Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Оптическая изомерия связана не только с наличием в молекуле асимметрического атома углерода; она возникает и тогда, когда затрудненное вращение вокруг ординарной связи создает в молекуле центр асимметрии. Наиболее известным примером таких молекул служат бифенилы, которые можно разделить на ( + )- и (—)-изомеры в том случае, если оба бензольных кольца
О
H2N-C.
Y
HO^
г
он
I
CH-CH2NH-
207" /
/
имеют в орто-положениях объемные заместители,/Эти орто-группы создают стерические препятствия свободному вращению вокруг простой связи, внося, тем самым, в молекулу необходимый элемент асимметрии. При этом оба орто/Заместителя могут быть одинаковыми. Наиболее простым соединением такого типа является бифенил-2,2'-дисульфокислота (12.21).
В алленах две двойные связи перпендикулярны друг другу и поэтому такие производные, как (12.22), могут быть разделены на оптические изомеры (X может быть, например, бензольным циклом, a Y —нафталиновым).
Подробные сведения по стереохимии см. Mislow (1965); молекулярная асимметрия в биологии — Bentley (1969).
,SO3H
HO4S'
Хиральный бифенил (12.21)
V=C=C
¦/ ' Y
Хиральный аллеи (12.22)
HC-CO2H
Il
HC-CO2H
цис-(12.23)
не—согН
Il
HO2C-CH
транс-(12.24)
12.2. Геометрическая изомерия
Геометрические изомеры возникают, если свободное вращение атомов в молекуле ограничено вследствие наличия двойной связи. Примером такой пары изомеров могут служить малеино-вая (12.23) и фумаровая (12.24) кислоты (цис- и транс- соответственно). По химическому строению геометрические изомеры очень похожи, но они не являются зеркальными отображениями друг друга и не вращают плоскость поляризации света. Как правило, цис- и транс-изомеры значительно отличаются по физическим свойствам. Например, малеиновая кислота (12.23) плавится при 130 °С, величина ее рКа 1,9, она очень хорошо растворима в холодной воде (79 г на 100 мл); константы ее геометрического изомера — фумаровой кислоты (12.24) соответственно 287 °С, 3,0 и 0,7 г на 100 мл. Неудивительно, что геометрические изомеры обладают разными биологическими свойствами [Butler, 1944] и поэтому очень важно при изучении химической формулы нового соединения учитывать все возможности существования изомерии такого типа.
Цис- и транс-изомеры можно легко разделить кристаллизацией или хроматографически. Общего метода для превращения одного изомера в другой не существует, однако при нагревании, как правило, образуется наиболее стабильный изомер, а под действием света — менее стабильный. Зрение человека зависит от превращения 11-цис-изомера ретиналя в 11-транс-форму под действием света. Как только возбуждающий луч света исчезает,
208" этот кароти^оидный пигмент снова переходит в цис-форму, прерывая тем с&^ым идущий к мозгу импульс [Gilardi et al., 1971], Цис- и транс-изомеры существуют и у плоского циклопента-нового кольца, представляющего собой как бы большую двойную связь. Хотя циклогексановое кольцо вообще не плоское, оно тем не менее достаточно плоское для образования цис- и трансизомеров. Так, существуют и доступны как цис- (12.25), так и транс- (12.26) формы диаминоциклогексана. Одна и та же молекула может образовывать и геометрические, и оптические изомеры. Например, транс-изомер (12.26) может быть разделен на (S,S) (12.27) и (R1R) (12.28) хиральные изомеры. Однако цис-изомер на хиральные формы разделен быть не может, так как в нем существует плоскость симметрии. У бензольного кольца нет геометрических изомеров, так как у каждого атома углерода кольца только один заместитель.
Цис- Транс- TpaHC-(SS) TpaHC-(R1R)
(12.25) (12.26) (12.27) (12.28)
Стереоизомеры 1,2-диаминоцинлогенсана
Иногда бывает трудно выбрать два из четырех заместителей при двойной связи для определения цис- или транс-конфигурации. Правило последовательности предписывает выбирать заместителей с наиболее тяжелыми атомами, при этом цис-форма обозначается буквой Z (от немецкого слова zusammen), а трансформа— буквой E (entgegen). Иногда в названиях соединений, в которых геометрическая изомерия может проявиться многократно, заместитель, имеющий самый маленький номер (по правилу нумерации), обозначают буквой г, а обозначения с-(цис) и t-(транс) перед другими заместителями показывают их положение по отношению к г-заместителю.
Аналогично индол-3-илуксусной кислоте (4.82), стимулирующей рост растительных клеток, могут действовать и другие кар-боновые кислоты, карбоксильная группа которых находится под углом к плоскости ароматического кольца. Геометрическая изомерия ограничивает возможность такого расположения двух заместителей, поэтому из коричных кислот активен только цис-изомер [Haagen-Smit, Went, 1935]. У 2-фенилциклопропан-1-карбоновой и 1,2,3,4-тетрагидронафталиден-1-уксусной кислот также активны только цис-изомеры [Veldstra, Van der Weste-ringh, 1951]. На молекулярных моделях видно, что кольцо и карбоксильная группа в транс-изомере (неактивном) этих веществ лежат в одной плоскости, в то время как в цис-форме (активной) они некопланарны. Впервые указал на эту связь между
