Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Organic chemistry ↓


Stereoscopic


Стереохимия является важной и увлекательной отраслью химии, изучающей трехмерное расположение атомов внутри молекул. Она исследует, как эти расположения влияют на свойства и реакции химических соединений, предоставляя бесценную информацию о поведении молекул в биологических системах и синтетических процессах.

Основные концепции стереохимии

Основной фокус стереохимии - пространственное расположение атомов. Понимание стереохимии начинается с понимания изомерии. Изомеры - это молекулы с одинаковой молекулярной формулой, но разной структурой или расположением атомов. В частности, стереохимия занимается стереоизомерами, которые различаются только своим пространственным расположением.

Типы стереоизомеров

Стереоизомеры можно разделить на две категории:

  1. Энантиомеры: Это несводимые зеркальные изображения друг друга. Обычная аналогия может быть проведена между левой и правой рукой человека. Хотя они отражают друг друга, они не могут быть идеально выровнены или наложены друг на друга.
  2. Диастереомеры: Это не зеркальные изображения и, как правило, имеют разные физические свойства. К ним относятся любые стереомерные пары, которые не считаются энантиомерами.

Хиральность

Основой стереохимии является концепция хиральности. Молекула считается хиральной, если у нее есть несводимое зеркальное изображение. Такие молекулы не имеют внутренней плоскости симметрии.

Хиральность в органических молекулах

Хиральность возникает в основном из-за наличия хирального центра, которым обычно является атом углерода, связанный с четырьмя различными группами. Пространственное расположение молекул влияет на их реакцию и взаимодействие с другими хиральными объектами, что приводит к значительным последствиям в фармацевтике, где один энантиомер может быть терапевтическим, в то время как другой может быть вредным.

C*HXYR

В приведенном выше примере углерод (*) выступает в качестве хирального центра, связанного с четырьмя различными группами, X, Y, R и H. Эта конфигурация приводит к двум несопоставимым формам, часто приводя к энантиомерам.

Визуализация хиральности

Левая рука Правая рука

Приведенная выше диаграмма представляет левые и правые энантиомеры. Обратите внимание, как они зеркальны, но не могут выравниваться или накладываться точно.

Назначение конфигураций: система R/S

Для выражения абсолютной конфигурации хирального центра органические химики используют номенклатурную систему R/S. Этот метод присваивает приоритет каждому заместителю, прикрепленному к хиральному центру, на основе его атомного номера.

  1. Расположите заместители в порядке убывания атомного номера; тот, у кого выше атомный номер, получает более высокий приоритет.
  2. Разместите молекулу так, чтобы группа с наименьшим приоритетом была удалена (обычно сзади).
  3. Если последовательность по часовой стрелке, конфигурация - R (rectus); если против часовой - S (sinister).

Цис-транс изомерия

Цис-транс изомерия - это еще один аспект стереохимии, главным образом связанный с двойными связями или кольцами, где вращение ограничено.

Цис-транс в алкинах

Возьмите случай простого алкена:

CH3CH=CHCH3

Здесь расположение вокруг двойной связи может быть следующим:

  • Цис: Похожие группы/атомы находятся на одной стороне.
  • Транс: Одни и те же группы/атомы расположены в противоположных направлениях.
CH3 H H CH3

Хотя это упрощенная модель, она подчеркивает пространственную природу и существенно влияет на такие свойства, как температура кипения, плотность и биологическая активность.

Номенклатура и представление

Системы номенклатуры или конвенции играют важную роль в стереохимии, обеспечивая ясность и точность в химической коммуникации.

Для сложных систем описатель цис–транс комбинируется с дополнительными стереохимическими дескрипторами:

  • E/Z номенклатура: используется, когда вокруг двойной связи имеется несколько типов заместителей.
    • Назначение приоритета по правилам CIP (Кан-Ингольд-Прелог).
    • Если группы высшего приоритета на каждом углероде находятся на одной стороне, используйте Z (zusammen, вместе).
    • Если группы высшего приоритета находятся в противоположном направлении, используйте E (entgegen, противоположно).

Поясните далее с примером:

CH3CH=C(C6H5)CH3

Примените правила CIP, чтобы определить, имеет ли фенил (C6H5) приоритет над другими группами из-за более высокого атомного номера или соображений о множественных связях.

Стереохимия в биологических молекулах

Эффекты стереохимии широко распространены в биологических системах, так как многие биологические молекулы, включая белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и гормоны, естественным образом хиральны.

Белки и ферменты

Белки состоят из аминокислот, большинство из которых являются хиральными, обычно в L-конфигурации. Пространственная конфигурация аминокислот определяет как сворачивание белков, так и их функцию.

Сахар

Сахара или углеводы доминируют в стереохимии на каждом хиральном углероде в своей структуре. Например, глюкоза является повсеместным сахаром с несколькими хиральными центрами:

C6H12O6 - D-глюкоза

Специфическое пространственное расположение D-глюкозы делает ее совместимой с метаболическими ферментами, демонстрируя биологическую значимость стереохимии.

Стереохимия в фармацевтическом дизайне

Фармацевтическая промышленность получают большую выгоду от понимания стереохимии. Энантиомеры могут иметь совершенно разные биологические эффекты. Классический случай касается талидомида, который изначально продавался как седативное средство. В то время как один энантиомер обеспечивал терапевтическое облегчение, другой приводил к серьезным врожденным дефектам.

Энантиомерическая чистота

Энантиомерическая чистота или преобладание одного энантиомера в препарате может быть важной Энантиомерическая чистота или преобладание одного энантиомера в препарате может быть важной для обеспечения безопасности. Методы, такие как хиральная хроматография, помогают достичь этого.

Стереоселективные реакции

Реакции могут быть разработаны так, чтобы избирательно способствовать формированию специфических стереоизомеров. Термины, связанные с этими процессами, включают:

  • Стереоспецифическая реакция: реакция, в которой стереохимия реагентов определяет стереохимию продуктов.
  • Стереоселективная реакция: предпочтительное формирование определенного стереоизомера, когда возможно образование нескольких стереоизомеров.

Примером этого является окисление Шарплессом, метод, который производит эпоксиды с отличной энантиоселективностью, подчеркивая как академическую, так и практическую важность.

Заключение

Стереохимия - это обширная и сложная тема, которая имеет ключевое значение для понимания молекулярных свойств, реакций и приложений. Ее важность простирается от фундаментальных исследований до глубин биологических механизмов и фармацевтических продуктов, подчеркивая ее значение в различных дисциплинах и отраслях. Освоение стереохимии требует не только понимания теоретических основ, но и осознания ее практических последствий и приложений.


Магистрант → 2.3


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (2.2.5)
Рентгеновская кристаллография
Следующий (2.3.1) →
Хиральность и оптическая активность

Комментарии 



Stereoscopic

https://www.chemistryelite.com/g/2.3?ceal=ru