Геометрическая( цис, транс) изомерия

Конформация - -изменение расположения атомов вследствие поворота вокруг связи при сохранении конфигурации.

Конфигурация и конформация.

Пространственная изомерия

Ключевые слова к разделу 3 4: асимметричная молекула, геометрическая изомерия, диастереомер, конфигурация, конформация, конфигурационный ключ Розанова, оптическая изомерия, оптически активный атом , проекция Фишера, стереоряд, хиральный атом, энантиомер.

Необычайно важным обстоятельством для проявления биологической активности органических соединений является существование пространственной( стерео)изомерии.

Все биологически активные классы природных соединений- аминокислоты, белки, углеводы, гидроксикислоты, липиды- имеют определенную пространственную организацию. От нее зависит способность этих веществ связываться с рецепторами, превращаться в биохимических реакциях с участием белков-ферментов, транспортироваться через мембраны.

Для характеристики пространственных изомеров используют два понятия :

Конфигурация- определенное расположение атомов в пространстве. Конфигурация создается благодаря направленному расположению орбиталей валентных электронов атомов.

Гибридизация sp³ , угол между связями 109⁰ 28’ , тетраэдрическое направление связей.

Гибридизация sp² , угол между связями 120⁰ , тригональное плоскостное направление связей.

Молекула может иметь несколько конформаций , которые непрерывно переходят друг в друга вследствие непрерывного вращения атомов относительно одинарных связей. Конформационные изменения можно назвать «поворотной» изомерией.

Конформации отличаются по энергетическому состоянию. В наиболее устойчивой, энергетически выгодной, молекула находится более длительное время, но в результате столкновений с другими молекулами ее конформация изменяется, а затем вновь возвращается в более устойчивое состояние.

Движение- это форма существования материи.

 

Для алкенов характерна плоскостная геометрическая цис, транс- изомерия, если каждый из sp² - гибридизованных атомов углерода связан с двумя разными заместителями. Образование изомеров возникает из-за невозможности свободного вращения фрагментов молекулы вокруг двойной связи. В гомологическом ряду алкенов первым представителем , который существует в двух геометрических изомерных формах, является бутен-2.

Н СН₃ СН₃ СН₃

> С=С < > С=С <

СН₃ Н Н Н

trans- бутен-2 cis- бутен-2

Биологическая активность природных соединений и лекарственных препаратов зависит от их пространственной конфигурации.

Полиненасыщенные кислоты –олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая присутствуют в составе липидов в цис-форме, которая является энергетически менее устойчивой, соединения обладают дополнительным запасом энергии по сравнению с транс –изомерной формой .

Под влиянием УФ-излучения, свободных радикалов( кислорода, оксида NO ) изменяется пространственное строение , цис-форма превращается в более устойчивую транс-форму, коренным образом изменяется биологическая активность.органической молекулы.

Из двух возможных изомеров бутендиовой кислоты в клетках растений и животных образуется только транс-бутендиовая кислота( фумаровая) , а цис-изомер( малеиновая кислота) является для человека и животных токсическим соединением.

Малеиновая кислота ( цис )	Фумаровая кислота ( транс)

 

В витамине А двойные связи, располагающиеся в боковой цепи, имеют транс-конфигурацию.

Для осуществления акта фоторецепции необходимо обратимое превращение :

цис-ретиналь—> транс-ретиналь – > транс-ретинол — > цис-ретинол

—>цис-ретиналь