Оптическая изомерия

В 1874г. Ванг-Гофф и Ле-Бель почти одновременно отметили, что все оптически активные вещества известного строения содержат в своих молекулах по крайне мере один атом углерода, связанный с четырьмя различными группами. Такие атомы называются асимметрическими углеродными атомами ( в формулах их отличают звездочкой *).

1 ассиметрический атом Модели молекул (+)и(-) молочной к-ты

углерода рис. а рис. б

Из рисунка видно, что модели (+) и (-) молочной кислоты являются зеркальным отражением друг друга, что правая модель при наложении не совмещается с левой: группы -СН₃ и -СООН совпадают, а -Н и -ОН нет. В несовмещении этих пространственных конфигураций можно убедиться и по тому, что на рис. а переход от СН₃ - группы к гидроксилу -ОН по кратчайшему расстоянию идет против часовой стрелки, а на рис. б в обратном порядке.

Циклические углеводороды при наличии 2-х асимметрических атомов углерода также могут иметь оптические изомеры.

Рассмотрим конкретные примеры.

В молекуле цис-изомера 1 два асимметрических атома углерода. Однако, данный изомер оптических изомеров не имеет, т.к. его зеркальное отражение 2 при наложении имеет совпадение всех заместителей.

Замечено, что все цис-изомеры имеют ось симметрии и не имеют оптических изомеров. Рассмотрим транс-изомер:

Модели 3 и 4 являются зеркальными отражениями друг друга. правая конфигурация 4 не совмещается при наложении с конфигурацией 3 .

Вывод: ось симметрии отсутствует. Следовательно, транс изомеры имеют оптические изомеры.

7. Ароматический ряд. Арены

Ароматический ряд охватывает все карбоциклические соединения, в молекулах ко­торых присутствует одно или несколько колец, и некоторые алициклические соедине­ния, не содержащие бензольное кольцо.

Для соединений этого ряда характерны определенные физические и химические свойства, совокупность которых является критерием ароматичности.

Ароматическим характером обладают и многие важные гетероциклические соединения (фуран, тиофен, пиррол и др.), свойства которых следует рассмотреть по учебнику А.А.Петрова самостоятельно.

Арены

К аренам относится бензол и его многочисленные гомологи. Чаще всего строение бензола изображают формулой Кекуле:

Следует обратить внимание на то, что согласно формуле Кекуле, являясь формально непредельным соединением, бензол вступает преимущественно в реакции замещения характерные для алканов, а не присоединения, что характерно для непредельных соединений.

Сравним действие типичных реагентов на двойную связь

Бензол проявляет высокую устойчивость и в реакциях окисления, только в очень жестких условиях может разорваться бензольное кольцо.

Гомологи бензола окисляются легко. Окислению подвергаются боковые цепи, а не кольца. Следует обратить внимание на то, что независимо от длины боковой цепи всегда образуется бензойная кислота.

толуол бензиловый бензойный бензойная

спирт альдегид кислота