Конституционни изомери срещу стереоизомери
По принцип изомерът е термин, използван в химията, по-специално в органичната химия, за обозначаване на молекули с една и съща молекулна формула, но с различни химични структури. Поради различията в химичните структури, тези молекули също проявяват различни химични и физични свойства една от друга като цяло, но имат една и съща молекулна формула.
Какво представляват конституционните изомери?
Конституционалните изомери са известни също като структурни изомери, тъй като тези молекули с една и съща молекулна формула се различават една от друга само по начина, по който отделните атоми са свързани. Самото наименование структурни изомери ясно подсказва тази идея. Съществуват три подразделения на конституционните изомери; те са скелетни, позиционни и функционални групови изомери.
Скелетните изомери са изомери, при които основната верига в съединението се разклонява по различни начини чрез различни форми на свързване. Например, ако едно съединение има шест въглеродни атома, нека приемем, че е съставено само от въглеродни и водородни атоми за удобство; ако тези елементи са поставени в права верига, съединението може да бъде наречено алкан „хексан“. Една типична хексанова молекула би имала шест въглеродни атома и четиринадесет водородни атома. Сега нека разгледаме други начини за свързване. Да предположим, че въглеродният атом в края на веригата е отстранен и фиксиран върху втория въглероден атом. Тогава основната верига ще бъде съкратена до пет въглеродни атома с допълнителния въглероден атом в точка на разклонение. Това ново съединение може да бъде наречено алкан „2-метилпентан“. По същия начин други точки на разклонение могат да бъдат създадени чрез добавяне на метилови групи на различни места по веригата. Някои други начини за свързване включват; 2,3-диметилбутан, 2,2-диметилбутан, 3-метилпентан и др.
Ако съединението, с което работите, има функционални групи в него като алкохол, амин, кетон/алдехид и т.н., чрез изместване на функционалните групи върху различни въглеродни атоми по протежение на основната въглеродна верига, няколко различни молекули могат да бъдат създадени; но всеки има същата молекулна формула. Този тип изомерия се нарича позиционна изомерия. Понякога, когато се опитвате да пренаредите елементите, подредени в молекулна формула, човек може да създаде молекули, имащи различни функционални групи, но придържайки се към същия елементен състав, даден в молекулната формула; това е известно като изомеризъм на функционална група. Алкохолите и етерите могат удобно да се разменят по този начин (напр. CH3-O-CH3 и CH3 -CH2-OH) и с точното количество налична ненаситеност, той може да се обменя и с кетони и алдехиди. Друг често срещан пример е хексен с права верига и циклохексаново съединение. Промените във функционалните групи влияят значително на химичните свойства на съединението, а също и на неговите физически характеристики.
Какво са стереоизомерите?
Стереоизомерите са изомерни съединения с една и съща молекулна формула и също така имат една и съща свързаност на атомите, но се различават само в триизмерното подреждане на атомите в пространството, поради което са известни също като пространствени изомери. Има различни видове стереоизомери, а именно; енантиомери, диастереомери, цис-транс изомери, конформационни изомери и др.
Енантиомерите са молекули, които са огледални образи една на друга; следователно тези молекули не могат да се наслагват. Магията се създава от центрове, наречени хирални центрове. Това са въглеродни атоми, които имат четири различни групи, свързани с него. Хиралните центрове са отговорни за създаването на енантиомери и тези молекули имат почти идентични свойства, но могат да бъдат идентифицирани от начина, по който въртят равнинно поляризирана светлина. Следователно те се наричат също оптични изомери. Има също стереоизомери, които не са енантиомери, тоест те не са огледални образи един на друг, а някои такива молекули са; диастереомери, цис-транс изомери и конформери. Има специален клас диастереомери, наречени мезо съединения, които имат огледална равнина в молекулата, но молекулата, взета като цяло, нейният огледален образ не образува друга молекула, а вместо това води до същата молекула. Конформерите са молекули, които имат еднаква свързаност, но приемат различни форми; напр. различни конформации на циклохексан; стол, лодка, полулодка и др.
Каква е разликата между конституционалните изомери и стереоизомерите?
• Конституционалните изомери имат атоми, свързани в различен ред, докато при стереоизомерите свързаността в атомите е подобна, но 3D разположението на атомите в пространството е различно
• Хиралността се наблюдава в стереоизомерите, а не в конституционалните изомери.
• Конституционалните изомери могат да имат много различни химически имена един от друг, докато стереоизомерите обикновено имат едно и също химично наименование с буква или символ за идентифициране на ориентация пред името.
• Химичните и физичните свойства на конституционалните изомери се различават по-бързо, отколкото между стереоизомерите.
