Свойственна молекулам органических веществ, которые не имеют плоскости симметрии (плоскости, разделяющие молекулу на две зеркально тождественные половины) и не

Оптическая изомерия. Оптическая изомерия свойственна молекулам органических веществ, которые не имеют плоскости симметрии (плоскости, разделяющие молекулу на две зеркально тождественные половины) и не совмещающимся со своим зеркальным отображением (т. е. с молекулой, соответствующей этому зеркальному отображению). Такие асимметричные или хиральные молекулы обладают оптической активностью — способностью к вращению плоскости поляризации света (т. е. плоскость, проходящая через направление распространения плоско поляризованной электромагнитной волны и плоскость колебаний электрического вектора этой волны) при прохождении поляризованного луча через кристалл, расплав или раствор вещества. Оптической активностью обладают кристаллы некоторых неорганических веществ, например кварца, однако в этом случае она обусловлена асимметрией кристаллической решётки и исчезает при переходе вещества в другие агрегатные состояния. Оптическая изомерия органических веществ зависит только от строения молекул и с агрегатным состоянием не связана. Чаще всего оптическая активность обусловлена наличием в молекуле хирального атома углерода, т. е. связанного с четырьмя различными заместителями. Примером может служить молочная кислота: CH3C*H(OH)COOH (хиральный атом отмечен звёздочкой). Заместители располагаются в вершинах правильного тетраэдра, в центре которого находится атом углерода: В данном случае молекула молочной кислоты никогда не совпадет со своим зеркальным отображением. Эти две формы кислоты называются оптическими антиподами (энантиомерами). Все физические и химические свойства оптических энантиомеров идентичны. Правда, лишь за исключением оптической активности: одна форма вращает плоскость поляризации света влево (l-или (­-)-форма), другая — на тот же по величине угол вправо (d-или (+)-форма). Такие две формы одного и того же вещества с противоположными знаками вращения имеют зеркально-противоположные конфигурации. Для обозначения генетической связи веществ применяют знаки L и D. Левовращающая молочная кислота принадлежит к D-pяду и обозначается как D-(—)-молочная кислота, правовращающая — к L-pяду и обозначается как L-(+)-молочная кислота. Смесь равных количеств оптических энантиомеров ведёт себя как индивидуальное химическое соединение, лишённое оптической активности и сильно отличающееся по физическим свойствам от каждого из энантиомеров. Такое вещество называется рацемическим соединением, или рацематом (d, l- или (±)-форма). Рацемические соединения могут быть расщеплены на оптические энантиомеры. Для этого обычно используют реакции с оптически активными веществами. В случае соединений типа abcC’ — C’’def, содержащих два хиральных центра, возможны следующие четыре изомера соответственно конфигурации асимметричных атомов C’ и С’’: SS (I), SR (II), RR (III) и RS (IV): SS (I) SR (II) RR (III) RS (IV) —A —A +A +A —B +B +B —B (А и В обозначают соответственно атомы C’ и С’’; S-уменьшение старшинства заместителей против часовой стрелки, R-уменьшение старшинства заместителей по часовой стрелке). Формы SS и RR, SR и RS — оптические энантиомеры. Формы SS и SR, SS и RS, SR и RR не являются энантиомерами, так как конфигурации одного хирального центра у них противоположны, а другого совпадают. Такие оптические изомеры называются диастереоизомерами, или диастереомерами. Если же заместители при двух хиральных центрах одинаковы, т. е. в случае соединений типа abcC’ — С’’abc (например, винные кислоты НООСС*Н(ОН)C*H(ОН)СООН), формы SR и RS совпадут и дадут оптически недеятельную форму (мезо-форму). Оптическая изомерия играет важнейшую роль в биологических процессах. Оптически активными являются природные аминокислоты, углеводы, алкалоиды и др. Химическими методами можно определить относительную конфигурацию вещества, т. е. принадлежность его к D- или L-ряду. Абсолютную конфигурацию, т. е. действительное расположение заместителей в пространстве вокруг хирального центра, можно определить физическими методами. Оптическая изомерия может быть обусловлена не только наличием хиральных атомов, но и асимметрией молекулы в целом, как, например, у замещенных алленов и спиранов: Стереоизомеры винной кислоты. Винная кислота существует в трех стереоизомерах: d-винная кислота, l-винная кислота, мезовинная кислота. d-винная кислота, или обыкновенная винная кислота, называемая в медицине виннокаменной кислотой (acidum tartaricum), была известна в виде кислой калиевой соли («винного камня») еще в древности. d-винная кислота была получена Шееле в 1769 году. Она распространена в растениях, например в тамариндах, в рябине, особенно в соке винограда. d-винную кислоту применяют в пищевой промышленности, медицине, для производства ее эфиров и солей, называемых тартратами. При брожении виноградного сока выпадает в виде винного камня, содержащего много виннокислого калия с примесью небольших количеств виннокислого кальция. d-винная кислота получается путём обработки винного камня минеральными кислотами и очищается перекристаллизацией. Температура плавления d-винной кислоты равна 170°С; растворяется в ацетоне. При пиролизе d-винной кислоты образуются пировиноградная СН3СОСООН и пировинная (метилянтарная) НООССН(СН3)СН2СООН кислоты, СО2. Она восстанавливается до янтарной кислоты; восстанавливает аммиачный раствор AgNO3 до Ag; в щелочной среде растворяет Сu(ОН)2 с образованием прозрачного ярко-синего раствора - реактива Фелинга. l-винная кислота представляет собой белый кристаллический порошок, без запаха, с чистым, слегка терпким кислым вкусом. Она хорошо растворима в воде, спирте, эфире и ацетоне, не растворима в растительных маслах и жирах. В естественных условиях она содержится во многих фруктах, а промышленным способом получается путем обработки отходов виноделия (винного камня) серной кислотой. l-винная кислота находит широкое применение в качестве подкислителя при производстве различных пищевых продуктов, в частности овощных и фруктовых консервов, алкогольных и безалкогольных напитков, кондитерских изделий, фруктово-ягодного мороженного. Благодаря незначительной гигроскопичности она используется в растворимых напитках и шипучих таблетках. Мезовинная кислота, или антивинная кислота имеет температуру плавления 140°С. Образует моногидрат С4Н6О6*Н2О. Кислая калиевая соль мезовинной кислоты очень хорошо растворима в воде. Мезовинная кислота отличается большей растворимостью ее и ее солей; водные растворы не дают осадка с раствором гипса, и ее двойную аммонийно-натровую соль не удается разделить на соли правой и левой винных кислот. При нагревании с небольшим количеством воды при 175°C мезовинная кислота дает виноградную кислоту. Образуется мезовинная кислота при продолжительном кипячении всех форм винных кислот в растворах едких щелочей, при окислении малеиновой кислоты (КМnО4 либо OsO4) или фенола (КМnО4). Общая характеристика и химические свойства винной кислоты. Винная или виннокаменная кислота (acide tartarique, tartaric acid, Weinsteinsäure) — C4H6О6, иначе диоксиянтарная, — значительно распространена в растительном царстве, где она встречается свободной или в виде солей (картофель, огурцы, исландский мох, черный перец и т. д.). Главным источником ее является виноградный сок, из которого она выделяется при брожении в виде труднорастворимой кислой калиевой соли — C4H5O6K — так называемого винного камня, который был известен древним грекам и римлянам. Винная кислота кристаллизуется в виде больших прозрачных моноклинных призм (т. пл. 170°С), легко растворяется в воде и спирте, нерастворима в эфире. При нагревании винной кислоты выше температуры плавления она теряет воду, превращаясь в различные ангидриды. При более сильном нагревании она частью обугливается, частью дает перегоняющиеся продукты; в наибольшем количестве образуются пировиноградная кислота СН3—СО—СООН и метилянтарная (пировинная) кислота. При этерификации винной кислоты получаются кислые и средние ее эфиры. Винная кислота дает при восстановлении йодистым водородом сначала d-яблочную, а затем янтарную кислоту. При действии хлористого ацетила получается диацетилвинная кислота Винная кислота восстанавливает аммиачную окись серебра и может, поэтому использоваться для серебрения. При нагревании некоторых солей винной кислоты, а также при осторожном окислении винной кислоты легко получается глиоксаль СНО—СНО. При осторожном действии концентрированной азотной кислоты получается так называемая нитровинная кислота: легко превращающаяся в диоксивинную кислоту: гидратную форму дикетоянтарной кислоты. Диоксивинная кислота плавится при 114—115°С, отщепляя CO2 и Н2О; при этом образуется тартроновая кислота. Из солей винной кислоты (тартратов) замечательна по нерастворимости в воде кислая калиевая соль С4Н5О6К, применяемая, поэтому в аналитической химии для открытия иона калия. Еще менее растворима средняя кальциевая соль. Двойная соль антимонила и калия (рвотный камень): SbOKC4H4O6*0,5H2O легко растворима в воде. Она получается кипячением кислого тартрата калия с окисью сурьмы и водой. В присутствии солей винной кислоты щелочи не осаждают гидроокисей некоторых тяжелых металлов. Так, если к смеси растворов медного купороса и тартрата щелочного металла прибавить едкого кали, то получается прозрачный, интенсивно синий раствор, так называемая фелингова жидкость. При этом в щелочных растворах получаются соединения, содержащие комплексный ион, в котором медь находится во внутренней сфере в неионизированном состоянии, например: Поэтому щелочи и не осаждают гидроокиси меди в присутствии винной кислоты Фелингова жидкость часто применяется как реактив на восстановительную способность веществ. Так, она восстанавливается альдегидами, простейшими сахарами и т. п., причем на холоде выделяется оранжево-желтый осадок гидроокиси закисной меди, а при нагревании — красный осадок безводной закиси меди. Винная кислота образует весьма хорошо кристаллизующиеся двойные соли щелочных металлов — сегнетовы соли, например

Похожие:

	Решение глобальных проблем современности Федеральному компоненту государственного стандарта среднего (полного) общего образования. Ко времени изучения этого курса учащиеся...		Урок 2 Тема урока: Взаимное расположение прямых на плоскости. Угол... Рассмотреть случаи, когда прямые заданы каноническими, общими или уравнениями с угловым коэффициентом. Научить находить косинус угла...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... А. Н. Колмогорова мгу им. М. В. Ломоносова в конце мая этого учебного года (как и два года назад) была посвящена аксиоматике аффинной...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Состав и строение органических веществ. Классификация органических веществ (предельные У. В., непредельные У. В., кислородсодержащие)....
	Урок №16. Гея и селена Период обращения по орбите равен времени 365,256 кульминаций «среднего Солнца» или земных суток, которые равны ровно 24 часа. Период...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Дидактическая цель: познакомить учащихся с основными видами симметрии на плоскости и в пространстве
	Прямая на плоскости урок 1 ...		Урок в 10 «А» классе по геометрии На тему «Изображение пространственных фигур на плоскости» ...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: Дать понятие координатной плоскости, способствовать формированию умения пользоваться системой координат для определения положения...		Урок литературного чтения Образовательная: повторить понятие системы координат на плоскости, осей координат, способствовать выработке навыков и умений в построении...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по химии, а именно: теории строения органических соединений,...		Урок по математике и информатике по теме «Координатная плоскость» Закрепить умение работать с координатной плоскостью: умение находить точку на координатной плоскости по заданным координатам и находить...
	Памятка для командира. Карточка с координатами точек, с помощью которых будут построены фигуры Образовательная: повторить понятие системы координат на плоскости, осей координат, способствовать выработке навыков и умений в построении...		Урок 1 Тема урока: Основные виды уравнений прямой на плоскости Данную тему нужно изучать после изучения темы «векторы». Материал предназначен для математических классов и изложен таким образом,...
	Курсовая работа Таким образом, путем фотосинтеза в растениях происходит накопление сложных органических веществ. Естественно, что растения в большей...		Курсовая работа Таким образом, путем фотосинтеза в растениях происходит накопление сложных органических веществ. Естественно, что растения в большей...