Гидроксикарбоновые кислоты: Учебно-практическое пособие, страница 9

Право (+) – и лево (-) – вращающие изомеры имеют одинаковую структуру ( одинаковую последовательность химических связей в молекуле ), одинаковые температуры кипения и плавления, растворимость, теплопроводность и т.д. , но отличаются между собой следующими свойствами:

1)  в жидком, газообразном состояниях и в растворах они отклоняют плоскость поляризованного света на одинаковый угол, но в противоположных направлениях;

2)  оба изомера кристаллизуются в энантиоморфных (зеркально противоположных ) формах один относительно другого, т.е. являются оптическими антиподами;

3)  право (+)- и лево (-)- вращающие изомеры отличаются реакционной способностью относительно других оптически активных реагентов;

4)  эти изомеры проявляют разное физиологическое действие на живые организмы;

5)  при смешении равномолекулярных количеств (+)- и (-)- изомерных форм образуются оптически неактивные ( недеятельные или инактивные ) соединения, которые называются рацематами и обозначают знаком r(i) (от французского acide racemique – виноградная кислота, на примере которой Л. Пастер наблюдал это явление): (+)-изомер+(-)-изомер             r((i) (рацемат, i – инактивный).

Рацематы отличаются от (+)- и (-) –изомеров по физическим и другим свойствам.

Оптическую активность веществ определяют с помощью поляриметра. Оптическая активность веществ характеризуется углом удельного вращения   (Д – желтая линия натрия ) – устойчивой величиной угла вращения плоскости поляризации света раствором вещества при его концентрации С, которая равняется  1 г вещества в 1 мл раствора, при толщине слоя  l дм :

 При наличии в молекуле органического вещества  n асимметрических углеродных атомов количество пространственных изомеров выражается формулой 2ⁿ . В молекуле молочной кислоты содержится один асимметрический атом С*. Поэтому должны существовать (и существуют) два (2¹ =2) пространственных изомера этой кислоты. Действительно, еще в 1847 г. Ю. Либих выделил из мышц ( мясного экстракта ) молочную кислоту, которая отклоняет плоскость поляризации света вправо. Поэтому (+) – молочную кислоту назвали мясомолочной. Она образуется в мышцах в процессе анаэробного расщепления углеводов. Левовращающая  (-) – молочная кислота была получена во время брожения сахаристых веществ под влиянием микроорганизмов Bacillus acidi laevofactici .

                                                   Зеркало

                                                           Зеркало

Рис.1. Модели (+) – молочной кислоты (а) и (-) -  молочной кислоты (б)

Тетраэдрические и шаростержневые модели молекул этих кислот изображены на рис.1. Молочная кислота, которая образуется в процессе скисания молока, является практически неактивной и представляет собой рацемическое соединение равномолекулярных количеств (+)- и (-) – молочных кислот: (+)-   +(-) – молочная кислота = r – молочная кислота. Обе (+)- и (-) – молочные кислоты имеют одинаковую температуру плавления (26^оС), что отличается от температуры плавления рацемической молочной кислоты, которая плавится при 18^оС.

Э.Фишер в 1891 г. предложил для удобства и простоты изображать стереоизомеры не в виде рисунков их молекул, а проекционными формулами,  которые представляют собой проекции тетраэдрических моделей соответствующих моделей на плоскость. Для написания проекционных формул тетраэдр размещают относительно наблюдателя так, чтобы линия горизонтального ребра связи Н-С-ОН проходила через центр тетраэдра ( через ядро атома С* ). При проектировании связей Н-С-ОН и Н₃С-С-СООН на плоскость получают проекционную формулу в виде двух линий, которые пересекаются под прямым углом. В точке пересечения этих линий находится атом С*, а на концах линий – лиганды.