Стереохимия
Стереохимията изучава как молекулите се влияят от начина, по който атомите им са разположени в пространството. Известна е също като 3D химия, тъй като думата стерео означава триизмерен. С помощта на стереохимията химиците могат да установят връзките между различни молекули, които са изградени от едни и същи атоми. Те могат също така да изследват влиянието на тези връзки върху физичните и биологичните свойства на молекулите. Когато тези връзки влияят върху реактивността на молекулите, това се нарича динамична стереохимия.
В химията някои молекули имат повече от един изомер. Това означава, че молекулите могат да имат различни форми, въпреки че всички форми са съставени от едни и същи атоми. Съществуват два вида изономери. Конституираните изомери имат едни и същи атоми, но те са свързани по различен начин. Стереоизомерите имат едни и същи атоми, те са съединени по един и същи начин, но атомите са разположени по различен начин в пространството. Важна част от стереохимията е изучаването на хиралните молекули. Тези молекули изглеждат почти еднакви, с изключение на това, че едната молекула е огледален образ на другата.
В повечето химични връзки атомите на молекулата могат да се движат свободно, без да разкъсват връзките. Когато една молекула има двойна връзка или пръстеновидна структура, молекулата може да се подреди на различни изомери. Това са молекули с една и съща химична структура, но с различни форми.
Изследването на стереохимичните проблеми обхваща целия спектър на органичната, неорганичната, биологичната, физичната и надмолекулната химия.
Различните видове изомери. Стереохимия е изучаването на стереоизомерите
История
Луи Пастьор е първият човек, който изучава стереохимията. През 1849 г. той забелязва, че солите на винената киселина, събрани от оборудване за производство на вино, могат да се въртят в плоскостта на поляризирана светлина, но солите от други източници не го правят. Това свойство е единствената разлика между двата вида соли. То се дължи на оптичната изомерия. През 1874 г. Якобус Хенрикус ван 'т Хоф и Жозеф Льо Бел откриват, че разликата се дължи на начина, по който атомите се свързват с въглерода в тетраедрична (четирилицева) форма.
Използване на стереохимията
Стереохимията е важна за разрешаването на проблема с талидомида през 60-те години на миналия век. Талидомидът е лекарство, което е произведено за първи път през 1957 г. в Германия. Лекарите го използват за лечение на сутрешно гадене при бременни жени. По-късно е доказано, че лекарството причинява деформации при бебетата. Единият изомер на лекарството не е бил опасен, но другият е причинил сериозни генетични увреждания на ембрионите. В човешкия организъм талидомидът претърпява рацемизация: дори ако в човешкия организъм попадне само един от двата стереоизомера, организмът променя част от него в друг. Катастрофата с талидомида накара правителствата да тестват лекарствата по-внимателно. Избрани хора първо приемат нови лекарства в рамките на експеримент (клинично изпитване), преди лекарството да бъде предоставено за публична употреба. Талидомидът сега се използва като терапия за проказа. Жените трябва да го използват заедно с контрацептиви, за да предотвратят бременност.
Описване на стереохимията на молекулата
Когато един атом може да се свърже с други атоми по повече от един начин, той се нарича стереоцентър. Например, ако към един въглероден атом са свързани четири различни групи, той се превръща в стереоцентър.
Правилата за приоритет на Кан-Инголд-Прелог са част от система за описание на стереохимията на молекулата. Те подреждат атомите около стереоцентъра по стандартен начин. Това позволява много ясно да се опише относителното положение на тези атоми в молекулата. Проекцията на Фишер е опростен начин да се покаже стереохимията около стереоцентъра.
Проекция на тетраедрична молекула върху равнинна повърхност.
Визуализиране на проекция на Fischer.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява стереохимията?
О: Стереохимията изучава как молекулите се влияят от начина, по който атомите им са разположени в пространството. Известна е и като 3D химия, тъй като думата стерео означава триизмерен.
В: Как химиците могат да използват стереохимията?
О: С помощта на стереохимията химиците могат да установят връзките между различни молекули, които са изградени от едни и същи атоми. Те могат също така да изследват влиянието на тези връзки върху физичните и биологичните свойства на молекулите. Когато тези връзки влияят върху реактивността на молекулите, това се нарича динамична стереохимия.
Въпрос: Какво представляват изомерите?
О: В химията някои молекули имат повече от един изомер. Това означава, че молекулите могат да имат различни форми, въпреки че всички форми са съставени от едни и същи атоми. Съществуват два вида изомери; конституционни изомери, които имат едни и същи атоми, но са свързани по различен начин, и стереоизомери, които имат едни и същи атоми, свързани са по подобен начин, но с различно разположение в пространството.
В: Какво означава хирален?
О: Хирален е случаят, когато една молекула има два огледални образа, които изглеждат почти еднакви, с изключение на това, че единият е отражение на друга молекула.
В: Как двойните връзки и пръстеновите структури влияят на молекулите?
О: Когато една молекула има двойна връзка или пръстеновидна структура, тя може да бъде разделена на различни видове изомери - такива с химични структури, но с различни форми поради разлики в подреждането в пространството.
В: Какъв диапазон обхващат стереохимичните проблеми?
О: Изследването на стереохимичните проблеми обхваща всички аспекти на органичната, неорганичната, биологичната, физичната и надмолекулната химия.
