Сделай Сам Свою Работу на 5

Тесты изомерия для самостоят. работы





Структурная изомерия

 

Она делится:

1) Изомерия цепи

С4Н10 СН3 – СН2 – СН2 – СН3  
  Бутан 2-Метилпропан  

2) Изомерия положения кратной связи и функциональных групп

С4Н8 СН2 = СН – СН2 – СН3 СН3 – СН = СН – СН3  
  Бутен-1 Бутен-2
С3Н7ОН СН3 – СН2 – СН2 – ОН  
  Пропанол-1 Пропанол-2  

3) Изомерия функциональных групп (межклассовая изомерия)

С3Н6О
  Пропаналь Пропанон-2

Пространственная изомерия (стереоизомерия)

 

Пространственное строение молекул связано со стереоспецифичностью биохимических процессов. Стереоспецифичность процессов, протекаюших в организме, состоит в том, что в реакцию вовлекаются определенные стереоизомеры и результатом реакции являются также стереохимически определенные продукты. Многие лекарственные вещества проявляют фармакологический эффект при взаимодействии с рецепторами клетки только в определенной форме, т. к. для этого необходимо, чтобы молекула лекарственного вещества имела такую конфигурацию, которая позволяла бы наиболее полно связываться с рецептором. Изменение конфигурации на противоположную, как правило, снижает степень связывания и ослабляет биологическое действие.



Итак, биологическое действие биорегуляторов (гормоны, витамины, антибиотики и др.) лекарственных веществ принципиально связано с пространственным строением их молекул.

Конформационная изомерия

К динамическому ряду пространственных изомеров относятся конформационные изомеры, или конформации.

Конформационныминазываются изомеры, молекулы которых переходят друг в друга за счет свободного вращения атомов и групп атомов вокруг одной или нескольких s-связей.

Появление коформаций связано с тем, что хотя вокруг одинарной связи должно быть свободное вращение, однако вследствие взаимного отталкивания атомов и групп атомов существует некоторый энергетический барьер, который необходимо преодолеть для осуществления такого свободного вращения.

Для изображения конформаций используют проекции Ньюмена.



Конформации, обладающие минимумом энергии и наиболее стабильные по этой причине, называются конформерами.

Различают для соединений с открытой цепью (например, для этана) заторможенную, заслоненную и скошенную конформации. Для циклических соединений (например, для циклогексана) - конформации "кресла" и "ванны". Энергетически выгодными являются заторможенная конформация и конформация "кресла".

 

С2Н6

 

 

       
   

 

 


Заслонённая конформация Заторможенная конформация

более энергетически выгодная

           
 
 
     

 

 


Формулы Ньюмена

 

С6Н12

Циклогексан

«Кресло» «Ванна»

 

Форма «кресла» более энергетически выгодна, чем «ванна».

 

Конфигурационная изомерия.

Конфигурационными изомерами называются стереоизомеры, молекулы которых имеют различное расположение атомов в пространстве без учета конформаций.

По типу симметрии все стереоизомеры делятся на энантиомерыидиастереомеры.

В 1915 году французский физик Ж.-Б. Био открыл явление оптической активности - способности жидкостей вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света. Оптическую активность измеряют приборами, которые называются поляриметрами. Монохроматический свет, пройдя через поляризатор (призма Николя из исландского шпата), становится поляризованным. Если в прибор поместить раствор с оптически активным веществом, то поляризованный свет приобретает плоскость поляризации, смещенную на угол a.(измеряется в градусах).



В 1948 году Л. Пастер, отделив пинцетом друг от друга кристаллы двух зеркальных форм оптически неактивной натрий-аммониевой соли виноградной кислоты, получил из неактивной смеси оптически активные вещества. Оба изомера смещали плоскость поляризации поляризованного света на один и тот же угол, но в разные стороны: один - по часовой стрелке (правовращающий, "+"), другой - против часовой стрелки (левовращающий, "-"). Так впервые были получены право- и левовращающие винные кислоты из неактивной виноградной кислоты. Эти изомеры были названы оптическими антиподами, или оптическими изомерами.

Равная смесь право- и левовращающих изомеров одного соединения называется рацематом, она оптически неактивна.

Энантиомеры (оптические изомеры, зеркальные изомеры, антиподы)- это стереоизомеры, молекулы которых относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное отображение. Это явление называется энантиомерией.

Энантиомерами являются только те соединения, в которых содержится один или несколько асимметрических (хиральных) атомов углерода.

Асимметрическим (хиральным) является атом, у которого выполняются следующие условия: 1) sp3 гибридное состояние, 2) все четыре заместителя разные.

Все физические и химические свойства энантиомеров одинаковы, кроме вращения плоскости поляризации плоскополяризованного света и биологической активности.

Поляриметр позволяет определить только знак вращения, но не указывает, какой конкретно энантиомер имеет такое вращение. Для этого необходимо установить абсолютную конфигурацию, то есть истинное расположение заместителей в пространстве относительно хирального центра. Определяют абсолютную конфигурацию сложными физико-химическими методами. После выяснения абсолютных конфигураций нескольких соединений появилась возможность характеризовать все остальные путем сравнения их конфигураций с конфигурациями эталонных соединений, то есть определить относительные конфигурации.

В качестве стандарта М.А. Розанов в 1906 г. предложил "+"-глицериновый альдегид, которому условно приписали D-конфигурацию, а его антиподу левовращающему изомеру L-конфигурацию, то есть следующее расположение заместителей:

 

       
 
   
 

 


 

 

L-ряд D-ряд

 

Для изображения конфигурационных изомеров пользуются формулами Фишера. Хиральный центр рисуют с четырьмя связями, расположенными под прямым углом друг к другу. Вертикальные линии изображают заместителей, находящихся за плоскостью листа бумаги, горизонтальные - над плоскостью, центральный атом находится в плоскости листа. Асимметрический (хиральный) атом часто помечают звездочкой *.

К D-стереохимическому ряду относят родственные D-глицериновому альдегиду соединения с аналогичной конфигурацией центра хиральности, к L-ряду аналогично конфигурации L-глицеринового альдегида.

Важно отметить, что знак вращения не имеет прямой связи с конфигурацией.

Количество изомеров определяют по формуле:

N=2n, где N-число изомеров,

n-число хиральных атомов углерода

Среди энантиомеров могут быть симметричные молекулы, не обладаюшие оптической активностью, называются они мезоизомерами.

 

 

 
 


Например: Винная к-та    
  D – (+) – ряд L – (–) – ряд     Мезовинная к-та

Рацемат – виноградная к-та

 

 

s-Диастереомерия.

Оптические изомеры, не являющиеся зеркальными изомерами, отличающиеся конфигурацией нескольких, но не всех асимметрических атомов углерода, обладающие различными физическими и химическими свойствами, называются s-диастереомерами.

Например, 2-гидрокси-3-хлорбутановая кислота имеет 4 изомера:

I и II, III и IV – энантиомеры:

I и III, I и IV, II и III, II и IV – диастереомеры.

 

Таким образом, в зависимости от расположения атомов в пространстве могут быть различные пространственные изомеры, обладающие биологической активностью.

P-Диастереомерия.

p-Диастереомеры (геометрические изомеры) – это стереомеры, имеющие в молекуле p-связь. Они встречаются у алкенов, непредельных высших карбоновых к-т, непредельных дикарбоновых к-т

 

Биологическая активность органических вещ-в связана с их строением.

Например:

 

Цис-бутендиовая к-та, Транс-бутендиовая к-та,

малеиновая к-та – фумаровая к-та – не ядовита,

очень ядовита содержится в организме

 

Все природные непредельные высшие карбоновые к-ты являются цис-изомерами.

 

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое изомерия (понятие)? Виды изомерии.

2. Структурная изомерия.

3. Конформационная изомерия.

4. Конфигурациооная изомерия: энантиомерия, диастереомерия.

5. Причины проявления органическими молекулами оптической изомерии? Хиральные молекулы, ассиметрический атом углерода. Абсолютная и относительная конфигурации. D- и L-стереоизомерические ряды. Рацематы.

6. p-Диастереомеры (цис- и транс-изомеры).

7. Единство структуры, конфигурации и конформации органических

соединений. Связь между пространственным строением и биологической активностью (фумаровая и малеиновая кислоты).

8. Напишите структурные формулы изомерных оксикислот состава С5Н10О3. Укажите изомеры углеродного скелета и положения.

9. Напишите структурные формулы изомерных аминокислот состава С5Н112. Укажите изомеры, содержащие третичный атом углерода.

10. Приведите проекционную формулу Фишера для D-2-гидроксибутандиовой кислоты. Как определяется знак вращения для соединения.

11. Изобразите при помощи формулы Фишера структуру L-изомера для 3-гидроксибутановой кислоты.

12. Для каких соединений характерно существование цис- и транс-изомеров. Изобразите их:

а) , б) , в) .

 

Тесты изомерия для самостоят. работы

Вариант I

1. Структурным изомером для является соединение:

 

 

2. Межклассовыми изомерами являются:

а) бутанол-1 и бутанол-2; б) бутанол-2 и изобутанол;

в) бутаналь и бутанон-2; г) диэтиловый эфир и бутаналь.

 

3. Изомерами положения являются:

а) 4-метилпентен-2 и 2-метилпентен-2; б) 4-метилпентен-2 и 3-метилпентен-3;

в) бутаналь и бутанон-2; г) диэтиловый эфир и метилпропиловый эфир.

 

4. Мезоформа для 2,3 - бутандиовой кислоты - это:

5. Невозможно существование геометрических изомеров для соединения:

а) бутендиовая кислота; б) бутен-2-овая кислота;

в) бутен-3-овая кислота; г) 2-хлорбутен-2-овая кислота.

6. Стереохимическим стандартом для соединений L-ряда:

7. Для ассиметрического атома углерода должны выполняться следующие условия:

а) sp2 – гибридизация, три разных заместителя;

б) sp3 – гибридизация, четыре разных заместителя;

в) sp – гибридизация, два разных заместителя;

г) sp3 – гибридизация, четыре одинаковых заместителя.

8. Наибольшее число оптических изомеров имеет соединение:

а) , б) ,

 

в) ,

 

г) .

 

9. Соединение с хиральным (ассиметрическим) атомом углерода – это:

а) , б) , в) ,

 

г) .

10. Гомологами будет являться пара соединений:

а) C3H8 и C5H12 ; б) C3H8 и C4H9ОН; в) C4H10 и C4H9Br; г) C3H8 и C3H6.

Вариант II

1. Межклассовым изомером соединению является:

2. Самая энергетически выгодная конформация бутана - это:

3. π-Диастереоизомер цис-бутендиовой кислоты - это:

4. Соединение, для которого возможно существование оптических изомеров - это:

5. D-изомеру винной кислоты соответствует формула:

6. Правильное определение изомеров – это:

а) вещества, имеющие различное строение;

б) вещества, имеющие одинаковый качественный состав и различное строение;

в) вещества, имеющие одинаковый количественный состав и различное строение;

г) вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение.

7. Гомологами будет являться пара соединений:

а) C3H8 и C4H9Br ; б) C3H7ОН и C4H9ОН; в) C3H8 и C2H4; г) C3H8 и C6H6.

 

8. Оптической активностью обладает соединение:

 

а) , б) , в) , г) .

 

9. Число структурных изомеров с брутто формулой С5Н12 равно:

а) 5 ; б) 4; в) 3; г) 2.

10. Геометрической изомерией обладают соединения, содержащие:

а) только атомы углерода с типом гибридизации sp3 ;

б) только атомы углерода с типом гибридизации sp2 ;

 

в) только атомы углерода с типом гибридизации sp ;

г) атомы углерода с типом гибридизации sp3 и sp2

 

 

Вариант III

1. Соединение, не являющееся изомером для 2,2,3,4-тетраметилпентанола-3, – это :

2. Существование цис-изомера возможно для соединения:

3. Диастереомером L-винной кислоты является:

4. Наиболее выгодная конформация пропиламина – это:

5. Соединение, не обладающее оптической изомерией:

6. Правильное определение конфигурационных изомеров – это:

а) стереоизомеры с различным расположением атомов в пространстве;

б) стереоизомеры с различным расположением атомов в пространстве без учета конформаций;

в) стереоизомеры с различным расположением атомов в пространстве с учетом конформаций;

г) стереоизомеры с одинаковым расположением атомов в пространстве без учета конформаций.

7. Гомологами будет являться пара соединений:

а) C2H6 и C4H8 ; б) C2H5Cl и C3H8; в) C3H8 и C2H4; г) C3H8 и C4H10.

 

8. Наибольшим числом оптических изомеров обладает соединение:

 

а) , б) , в) ,

 

г) .

 

9. Число структурных изомеров с брутто формулой С6Н12 равно:

а) 11 ; б) 8; в) 12; г) 10.

10. Изомерами углеродной цепи являются:

а) изобутан и бутан;

б) бутанон-2 и бутаналь ;

в) бутен-1 и бутен-2 ;

г) метилпропиловый эфир и бутанол-2 .

 

Вариант IV

1. Соединение, не являющееся изомером состава С4Н8О4 , - это:

2. Заслоненная форма аминоэтанола – это:

3. Транс-изомер – это:

4. Соединение, имеющее четыре оптически активных изомера, - это:

а) 2-хлорпропановая кислота; б) 2-гидрокси-3-метилбутановая кислота;

в) 2-гидрокси-3-хлорбутановая кислота; г) 2-гидроксибутановая кислота.

5. L-Изомер 2-гидроксибутановой кислоты – это:

6. Правильное определение гомологов – это:

а) вещества с близкими свойствами, где каждый член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу –СН2–;

б) вещества с различным расположением атомов в пространстве без учета конформаций;

в) вещества, отличающиеся по количественному составу;

г) вещества, отличающиеся по качественному составу.

7. Гомологами будет являться пара соединений:

а) C4H6 и C4H10 ; б) C2H5Cl и C5H11Cl; в) CH4 и C2H4; г) C3H8 и C4H8.

 

8. Наибольшим числом оптических изомеров обладает соединение:

 

а) , б) , в) , г) .

 

9. Число структурных изомеров с брутто формулой С5Н8 равно:

а) 5 ; б) 4; в) 2; г) 3.

10. Изомерами положения являются:

а) изопентан и пентан;

б) 2-метилпентен-1 и 4-метилпентен-2 ;

в) пентанон-2 и пентаналь ;

г) метилпропиловый эфир и диизопропиловый эфир .

 

Вариант V

1.Структурным изомером для является соединение:

2.Наиболее выгодной заторможенной форме 1-нитропропана соответствует:

3.Для какого из соединений возможно существование цис- и транс-изомеров:

4.Какая из формул соответствует энантиомеру D-яблочной (2-гидроксибутандиовой) кислоты:

5.Диастереомером мезоформе винной кислоты является:

6. Правильное определение энантиомеров – это:

а) стереоизомеры, молекулы которых отличаются друг от друга на группу –СН2–;

б) стереоизомеры, молекулы которых относятся между собой как предмет и совместимое с ним зеркальное отображение;

в) стереоизомеры, молекулы которых сходны по количественному и качественному составу;

г) стереоизомеры, молекулы которых относятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное отображение.

7. Оптическая активность органических соединений объясняется наличием:

а) атома углерода с sp3 – гибридизацией и четырьмя одинаковыми заместителями;

б) атома углерода с sp3 – гибридизацией и четырьмя разными заместителями;

в) атома углерода с sp3 – гибридизацией и двумя из четырех разными заместителями;

г) атома углерода с sp3 – гибридизацией и тремя из четырех разными заместителями.

 

8. Оптической активностью не обладает соединение:

а) , б) , в) , г) .

 

9. Наименьшее число оптических изомеров имеет соединение:

а) 2-хлор-3-метилпентандиовая кислота, б) 2-нитро-3-аминобутандиовая кислота , в) 2,3,-дигидроксибутандиовая кислота, г) 2-амино-4-этилгександиовая кислота.

 

10. Гомологами будет являться пара соединений:

а) C6H13ОН и C8H17ОН; б) C3H7ОН и C4H8ОН; в) C2H5Br и C6H11Br; г) C3H8 и C3H6.

 

Ответы к тестам

I II III IV V
б в в г в
в б г б б
а а г г а
в б а в в
в г б г а
г г в а г
б б г б б
а а б в г
в в а г в
а г а б а

Литература:

Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия, стр. 52 – 80.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.