2. Изомерия. Стереоизомерия

1. Органикалық қосылыстардың құрылымдық және кеңістіктегі құрылысы. Конфигурация және конформация – стереохимияның негізгі

ҚАРАҒАНДЫ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
Фармация мектебі
Органикалық қосылыстардың құрылымдық және
кеңістіктегі құрылысы.
Конфигурация және конформация – стереохимияның
негізгі ұғымдары.
Ногаева А.Н.
Мамандығы: фармацевтикалық өндіріс технологиясы,
фармация
2 курс
ұзақтығы: 1 сағат

2. Дәрістің жоспары

Изомерия. Изомерлер, олардың жіктелуі.
Конформациялық изомерлер.
Конфигурациялық изомерлер. Энантиомерлер және
диастереомерлер.
Бір
және
бірнеше
стереоизомерлер.
хиралдық
орталықты

3. Изомерия құбылысы

А.М.Бутлеровтың
химиялық құрылыс теориясы
(1861ж.) бойынша құрамы
бірдей, бірақ
құрылысы әртүрлі қосылыстар, сол себепті
химиялық және физикалық қасиеттері әртүрлі
қосылыстар изомерлер деп аталады.
Изомерлер
екіге
–
құрылымдық
және
стероизомерлер (кеңістіктік) болып бөлінеді.

4. Изомерлер

Құрылымдық изомерлер – құрамы бірдей, бірақ
тізбектің немесе сақинаның құрылысына, қос
немесе
үш
байланыстың
болуына,
функционалдық
топтар
мен
радикалдар
құрылысының
өзгешелігіне
байланысты
туындайтын изомерлер.
Кеңістік изомерлер (стереоизомерлер) – құрамы
мен құрылысы бірдей, бірақ атомдар мен атомдар
тобының
кеңістікте
орналасуы
бойынша
айырмашылығы болатын изомерлер.

5.

Изомерлер
Құрылымдық
изомерлер
Конформациялық
Кеңістік изомерлер
(Стереоизомерлер)
Конфигурациялық

6.

Органикалық қосылыстардың изомериясы
Кеңістік
Құрылымдық
Тізбектік изомерия
Геометриялық изомерия
Орын изомериясы
еселенген байланыс немесе функционалдық
топ
Оптикалық изомерия
Класаралық изомерия
+D – сүт
қышқылы
-L – сүт
қышқылы

7. Конформация

Конформация – молекуланың құрамындағы
атомдардың немесе атомдар тобының
δбайланысты үзбей айналуы нәтижесінде туындайтын
геометриялық түрлер.
δ- байланысты айналу бұрышы торсиондық бұрыш
деп аталады. Ең кіші торсиондық бұрыш 60°.
Конформациялық молекулалар үшін Ньюменнің
проекциялық формулалары қолданылады.

8.

9. Алифатикалық косылыстардың конформациясы

Алифаттық қосылыстарда туындайтын
конформациялар: тоқыраған (тежелген), қалқаланған
(қабаттасқан) және қиылған.
Молекулалық конформациялардың арасында ең
энергетикалық тиімдісі немесе тұрақтылығы
жоғарысы – тоқыраған (тежелген) конформация.

10.

11.

12. Циклоалкандардың конформациялары

13. Конфигурациялық стереоизомерлер

Конфигурация – атомдардың немесе
атомдар тобының δ-байланыстың бойымен
айналудан туындайтын өзгерістерді
ескермейтін, кеңістікте орналасу тәртібі.
Конфигурациялық изомерлер:
энантиомерлер (оптикалық изомерлер);
диастереомерлер (геометриялық изомерлер).

14. Энантиомерлер

Энантиомерлер
(оптикалық изомерлер) –
кеңістікте
өздерінің
айнадағы
бейнесімен
сәйкеспейтін (оптикалық белсенді) изомерлер.
Энантиомерлердің физикалық және химиялық
қасиеттері
бірдей,
тек
қана
оптикалық
белсенділіктері әртүрлі болады.
Оптикалық белсенділік – молекулалардың
түскен жарықтың жазықтығын оңға немесе солға
бұру қабылеті.
Олар хиралдық (асимметриялық) орталықтары
болатын хиралдық объектлерге жатады.

15. Хиралдылық

Заттар
олардың симметрия элементтерінің
болуына немесе болмауына байланысты
хиралдық және ахиралдық болып бөлінеді.
Заттың өзінің айнадағы бейнесіне кеңістікте
сәйкес келмейтін ерекшелігі хиралдылық
(грекше сһеіг - қол) деп аталады.
Хиралдық
молекулалардың
симметрия
жазықтығы және орталықтары болмайды, тек
симметрия осі ғана болады. Осы осьті 180°
бұрғанда, молекула бастапқы күйіне қайта
келеді.

16.

17. Асимметриялық орталықтар

Хиралдық
(асимметриялық) көміртек – төрт
валенттігі төрт түрлі атомдар немесе атомдар
тобымен байланысқан атом.
Асимметриялық
көміртек
жұлдызшамен
белгіленеді (С*).
Кейбір
молекулаларда (мезошарап қышқылы,
цистин, т.б.) бір немесе бірнеше хиралдық
орталық болғанымен, симметрия жазықтығы
пайда болатын болса, ол ахиралдық болады.

18. Рацемат

Энантиомерлердің бірдей қоспасы (D=L)
рацемат деп аталады. Рацематтар
оптикалық белсенділік көрсетпейді.
Жалпы изомерлердің саны N= 2n
формуласы бойынша анықталады.
n – хиралдық орталықтардың саны.

19. Фишер проекциясы

Молекуланың кеңістіктегі бейнесін қағаз бетіне
көшіру үшін қолданылатын Фишер проекциясы
бойынша ОН тобы оң жақта орналасса, D-қатар,
ал -ОН тобы сол жақта орналасса (айнадағы
бейнесі), L-қатар болып есептеледі.
Бағытталған сызықпен оптикалық белсенді заттың
ерітіндісінен өтетін полюстенген тіке сәуленің
бағыты көрсетіледі, сәуле оңға бұрылса (+), солға
бұрылса (-) болып белгіленеді.
Теориялық түрде сәуле қозғалысының бағыты
орынбасушылардың көмегімен анықталады және
сағаттың тілі кіші орынбасушыдан үлкен
орынбасушыға (Н-тан ОН-қа) бағытталады.

20. Фишер проекциясы

21. Конфигурациялық стандарт

Оптикалық белсенді молекулалардың
салыстырмалы конфигурациясын анықтау үшін
глицерин альдегиді (стандарт) қолданылады.
Глицерин альдегидінің екінші көміртек (С-2)
атомы – хиралдық (асимметриялық) орталық.
Глицерин альдегидінің екі оптикалық белсенді (D-
және L-) изомерлері бар.

22. Глицерин альдегиді

23. Глицерин альдегиді

24.

25. Белоктар

Белоктарды
құрайтын амин қышқылдарының
көбісінде бір асимметриялық көміртегі атомы,
екі оптикалық белсенді энантиомер және бір
оптикалық белсенді емес рацемат болады.
Барлық
жатады.
табиғи амин қышқылдары L-қатарға

26.

27. Көмірсулар

Моносахаридтердің
молекулаларында бірнеше
хиральдық орталық болғандықтан, құрылымдық
формулалары бірдей стереоизомерлердің саны
көп болады.
Табиғи
жатады.
моносахаридтердің
көбісі Д-қатарға

28. Моносахаридтердің энантиомерлері

29. Диастереомерлер

Молекуланың
айнадағы бейнесі болмайтын
стереоизомерлер
диастереомерлер
деп
аталады.
Диастереомерлердің
физикалық
химиялық қасиеттері әртүрлі болады.
және
Диастереомерлер екі маңызды топқа бөлінеді –
δ-диастереомерлер және π-диастереомерлер.

30. δ- және π-Диастереомерлер

δ-Диастереомерлер
- δ-байланысқа
қатысты
туындайтын
конфигурациялық
изомерлер.
Мысалы,
эритроза
(2,3,4үшгидроксибутаналь).
π-Диастереомерлер – құрамында πбайланысы
болатын
конфигурациялық изомерлер. Ол
алкендерге тән (цис- және трансизомерия).

31. Цис-, транс-бутен-2

32. Бутен-2-диқышқылы

33.

34. Органикалық заттардың кеңістіктегі құрылысы мен биологиялық белсенділігінің арасындағы байланыс.

Жанды ағзада жүретін биологиялық процестер
амин
қышқылдарының хиралдық молекулаларынан тұратын
биологиялық
катализаторлар
–
ферменттердің
қатысуымен орындалады, сол себепті өздері әсер
ететін субстраттардың хиралдылығына сезімтал болып
келетін реагенттер болып есептеледі.
Сондықтан
да
биохимиялық
процестердің
стереоайрықшылығы молекулалардың құрылысына
байланысты болады, яғни
реакцияға белгілі
стереоизомерлер түсіп, реакция нәтижесінде нақты
стереохимиялық өнімдер түзіледі.

35. Конфигурациялық әсерлер

Бір
энантиомер биологиялық әсер көрсететін
болса, екінші энантиомер белсенділік көрсетпеуі
немесе қарама-қарсы әсер жасауы мүмкін.
Көптеген
дәрілік
заттар
жасушалардың
рецепторларымен
әрекеттескенде,
фармакологиялық әсер жасау үшін дәрінің
молекуласы рецептормен толығырақ байланысуға
мүмкіншілік жасайтын конфигурацияға ие болуы
керек.
Конфигурацияның өзгеруі қарама-қарсы
әсерлерге әкеледі де, биологиялық белсенділік
төмендейді.

36. Адреналин

Мысалы,
адреналиннің
екі
энантиомерінің ішінде L (-)-адреналин
биологиялық белсенді болып келеді, ал
Д (+)-адреналиннің фармакологиялық
әсері ОН-тобының кеңістікте басқаша
орналасуына байланысты төмендеп,
рецептормен әрекеттеспейді.