Главная > Химия > Общая органическая химия, Т1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.1.3. ХИМИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ

Вслед за проведенным выше критическим рассмотрением взаимоотношений между геометрическими фигурами и молекулами, рассмотрим теперь достаточно подробно и вопросы химической топологии.

Это поможет выявить и классифицировать различные причины хиральности молекул (см. разд. 1.1.4). Необходимо считаться с практическими задачами химических исследований. Хотя при рассмотрении абстрактных построений достаточно (или даже недостаточно!) связать хиральность с некоторыми свойствами молекулярной симметрии, перед химиками-экспериментаторами часто встает задача введения стереохимическнх модификации в тот или иной участок органической молекулы. Поэтому полезно, и даже необходимо, уметь найти и определить элементы хиральности в молекуле.

Прелог [26—28] обратил внимание на то, что хиральность может проявляться как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. В качестве простейших моделей, иллюстрирующих это положение, он использовал треугольники и тетраэдры. Некоторые примеры двухмерной хиральности приведены ниже:

Неправильный треугольник (27) в двухмерном пространстве является хиральным, так как его зеркальное отражение (27) относительно некоторой прямой не может быть совмещено с ним при поступательном или вращательном движении в плоскости (симметрия ). Однако при переходе к трехмерному пространству эта двухмерная хиральность исчезает. Ниже прописные буквы латинского алфавита расположены как в ахиральном, так и в хиральном порядке относительно двухмерного пространства:

Различный порядок обозначения вершин равностороннего треугольника приводит к образованию энантиомерной (относительно двухмерного пространства) пары треугольников. Многие из простейших моделей могут быть использованы для описания плоских молекул. Например, треугольник (28) является прообразом ацетальдегида (29), модель (30) — прообразом малеиновой кислоты (31), а (32) — фумаровой кислоты (33).

Позднее мы убедимся, что хиральность ацетальдегида (29) или фумаровой кислоты (33) относительно плоскости может быть обнаружена и ферментами (см. разд. 1.1.5).

Такие понятия как стереогетеротопизм и прохиральность возникли из рассмотрения двухмерной хиральности. Для такой простой трехмерной модели как тетраэдр возможны восемь точечных групп симметрии:

Правильный тетраэдр с симметрией (34) служит моделью для хорошо знакомого нам изображения центра хиральности, представленного формулой (42). Однако модели с симметрией (35) и (37), в принципе, тоже могут заключать в себе центр хиральности.

Ниже показано, что правильный тетраэдр (34) можно рассматривать также как модель-центров прохиральности, например (43), псевдоасимметрии (или псевдохиральности) [42, 43], например, в случаях (44) и (45), а также пропсевдоасимметрии (пропсевдохиральности), как в случае (46):

Тетраэдр с симметрией (38) служит моделью осевой хиральности, прохиральности и псевдоасимметрии (псевдохиральности), тогда как тетраэдр с симметрией (39) моделирует плоскостную хиральность, прохиральность и псевдоасимметрию (псевдохиральность). Примеры осевой и плоскостной прохиральности и псевдоасимметрии (псевдохиральности) читатель может найти в оригинальной литературе [26—29, 32].

Хотя о центрах, осях и плоскостях хиральности подробнее сказано в разд. 1.1.4, по-видимому, целесообразно уже сейчас связать их с общими явлениями в архитектуре молекул. Соединения типа (47) содержит знакомый нам хиральный центр, тогда как в

соответствующим образом замещенных алленах (48) и бифенилах 49) элементом хиральности служит ось. В гранс-циклоалканах (50) и в полизамещенных парациклофанах (51) имеется плоскость хиральности.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление