ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы симметрии молекул из "Биоорганическая химия" Стереохимические представления базируются на рассмотрении молекулы как геометрического тела в трехмерном пространстве. Такой подход обусловливает привлечение в стереохимию ряда геометрических понятий, в частности элементов симметрии тел. При применении к молекуле органического соединения понятия симметрии геометрических фигур ее наиболее важными элементами симметрии будут ось и плоскость. [c.68] Если при вращении молекулы вокруг проходящей через нее оси на угол 360°/п она совмещается с первоначальной структурой п раз, то такая ось называется осью симметрии п-го порядка. Оси симметрии могут быть 2-го, 3-го и т. д. порядка. Чем выше порядок оси, тем симметричнее молекула. Молекула трихлорме-тана, например, имеет ось симметрии 3-го порядка, совпадающую со связью С—Н. Это означает, что при вращении молекулы СНС1з вокруг оси на 120° происходит совпадение с исходной структурой (рис. 3.9, а). [c.68] Плоскостью симметрии является воображаемая плоскость, проходящая через молекулу или атом углерода с его заместителями и делящая молекулу на две равные части. Например, в молекуле трихлорметана (хлороформа) плоскость симметрии проходит через фрагмент Н—С—С1 (рис. 3.9,6). Существуют, однако, молекулы, не обладающие плоскостью симметрии, которые оказываются несовместимыми со своим зеркальным изображением. Это свойство называется хиральностью, а сами молекулы — хиральными. [c.68] Термин хиральность означает, что два предмета находятся в таком отношении друг к другу, как левая и правая руки (от греч. сКе1г — рука), т.е. представляют собой зеркальные изображения, не совпадающие при попытке совместить их в пространстве (рис. 3.10). В нашем окружении часто встречаются хираль-ные объекты пара башмаков, пара перчаток, левая и правая винтовые лестницы и др. Наглядным примером несовместимости предмета и его зеркального изображения служит невозможность надеть на левую руку правую перчатку, соответствующую пространственному расположению правой руки. Таким образом, хиральность в первую очередь понятие геометрическое, а не химическое. [c.68] В большинстве случаев наличие хирального атома углерода в молекуле уже служит указанием на ее хиральность. Однако наличие центра хиральности не единственное и достаточное условие для проявления хиральности у молекулы в целом. В дальнейшем будут встречаться соединения, у которых несмотря на наличие двух центров хиральности (асимметрических атомов углерода), молекула может обладать плоскостью симметрии и поэтому быть ахиральной (мезовинная кислота, цистин и др.). [c.70] Оптическая активность. Хиральные соединения проявляют оптическую активность при пропускании через них плоскополяризованного света. После прохождения через поляризатор обычный свет (рис. 3.12, а) становится плоскополяри-зованным, т. е. вектор электрического поля колеблется только в одной плоскости, перпендикулярной направлению распространения луча (рис. 3.12,6). Эта плоскость называется плоскостью поляризации света. [c.70] Плоскополяризованный луч получается при сложении левого и правого цир-кулярно поляризованных лучей (рис. 3.12, в), которые можно сравнить с хиральными винтовыми лестницами. [c.70] Возникновение оптической активности у хирального соединения объясняется тем, что скорость распространения левого и правого циркулярно поляризованных компонентов плоскополяризованного света в оптически активной (хиральной) среде различна. При прохождении плоскополяризованного света через оптически активное вещество у составляющих его лучей возникает разность фаз. В результате на выходе из оптически активной среды плоскость поляризации света будет отклонена от своего первоначального положения на некоторый угол а. [c.70] Измерение оптической активносги. Отклонение плоскости поляризации света может происходить по часовой стрелке, тогда вещество называется правовращающим, при отклонении против часовой стрелки — левовращающим. [c.71] Величина угла а зависит от природы вещества и растворителя, длины волны света и температуры. Значение величины угла а используют для расчета удельного вращения (а , характеризующего оптическую активность 1 г вещества в 1 мл раствора при длине поляриметрической трубки 10 см. Удельное вращение является константой оптически активного вещества при определенных условиях измерения. Обычно измерение производится при облучении монохроматическим светом с длиной волны О-линии натрия (X 589 нм) при 20 С удельное вращение обозначается [а] ) . [c.71] Поляриметр. Состоит из двух призм, между которыми помещается поляриметрическая трубка с раствором оптически активного вещества (рис. 3.13). Одна из призм поляризует луч, исходящий от источника света (1) и называется поляризатором (2). Другая призма — анализатор (4) —пропускает через себя плоскополяризованный свет, выходящий из поляриметрической трубки (3). Если вещество оптически неактивно, то при одинаковой ориентации двух призм свет через анализатор проходит полностью (рис. 3.13, а). Если после поляриметрической трубки плоскость поляризации света изменилась, то для полного прохождения такого света нужно повернуть анализатор на угол а, который и соответствует углу вращения плоскости поляризации света оптически активным веществом (рис. 3.13, б). [c.71] Вернуться к основной статье