სტრეოქიმია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                       სტრეოქიმია

სხვადასხვა ტიპის იზომერები. სტერეოქიმია ფოკუსირებულია სტერეოიზომერებზე.

ქიმიის ქვედისციპლინა, მოიცავს მოლეკულების სტრუქტურის შემქმნელი ატომების ფარდობითი სივრცითი განლაგების შესწავლას და მათ მანიპულირებას.

 სტერეოქიმიის შესწავლა ფოკუსირებულია სტერეოიზომერებს შორის ურთიერთობებზე, რომლებსაც განსაზღვრებით აქვთ იგივე მოლეკულური ფორმულა და შეკრული ატომების თანმიმდევრობა (კონსტიტუცია), მაგრამ განსხვავდებიან სივრცეში ატომების გეომეტრიული პოზიციონირებით. ამ მიზეზით, იგი ასევე ცნობილია, როგორც 3D ქიმია - პრეფიქსი "სტერეო-" ნიშნავს "სამგანზომილებიანობას".

სტერეოქიმია მოიცავს ორგანული, არაორგანული, ბიოლოგიური, ფიზიკური და განსაკუთრებით სუპრამოლეკულური ქიმიის მთელ სპექტრს. სტერეოქიმია მოიცავს მეთოდებს ამ მიმართებების განსაზღვრისა და აღწერისთვის; გავლენა ფიზიკურ ან ბიოლოგიურ თვისებებზე, რომლებიც ამ ურთიერთობებს ახდენს მოცემულ მოლეკულებზე, და როგორ მოქმედებს ეს ურთიერთობები მოცემული მოლეკულების რეაქტიულობაზე (დინამიური სტერეოქიმია).

ისტორია

მხოლოდ გარკვეული მოლეკულური ფენომენების დაკვირვების შემდეგ შეიქმნა სტერეოქიმიური პრინციპები. 1815 წელს ჟან-ბატისტ ბიოს მიერ ოპტიკურ აქტივობაზე დაკვირვებამ ორგანული სტერეოქიმიის ისტორია დაიწყო. მან დააკვირდა, რომ ორგანულ მოლეკულებს შეეძლოთ პოლარიზებული სინათლის სიბრტყის ბრუნვა ხსნარში ან აირისებრ ფაზაში. მიუხედავად ბიოტის აღმოჩენებისა, ლუი პასტერს საყოველთაოდ აღწერენ, როგორც პირველ სტერეოქიმიკოსს, რომელმაც 1842 წელს დააფიქსირა, რომ ღვინის წარმოების ჭურჭლიდან შეგროვებული ღვინის მჟავას მარილები პოლარიზებული სინათლის სიბრტყეს აბრუნებდნენ, მაგრამ სხვა წყაროების მარილებს ეს ასე არ მოხდა. ეს თვისება, ერთადერთი ფიზიკური თვისება, რომელშიც განსხვავდებოდა ტარტრატის მარილების ორი ტიპი, განპირობებულია ოპტიკური იზომერიზმით. 1874 წელს იაკობ ჰენრიკუს ვან ჰოფმა და ჯოზეფ ლე ბელმა ოპტიკური აქტივობა ნახშირბადთან შეკრული ატომების ტეტრაედრული განლაგების თვალსაზრისით ახსნეს. კეკულემ 1862 წელს ადრე გამოიყენა ტეტრაედრული მოდელები, მაგრამ არასოდეს გამოუქვეყნებია ისინი; ემანუელ პატერნომ ალბათ იცოდა ამის შესახებ, მაგრამ იყო პირველი, ვინც დახატა და განიხილა სამგანზომილებიანი სტრუქტურები, როგორიცაა 1,2-დიბრომეთანი 1869 წელს Giornale di Scienze Naturali ed Economiche-ში. ტერმინი „ქირალი“ შემოიღო ლორდ კელვინმა 1904 წელს. არტურ რობერტსონ კუშნიმ, შოტლანდიელმა ფარმაკოლოგმა, 1908 წელს, პირველად შემოგვთავაზა ქირალური მოლეკულის ენანტიომერებს შორის ბიოაქტიურობის სხვაობის გარკვეული მაგალითი. (-)-ადრენალინი ორჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე (±)- ფორმა, როგორც ვაზოკონსტრიქტორი და 1926 წელს საფუძველი ჩაუყარა ქირალურ ფარმაკოლოგიას/სტერეო-ფარმაკოლოგიას (ოპტიკურად იზომერული ნივთიერებების ბიოლოგიური ურთიერთობები). მოგვიანებით, 1966 წელს, შეიმუშავეს Cahn-Ingold-Prelog ნომენკლატურა ან მიმდევრობის წესი სტერეოგენურ/ქირალურ ცენტრს აბსოლუტური კონფიგურაციის მინიჭების მიზნით (R- და S- აღნიშვნა)  და გაფართოვდა ოლეფინურ ბმებზე (E- და Z-). აღნიშვნა).

მნიშვნელობა

Cahn–Ingold–Prelog–ის პრიორიტეტის წესები მოლეკულის სტერეოქიმიის აღწერის სისტემის ნაწილია. ისინი ანაწილებენ ატომებს სტერეოცენტრის ირგვლივ სტანდარტული გზით, რაც საშუალებას აძლევს ამ ატომების შედარებითი პოზიცია მოლეკულაში ცალსახად აღწეროს. ფიშერის პროექცია არის სტერეოცენტრის გარშემო სტერეოქიმიის გამოსახვის გამარტივებული გზა.

ტალიდომიდის სტრუქტურები

სტერეოქიმიას მნიშვნელოვანი აპლიკაციები აქვს მედიცინის, განსაკუთრებით ფარმაცევტულ სფეროში. სტერეოქიმიის მნიშვნელობის ხშირად მოყვანილი მაგალითი ეხება თალიდომიდის კატასტროფას. თალიდომიდი არის ფარმაცევტული პრეპარატი, რომელიც პირველად მომზადდა 1957 წელს გერმანიაში, რომელიც ინიშნება ორსულ ქალებში დილის გულისრევის სამკურნალოდ. აღმოჩნდა, რომ პრეპარატი ტერატოგენულია, რაც იწვევს ემბრიონის ადრეულ ზრდას და განვითარებას სერიოზულ გენეტიკურ დაზიანებას, რაც იწვევს ჩვილებში კიდურების დეფორმაციას. ტერატოგენურობის რამდენიმე შემოთავაზებული მექანიზმიდან ზოგიერთი მოიცავს (R)- და (S)-თალიდომიდის ენანტიომერების განსხვავებულ ბიოლოგიურ ფუნქციას. თუმცა, ადამიანის ორგანიზმში თალიდომიდი განიცდის რასემიზაციას: მაშინაც კი, თუ ორი ენანტიომერიდან მხოლოდ ერთი შეყვანილია წამლის სახით, მეორე ენანტიომერი წარმოიქმნება მეტაბოლიზმის შედეგად. შესაბამისად, არასწორია იმის თქმა, რომ ერთი სტერეოიზომერი უსაფრთხოა, ხოლო მეორე ტერატოგენური. ტალიდომიდი ამჟამად გამოიყენება სხვა დაავადებების სამკურნალოდ, განსაკუთრებით კიბოსა და კეთრის სამკურნალოდ. დაშვებულია მკაცრი რეგულაციები და კონტროლი, რათა თავიდან აიცილონ მისი გამოყენება ორსულებმა და თავიდან აიცილონ განვითარების დეფორმაციები. ეს კატასტროფა იყო მამოძრავებელი ძალა, რომელიც მოითხოვდა ნარკოტიკების მკაცრ ტესტირებას, სანამ ისინი საზოგადოებისთვის ხელმისაწვდომი გახდებოდა.

ატროპიზომერიზმი

ღერძული ქირალობის ენერგიული ფორმა. ქირალობის ეს ფორმა გამომდინარეობს ბმის შესახებ დიფერენციალური ჩანაცვლებიდან, ჩვეულებრივ ორ sp²-ჰიბრიდებულ ატომს შორის.

ცის-ტრანს იზომერიზმი

ასევე მოიხსენიება როგორც გეომეტრიული იზომერები, ამ ნაერთებს განსხვავებული კონფიგურაციები აქვთ მოლეკულის მოუქნელი სტრუქტურის გამო. მოლეკულამ ცის-ტრანს იზომერიზმის წარმოსაჩენად ორი მოთხოვნა უნდა დაკმაყოფილდეს:

1. მოლეკულის შიგნით ბრუნვა უნდა იყოს შეზღუდული.

2. ორმაგად შეკრულ ნახშირბადის ატომზე ორი არაიდენტური ჯგუფი უნდა იყოს.

კონფორმაციული იზომერიზმი

იზომერიზმის ამ ფორმას ასევე მოიხსენიებენ როგორც კონფორმერებს, ბრუნვის იზომერებს და როტამერებს. კონფორმაციული იზომერიზმი წარმოიქმნება ერთი ბმის გარშემო ბრუნვით.

დიასტერეომერები

ეს სტერეოიზომერები არის არაიმიჯული, არაიდენტური. დიასტერეომერები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნაერთის სტერეოიზომერებს აქვთ განსხვავებული კონფიგურაცია შესაბამის სტერეოცენტრებში.

ენანტიომერები

სტერეოიზომერები, რომლებიც არაზედახმარებადია, სარკისებური გამოსახულებებია
იხ. ვიდეო - Chiral examples 1 | Stereochemistry | Organic chemistry | Khan Academy