ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дальнейшее развитие теории А. М. Бутлерова (стереохимическая теория) из "Основные начала органической химии Том 1 Издание 6" Понятие химического строения, данное А. М. Бутлеровым, включает в себя порядок химической связи атомов в молекуле и в своем первоначальном виде не содержит каких-либо положений о расположении атомов в пространстве. Однако А. М. Бутлеров ясно сознавал неизбежность возникновения новой области органической химии— стереохимии. Совершенно справедливо полагая, что первоочередная задача заключается в установлении порядка химической связи атомов в молекулах и выяснении зависимости химических свойств вещества от его химического строения, А. М. Бутлеров не считал возможным в то время специально заниматься вопросами расположения атомов в пространстве. Однако он резко выступал против всяческих попыток объявить это пространственное расположение принципиально непознаваемым. Если же атомы действительно существуют, то я не вижу, почему, как думает Кольбе, должны быть тщетными все попытки определить пространственное расположение последних, почему будущее не должно научить нас производить подобное определение , — писал А. М. Бутлеров в 1863 г. . [c.72] Если заменить любой из четырех атомов а на какой-либо иной атом Ь, то получатся пространственные фигуры, которые, после вращения в пространстве, при наложении совпадают друг с другом, а следовательно, изображаемые этими фигурами молекулы тождественны между собой. То же будет происходить при замещении любого второго атома а на атом с. Но при замещении одного из двух оставшихся незамещенными атомов а на атом й могут получаться два различных пространственных расположения, изображаемых в перспективе фигурами рис. 4 и в проекции — фигурами рис. 5. [c.73] Эти фигуры ни при каком вращении в пространстве не могут совпасть друг с другом. Если из четырех точек а, Ь, с, й две любые точки совпадают, то остальные две точки окажутся расположенными в противоположных углах тетраэдра. Молекулы, построенные в пространстве аналогично изображенным схемам, следовательно, не тождественны, а различны поэтому должны быть различны и состаБлеккыс из этих молекул вещества. [c.73] Таким образом , стереохимическая гипотеза приводит к выводу что, если молекула асимметрична (не имеет элементов симметрии), то при одинаковом порядке связи атомов в молекуле появляется изомерия, зависящая от различия в пространственном расположении атомов, так называемая пространственная изомерия, или стереоизомерия. [c.73] Внимательное рассмотрение моделей, изображенных на рис. 4 и 5, показывает, что в указанном случае молекулы обоего рода чрезвычайно сходны между собой и отличаются друг от друга только, как несимметричный предмет (не имеющий плоскости симметрии) отличается от своего зеркального изображения. Так, зеркальное изображение левой перчатки не может совпасть с самой левой перчаткой, но может совпасть с правой перчаткой. Формы правой и левой рук не могут совпасть в пространстве, так как они относятся друг к другу, как предмет к зеркальному изображению. Так же отличаются между собой винты с правой и левой нарезкой. [c.74] Наличие в молекуле углеродного атома, соединенного с четырьмя различными атомами или группами, ведет к возможности существования двух изомерных форм молекул, относящихся друг к другу, как несимметричный предмет к своему зеркальному изображению. Поэтому такой атом называется асимметрическим атомом углерода. [c.74] Вытекающая из стереохимической гипотезы, как следствие, необходимость существования особой изомерии при наличии в молекуле асимметрического атома углерода прекрасно согласуется с фактами. Такая изомерия еще до возникновения стереохимической гипотезы была открыта знаменитым французским ученым Пастером (1848) при изучении им винной кислоты, молекула которой содержит два асимметрических атома углерода. После создания стереохимической гипотезы этот вид изомерии получил естественное объяснение. В дальнейшем было изучено огромное число примеров пространственной изомерии. [c.74] Две изомерные формы, молекулы которых относятся друг к другу, как предмет к зеркальному изображению, почти по всем химическим и физическим свойствам не отличаются друг от друга. Их удельные веса, температуры плавления и кипения, теплопроводность, электропроводность, показатель преломления и пр. совершенно одинаковы. Однако такие изомерные формы отличаются друг от друга двумя свойствами . [c.74] Первое свойство — способность этих веществ кристаллизоваться в асимметрических или так называемых энантиоморфных формах, относящихся друг к другу так же, как и сами стереоизомерные молекулы, т. е. как предмет к зеркальному изображению (рис. 6). [c.74] Плоскость а находится у одного кристалла справа, а у другого слева, и их нельзя совместить никаким вращением (это же справедливо и относительно плоскости Ь). [c.74] ЛИШЬ ОДНОГО асимметрического атома углерода возможно существование двух стереоизомеров, являющихся оптическими антиподами. В случае присутствия двух или более асимметрических атомов углерода число стереоизомеров возрастает (при наличии п асимметрических атомов углерода в общем случае число оптически деятельных стереоизомеров равняется 2 ). Если молекула по своему строению обладает отдельными элементами симметрии, то число стерео-изомеров уменьшается, причем в числе стереоизомеров появляются формы, действительно оптически недеятельные, т. е. не состоящие из молекул оптических антиподов (см. стр. 501 сл.). [c.76] Легко видеть, что такого рода стереоизомеры не относятся друг к другу, как предмет к своему зеркальному изображению. Расстояния между заместителями у транс-изомеров всегда иные, чем у цис-изомеров. Конфигурации цис- и транс-изомеров отличаются друг от друга в большей мере, чем конфигурации оптических антиподов. Вследствие этого цис- и транс-изомеры существенно различаются как по своим физическим, так и по химическим свойствам. [c.76] Пространственная изомерия, как оптическая, так и геометрическая, встречается не только у соединений углерода, но и у соединений некоторых других многовалентных элементов (азот, кремний, олово, сера, селен, теллур и др.). [c.76] Таким образом, из стереохимической теории вытекает, что не всегда достаточно установить порядок связи атомов в молекуле, чтобы признать строение вещества полностью выясненным. При некоторых особенностях строения молекулы, кроме порядка связи атомов, необходимо установить и их пространственное расположение, т. е. конфигурацию молекулы. [c.76] Способы установления конфигурации молекулы будут рассмотрены после более подробного ознакомления со свойствами некоторых классов органических веществ. Здесь же следует лишь указать. [c.76] Вернуться к основной статье