Stereochemia

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