Stereochemia, dział chemii zajmujący się badaniem wpływu trójwymiarowej struktury cząsteczek i jego wpływem na własności tych cząsteczek.
Stereochemia zajmuje się czterema, podstawowymi zagadnieniami:
- teoretyczną możliwością występowania i praktyczną analizą izomerii optycznej i geometrycznej związków chemicznych.
- wyjaśnianiem i analizowaniem mechanizmów reakcji chemicznych, prowadzących do zmian w trójwymiarowej strukturze cząsteczek
- syntezą asymetryczną – czyli praktycznymi sposobami otrzymywania pożądanych izomerów geometrycznych i optycznych
- badaniem wpływu struktury trójwymiarowej cząsteczek na ich własności fizyczne, chemiczne i biologiczne.
edytuj Stereochemia węglowodorów
Budowa przestrzenna węglowodorów opiera się na kilku prostych regułach:
- Podstawniki atomów węgla tworzącego cztery pojedyncze wiązania chemiczne są ułożone w narożach czworościanu (hipoteza van't Hoffa i le Bela). Jedną z konsekwencji tej reguły jest niepłaskość pierścienia cykloheksanu.
- Podstawniki atomów węgla tworzących wiązanie podwójne leżą w płaszczyźnie tego wiązania. Kąty X-C=C i X-C-X' (gdzie X, X' są podstawnikami, a C jest atomem węgla tworzącym wiązanie podwójne) wynoszą około 120°
- Podstawniki atomów węgla tworzących wiązanie potrójne (acetylenowe) leżą w płaszczyźnie tego wiązania. Kąt utworzony przez podstawnik, oraz dwa atomy węgla połączone wiązaniem potrójnym wynosi 180° (wiązanie liniowe)
- Pierścień benzenu jest płaski. Podstawniki pierścienia benzenowego leżą w jego płaszczyźnie.
Stosując powyższe proste reguły można łatwo przewidzieć struktury większości nienaprężonych węglowodorów, zarówno alifatycznych jak i aromatycznych.
edytuj Węglowodory o nietypowej budowie przestrzennej [1]
Wyżej podane reguły stosują się do większości istniejących węglowodorów. Znane są jednakże wyjątki. Złamanie tych reguł powodowane jest zwykle przez wprowadzenie do cząsteczki dużych naprężeń.
- Węglowodory łamiące hipotezę van't Hoffa i Le Bella
- cząsteczki z piramidalnym (odwróconym) czterowiązalnym atomem węgla (np. [1.1.1]propellan, [1.1.1.1]padlan)
- cząsteczki z płaskim z czterowiązalnym atomem węgla (tzw. problem płaskiego metanu)
- cząsteczki z płaskim cykloheksanem (np.: tris-σ-homobenzeny – cząsteczki, w których cykloheksan jest "obudowany" ugrupowaniami cyklopropanowymi)
- Cząsteczki ze zdeformowanym wiązaniem podwójnym
- Niezwykłe weglowodory aromatyczne
- cząsteczki z niepłaskim pierścieniem benzenowym (np.: [2.2]paracyklofan)
- cząsteczki z podstawnikami nie leżącymi w płaszczyźnie pierścienia benzenowego (np.: superfan)
- Nieliniowe acetyleny
Przypisy
- ↑ H. Dodziuk, Modern Conformational Analysis: elucidating novel exciting molecular structures, VCH Publishers, New York, 1995 (ISBN 0-471-18611-2)