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 энантиомеры и диастереомеры.
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 С5Н11NО2. 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 | |
| 1 | б | в | в | г | в |
| 2 | в | б | г | б | б |
| 3 | а | а | г | г | а |
| 4 | в | б | а | в | в |
| 5 | в | г | б | г | а |
| 6 | г | г | в | а | г |
| 7 | б | б | г | б | б |
| 8 | а | а | б | в | г |
| 9 | в | в | а | г | в |
| 10 | а | г | а | б | а |
Литература:
Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия, стр. 52 – 80.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 453; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!