) - СН (ОН) - СООН: ця кислота оптично неактивна, а винна кислотаточно такого ж складу володіє в розчині правим обертанням. Пізніше була відкритаі не зустрічається в природі "ліва" винна кислота - антипод правовращающей.
Розрізнити оптичні ізомери можна за допомогою поляриметра - приладу,измеряющего кут повороту площини поляризації. Для розчинів цей кут лінійнозалежить від товщини шару і концентрації оптично активної речовини (закон Біо).Для різних речовин оптична активність може змінюватися в дуже широких межах.Так, у випадку водних розчинів різних амінокислот при 25 В° С питома активність(Вона позначається як D і вимірюється для світла з довжиною хвилі 589 нм при концентрації1 г/мл і товщині шару 10 см) дорівнює - 232 В° для цистину, - 86,2 В° для проліну, - 11,0 В°для лейцину, +1,8 В° для аланіну, +13,5 В° для лізину і +33,2 В° для аспарагіну.
Сучасні поляризатори дозволяють вимірювати оптичне обертанняз дуже високою точністю (до 0,001 В°). Подібні виміри дозволяють швидко і точновизначити концентрацію оптично активних речовин, наприклад, вміст цукрув розчинах на всіх стадіях його виробництва - починаючи від сирих продуктів і кінчаючиконцентрованим розчином і патокою.
Оптичну активність кристалів фізики пов'язували з їх асиметричністю;повністю симетричні кристали, наприклад, кубічні кристали кухонної соліоптично неактивні. Причина ж оптичної активності молекул довгий час залишаласяабсолютно загадковою. Перше відкриття, проливає світло на це явище, зробивв 1848 нікому тоді не відомий Луї Пастер. Пастер, який виділив два антиподивинної кислоти, які отримали назву енантіомерів (від грец. enantios - протилежний).Пастер увів для них позначення L - і D-ізомерів (від латинських слів laevus - лівийі dexter - правий). Пізніше німецький хімік Еміль Фішер пов'язав ці позначення збудовою двох енантіомерів одного з найбільш простих оптично активних речовин- Гліцеринового альдегіду ОНСН2-СН (ОН) - СНТ. У 1956 за пропозицією англійськиххіміків Роберта Кана і Крістофера Інгольд і швейцарського хіміка Володимира Прелогадля оптичних ізомерів були введені позначення S (від лат. sinister - лівий) іR (лат. rectus - правий); рацемат позначають символом RS. Однак за традицією широковикористовуються і старі позначення (наприклад, для вуглеводів, амінокислот). Слідзазначити, що ці букви вказують лише на будову молекули ("праве"або "ліве" розташування певних хімічних груп) і не пов'язані знапрямком оптичного обертання; останнім позначають знаками плюс і мінус, наприклад,D (-) - фруктоза, D (+) - глюкоза.
Теорія, що пояснює відмінність один від одного молекул антиподів буластворена голландським ученим Вант-Гоффом. Відповідно до цієї теорії, молекули, як і кристали,можуть бути "правими" і "лівими", будучи дзеркальним відображеннямодин одного. Подібні структури, які відрізняються один від одного як права рукавід лівої, отримали назву хіральних (від грец. heir - рука). Таким чином, оптичнаактивність - наслідок просторової ізомерії (стереоізомерів) молекул.
оптична ізомерія евантіомер хіральність
Теорія Вант-Гоффа, що заклала основи сучасної стереохімії,завоювала загальне визнання, а її творець в 1901 став першим лауреатом Нобелівськоїпремії з хімії.
1. Оптична активність
Оптична активність - це здатність середовища (кристалів, розчинів,парів речовини) викликати обертання площини поляризації минаючого через неї оптичноговипромінювання (світла).
Вперше оптична активність була виявлена ​​в 1811 Г.Д. Араго в кристалах кварцу. У 1815 Г.Ж. Бої відкрив оптичну активність чистих рідин (скипидару),а потім розчинів і парів багатьох, головним чином органічних речовин. Ж.Біо встановив,що поворот площини поляризації відбувається або за годинниковою стрілкою, або протинеї, якщо подивитися назустріч ходу променів світла і відповідно до цього розділивоптично активні речовини на правообертальні (обертають позитивно, тобто за годинниковоюстрілкою) і левовращающіе (негативно обертають) різновиди. Спостережуване значеннякута повороту площини поляризації в разі розчину пов'язано з товщиною зразкаі концентрацією оптично активної речовини.
Оптично активними речовинами називають лише ті речовини, якіпроявляють природну оптичну активність. Існує також і штучна абонаведенаактивність оптична активність. Її виявляють оптично неактивні речовини приприміщенні в магнітне поле (ефект Фарадея).
1.1 Оптично активні речовини
Оптично активні речовини поділяються на два типи.
До першого типу відносяться речовини, які о...
