Известно большое количество веществ, которые способны вращать плоскость поляризованного света, т.е. отклонять ее вправо ( по часовой стрелке) или влево ( против часовой стрелки). Эта способность веществ была названа оптической активностью, а сами вещества – оптически активными, или оптически деятельными. Оптически активные вещества существуют в виде оптических изомеров. Явление оптической активности особенно распространено среди органических веществ природного происхождения ( гидроксикислоты, аминокислоты, углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, алкалоиды и др.). Это явление имеет большое биологическое значение, поскольку оно связано с асимметрией веществ, которые входят в состав живых организмов, и с явлением жизнедеятельности.
В 1848 г. французский ученый Л. Пастер установил, что оптическую активность имеют соли винной кислоты, которые существуют в виде ,,правого,, и ,,левого,, оптических изомеров , в 1860 г. он же высказал предположение, что оптическая активность является результатом пространственного асимметричного строения этих веществ. Существование оптически активных изомеров, которые отклоняют плоскость поляризованного света влево и вправо, объяснили в 1874 г. Я. Вант-Гофф и Ле Бель. Эти ученые почти одновременно независимо друг от друга опубликовали работы, в которых сформулировали стереохимическую гипотезу, которая потом стала теорией. Основные положения стереохимической теории оптической изомерии органических веществ можно сформулировать следующим образом:
1.Оптически активные вещества, как правило, содержат асимметрические атомы углерода, которые обозначаются звездочкой: С*. Асимметрическим называется атом углерода, связанный с четырьмя разными атомами или группами атомов (лигандами). Например, глицериновый альдегид и молочная кислота содержат один асимметрический атом углерода:
Существуют органические вещества, которые содержат два, три и большее количество асимметрических углеродных атомов. Оптическая активность может быть обусловлена присутствием в молекуле и других асимметрических атомов (азота, фосфора).
2.Четыре лиганда расположены в пространстве по вершинам тетраэдра, в центре которого находится асимметрический атом С*. Пространственная форма молекулы, которая при этом образуется, называется конфигурацией. Конфигурация тетраэдра асимметрического атома углерода всегда неправильная, поскольку лиганды, которые соединены с этим атомом, разные.
3.Молекулы, которые содержат асимметрические атомы углерода, несимметричны, потому что у них нет таких элементов, как центр и плоскость симметрии. Несимметричные молекулы нельзя совместить с их зеркальным изображением, как нельзя совместить правую и левую руки. Поэтому такие молекулы называют еще хиральными ( от греческого “хирос,, - рука). В последнее время вместо терминов “асимметрический атом,, , “асимметрическая молекула,, используют более точные термины “хиральный атом,, , “хиральная молекула,, , поскольку термин “асимметрический,, говорит об отсутствии в молекуле вообще любых элементов симметрии, что является неточным. Хиральность – это свойство молекулы (объекта) не совмещаться со своим зеркальным изображением.
4.Молекулы с асимметрическим атомом углерода существуют в виде правых (+)-форм ( конфигураций) и левых (-)-форм ( конфигураций), т.е. в виде стереоизомеров, которые отличаются разным расположением лигандов в пространтстве вокруг асимметрического атома С*. Правый и левый стереоизомеры, зеркально подобные между собой, но не совместимые (хиральные), или энантиоморфные ( от греческого “энантиос” - противоположный ). Таким образом, оптическая ( зеркальная ) изомерия – это вид пространственной изомерии, при которой стереоизомеры отличаются расположением в пространстве лигандов вокруг асимметрического атома углерода, но подобны между собой как предмет и его зеркальное изображение, т.е. являются энантиоморфными.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.