معلومة

ISOMERS - علم الأحياء


نظائر

تعريف الايزومير وأمثلة في الكيمياء

  • كيمياء
    • القوانين الكيميائية
    • الأساسيات
    • جزيئات
    • الجدول الدوري
    • المشاريع والتجارب
    • طريقة علمية
    • الكيمياء الحيوية
    • الكيمياء الفيزيائية
    • الكيمياء الطبية
    • الكيمياء في الحياة اليومية
    • الكيميائيين المشهورين
    • أنشطة للأطفال
    • الاختصارات والمختصرات
    • دكتوراه في العلوم الطبية الحيوية ، جامعة تينيسي في نوكسفيل
    • بكالوريوس في الفيزياء والرياضيات من كلية هاستنجز

    الأيزومر هو نوع كيميائي له نفس عدد وأنواع الذرات مثل الأنواع الكيميائية الأخرى ولكن بخصائص مميزة لأن الذرات مرتبة في هياكل كيميائية مختلفة. عندما يمكن للذرات أن تتخذ تكوينات مختلفة ، فإن هذه الظاهرة تسمى isomerism. هناك عدة فئات من الايزومرات ، بما في ذلك الايزومرات الهيكلية ، الايزومرات الهندسية ، الايزومرات الضوئية ، والايزومرات الفراغية. يمكن أن تحدث الأزمرة تلقائيًا أم لا ، اعتمادًا على ما إذا كانت طاقة الرابطة للتكوينات قابلة للمقارنة.


    محتويات

    الايزومرات الهيكلية لها نفس عدد ذرات كل عنصر (ومن ثم نفس الصيغة الجزيئية) ، ولكن الذرات متصلة بطرق مختلفة. [5]

    مثال: ج 3 ح 8 يا تحرير

    على سبيل المثال ، هناك ثلاثة مركبات متميزة لها الصيغة الجزيئية C 3 H 8 O < displaystyle < ce >> :

    أول أيزومرين معروضين لـ C 3 H 8 O < displaystyle < ce >> عبارة عن بروبانول ، أي كحولات مشتقة من البروبان. كلاهما له سلسلة من ثلاث ذرات كربون متصلة بواسطة روابط مفردة ، مع تعبئة تكافؤ الكربون المتبقي بسبع ذرات هيدروجين ومجموعة هيدروكسيل - OH < displaystyle < ce <-OH> >> تشتمل على ذرة الأكسجين المرتبطة بـ a ذرة الهيدروجين. يختلف هذان الأيزومران عن الكربون الذي يرتبط به الهيدروكسيل: إما إلى طرف سلسلة الكربون propan-1-ol (1-propanol ، ن- كحول بروبيل ، ن-بروبانول أنا) أو إلى وسط الكربون بروبان 2-ol (2-بروبانول ، كحول الأيزوبروبيل ، الأيزوبروبانول ثانيًا). يمكن وصفها بالصيغ الهيكلية المكثفة H 3 C - CH 2 - CH 2 OH >> و H 3 C - CH (OH) - CH 3 >> . الأيزومر الثالث لـ C 3 H 8 O >> هو الأثير ميثوكسي إيثان (إيثيل ميثيل الأثير). على عكس الاثنين الآخرين ، فإنه يحتوي على ذرة الأكسجين متصلة بكربونين ، وجميع الهيدروجينات الثمانية مرتبطة مباشرة بالكربون. يمكن وصفه بالصيغة المكثفة H 3 C - O - CH 2 - CH 3 >> . لا يعتبر الكحول "3-بروبانول" أيزومرًا آخر ، نظرًا لأن الاختلاف بينه وبين 1-بروبانول ليس حقيقيًا ، فهو فقط نتيجة اختيار تعسفي في ترتيب الكربون على طول السلسلة. للسبب نفسه ، "إيثوكسيميثان" ليس أيزومرًا آخر. 1-بروبانول و 2-بروبانول هما مثالان على الأيزومرات الموضعية ، والتي تختلف حسب الموضع الذي تظهر فيه سمات معينة ، مثل الروابط المزدوجة أو المجموعات الوظيفية ، على الجزيء "الأصل" (البروبان ، في هذه الحالة). مثال: ج 3 ح 4 يحرر

    هناك أيضًا ثلاثة أيزومرات هيكلية للهيدروكربون C 3 H 4 >> :

    أنا بروبادين ثانيًا بروبين ثالثا سيكلوبروبين

    في اثنين من الأيزومرات ، ترتبط ذرات الكربون الثلاث في سلسلة مفتوحة ، ولكن في واحدة منها (بروبادين أو ألين أنا) ترتبط الكربونات برابطة مزدوجة ، بينما في الأخرى (بروبين أو ميثيل أسيتيلين ، ثانيًا) مرتبطان برابطة واحدة وثلاثية. في الأيزومر الثالث (سيكلوبروبين ثالثا) ترتبط الكربونات الثلاثة بحلقة برباطين منفردتين ورابطة مزدوجة. في الثلاثة ، يتم إرضاء التكافؤات المتبقية لذرات الكربون بواسطة الهيدروجين الأربعة.

    مرة أخرى ، لاحظ أنه لا يوجد سوى أيزومر هيكلي واحد له رابطة ثلاثية ، لأن الموضع الآخر المحتمل لتلك الرابطة هو فقط سحب الكربونات الثلاثة بترتيب مختلف. للسبب نفسه ، يوجد سيكلوبروبين واحد فقط ، وليس ثلاثة.

    تعديل Tautomers

    Tautomers هي أيزومرات بنيوية تتحول بسهولة ، بحيث يتعايش نوعان أو أكثر في حالة توازن مثل

    ومن الأمثلة المهمة على هذا التكافؤ الكيتو-إينول والتوازن بين الأشكال المحايدة والزويترونية للحمض الأميني.

    تعديل أشكال الرنين

    توصف بنية بعض الجزيئات أحيانًا بأنها صدى بين عدة أيزومرات بنيوية مختلفة ظاهريًا. المثال الكلاسيكي هو 1،2-ميثيل بنزين (ا-زيلين) ، والذي يوصف غالبًا بأنه مزيج من اثنين من أيزومرين هيكليين متميزين ظاهريًا:

    ومع ذلك ، لا يصف أي من هاتين الهيكلين مركبًا حقيقيًا ، إنهما تخيلات تم ابتكارها كوسيلة لوصف (من خلال "متوسطها" أو "رنينها") الترابط غير المتمركز الفعلي بين ا-زيلين ، وهو الأيزومر الفردي لـ C 8 H 10 < displaystyle < ce >> مع لب بنزين ومجموعتين ميثيل في مواقع متجاورة.

    تحتوي الأيزومرات المجسمة على نفس الذرات أو النظائر المتصلة بروابط من نفس النوع ، ولكنها تختلف في أشكالها - المواضع النسبية لتلك الذرات في الفضاء ، بصرف النظر عن الدوران والترجمات

    من الناحية النظرية ، يمكن للمرء أن يتخيل أي ترتيب مكاني لذرات جزيء أو أيون يتم تغييره تدريجيًا إلى أي ترتيب آخر بطرق عديدة لا متناهية ، عن طريق تحريك كل ذرة على طول المسار المناسب. ومع ذلك ، فإن التغييرات في أوضاع الذرات ستغير عمومًا الطاقة الداخلية للجزيء ، والتي يتم تحديدها من خلال الزوايا بين الروابط في كل ذرة والمسافات بين الذرات (سواء كانت مرتبطة أم لا).

    الأيزومر المطابق هو ترتيب لذرات الجزيء أو الأيون تكون فيه الطاقة الداخلية هي الحد الأدنى المحلي ، وهو ترتيب بحيث تؤدي أي تغييرات طفيفة في مواضع الذرات إلى زيادة الطاقة الداخلية ، وبالتالي ينتج عنها قوى التي تميل إلى دفع الذرات إلى مواضعها الأصلية. تغيير شكل الجزيء من مثل هذا الحد الأدنى من الطاقة A > إلى حد أدنى آخر للطاقة B >> سيتطلب إذن المرور بالتكوينات التي تحتوي على طاقة أعلى من A > و B >>. بمعنى ، يتم فصل أيزومر التشكل عن أي أيزومر آخر بحاجز طاقة: الكمية التي يجب إضافتها مؤقتًا إلى الطاقة الداخلية للجزيء من أجل المرور عبر جميع التوافقات الوسيطة على طول المسار "الأسهل" (الذي يقلل من هذا المبلغ).

    إذا كان حاجز الطاقة بين اثنين من الأيزومرات التوافقية منخفضًا بدرجة كافية ، فقد يتم التغلب عليه من خلال المدخلات العشوائية للطاقة الحرارية التي يحصل عليها الجزيء من التفاعلات مع البيئة أو من اهتزازاته الخاصة. في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الأيزومرين أيضًا متماكبًا واحدًا ، اعتمادًا على درجة الحرارة والسياق. على سبيل المثال ، يتحول تشكلا الهكسان الحلقي إلى بعضهما البعض بسرعة كبيرة في درجة حرارة الغرفة (في الحالة السائلة) ، بحيث يتم التعامل معهما عادةً على أنهما أيزومر واحد في الكيمياء. [7]

    في بعض الحالات ، يمكن عبور الحاجز عن طريق النفق الكمي للذرات نفسها. هذه الظاهرة الأخيرة تمنع فصل الإيزومرات الفراغية لفلورو كلوروامين NHFCl >> أو بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2 >> ، لأن المطابقين مع الحد الأدنى من الطاقة يتحولان في بضع بيكو ثانية حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية. [8] على العكس من ذلك ، قد يكون حاجز الطاقة مرتفعًا لدرجة أن أسهل طريقة للتغلب عليه تتطلب كسرًا مؤقتًا ثم إعادة تشكيل أو المزيد من روابط الجزيء. في هذه الحالة ، يكون الأيزومران عادةً مستقرين بما يكفي لعزلهما ومعالجتهما كمواد مميزة. يُقال بعد ذلك أن هذه الأيزومرات عبارة عن أيزومرات تكوينية مختلفة أو "تكوينات" للجزيء ، وليست فقط شكلين مختلفين. [9] (ومع ذلك ، يجب أن يدرك المرء أن المصطلحين "التشكل" و "التكوين" مترادفان إلى حد كبير خارج الكيمياء ، وقد يكون التمييز بينهما مثيرًا للجدل حتى بين الكيميائيين. [7]) يمكن أن تؤدي التفاعلات مع الجزيئات الأخرى لنفس المركبات أو المركبات المختلفة (على سبيل المثال ، من خلال الروابط الهيدروجينية) إلى تغيير كبير في طاقة مطابقة الجزيء. لذلك ، فإن الأيزومرات المحتملة لمركب في محلول أو في مرحلته السائلة والصلبة تختلف كثيرًا عن تلك الموجودة في الجزيء المعزول في الفراغ. حتى في الطور الغازي ، توجد بعض المركبات مثل حمض الأسيتيك في الغالب في شكل ثنائيات أو مجموعات أكبر من الجزيئات ، والتي قد تختلف تكويناتها عن تلك الموجودة في الجزيء المعزول. Enantiomers تحرير يُقال إن مركبين هما متماثلان إذا كانت جزيئاتهما عبارة عن صور معكوسة لبعضهما البعض ، ولا يمكن جعلهما يتطابقان فقط عن طريق الدوران أو الترجمات - مثل اليد اليسرى واليد اليمنى. يقال أن الشكلين يكونان مراوان. مثال آخر للمركب اللولبي هو 2،3-pentadiene H 3 C - CH = C = CH - CH 3 >> هيدروكربون يحتوي على رابطتين مزدوجتين متداخلتين. الروابط المزدوجة هي بحيث تكون الكربونات الوسطى الثلاثة في خط مستقيم ، في حين أن الثلاثة الأولى والثلاثة الأخيرة تقع على مستويات عمودية. الجزيء وصوره المرآة ليسا قابلين للتركيب ، على الرغم من أن للجزيء محور تناظر. يمكن تمييز المتضادمين ، على سبيل المثال ، بقاعدة اليد اليمنى. يسمى هذا النوع من التماثل المحوري. تتصرف Enantiomers بشكل متماثل في التفاعلات الكيميائية ، إلا عندما تتفاعل مع المركبات اللولبية أو في وجود محفزات مراوان ، مثل معظم الإنزيمات. لهذا السبب الأخير ، عادةً ما يكون للمقاومتين المتماثلتين لمعظم المركبات الكيرالية تأثيرات وأدوار مختلفة بشكل ملحوظ في الكائنات الحية. في الكيمياء الحيوية وعلوم الغذاء ، عادة ما يتم التعرف على اثنين من المتغيرات للجزيء الكيرالي - مثل الجلوكوز - ومعالجتهما كمواد مختلفة تمامًا. عادةً ما يقوم كل متشاكل لمركب مراوان بتدوير مستوى الضوء المستقطب الذي يمر عبره. للدوران نفس المقدار ولكن الحواس المعاكسة للايزومرين ، ويمكن أن يكون طريقة مفيدة لتمييز وقياس تركيزهما في المحلول. لهذا السبب ، كان يُطلق على المتشاكلات في السابق اسم "أيزومرات بصرية". [10] [11] ومع ذلك ، فإن هذا المصطلح غامض ويثبطه الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. [12] [13] تسمى الأيزومرات المجسمة التي ليست متشابهة. قد تحتوي بعض الدياستيريومرات على مركز مراوان ، وبعضها لا يحتوي. [14] بعض الأزواج المتشابهة (مثل تلك الخاصة بـ عبر-cyclooctene) عن طريق الحركات الداخلية التي تغير أطوال الرابطة وزواياها بشكل طفيف فقط. لا يمكن تحويل الأزواج الأخرى (مثل CHFClBr) دون كسر الروابط ، وبالتالي فهي تكوينات مختلفة. تحرير الايزومرية Cis-trans تجبر الرابطة المزدوجة بين ذرتين من الكربون الروابط الأربعة المتبقية (إذا كانت مفردة) على الاستلقاء على نفس المستوى ، عموديًا على مستوى الرابطة كما هو محدد بواسطة مدارها π. إذا كانت الرابطة الموجودة على كل كربون مرتبطة بذرات مختلفة ، فمن الممكن أن يكون هناك شكلين مميزين ، يختلفان عن بعضهما البعض بلف 180 درجة من إحدى ذرات الكربون حول الرابطة المزدوجة. بشكل عام، رابطة الدول المستقلة–عبر يحدث التماثل (المعروف سابقًا باسم "التماثل الهندسي") في الجزيئات حيث يكون الاتجاه النسبي لمجموعتين وظيفيتين يمكن تمييزهما مقيدًا بإطار صارم إلى حد ما من الذرات الأخرى. [15] بالنسبة للجزيئات العضوية الأكثر تعقيدًا ، فإن رابطة الدول المستقلة و عبر التسميات غامضة. توصي IUPAC بخطة توسيم أكثر دقة ، بناءً على أولويات CIP للروابط في كل ذرة كربون. [16] [14] المراكز ذات السندات غير المتكافئة تحرير بشكل عام ، قد تؤدي الذرات أو مجموعات الذرات التي يمكن أن تشكل ثلاثة أو أكثر من الروابط الفردية غير المتكافئة (مثل المعادن الانتقالية في مركبات التنسيق) إلى ظهور أيسومرات متعددة عندما يتم ربط ذرات أو مجموعات مختلفة في تلك المواضع. وينطبق الشيء نفسه إذا كان المركز الذي يحتوي على ستة أو أكثر من السندات المكافئة يحتوي على بدائلين أو أكثر. على سبيل المثال ، في المركب PF 4 Cl >> ، الروابط من ذرة الفوسفور إلى الهالوجينات الخمسة لها هندسة مثلثية ثنائية الهرمية تقريبًا. وبالتالي يمكن استخدام اثنين من الأيزومرات الفراغية مع هذه الصيغة ، اعتمادًا على ما إذا كانت ذرة الكلور تشغل أحد الموضعين "المحوريين" ، أو أحد المواضع "الاستوائية" الثلاثة. Rotamers و atropisomers تحرير يمكن أن يدور جزءان من الجزيء متصلان برابطة واحدة فقط حول تلك الرابطة. في حين أن الرابطة نفسها غير مبالية بهذا الدوران ، فإن عوامل الجذب والتنافر بين الذرات في الجزأين تتسبب عادةً في اختلاف طاقة الجزيء بأكمله (وربما تشوه الجزأين أيضًا) اعتمادًا على الزاوية النسبية للدوران φ بين جزئين. ثم سيكون هناك قيمة خاصة واحدة أو أكثر لـ تكون الطاقة عندها عند الحد الأدنى المحلي. تسمى المطابقات المقابلة للجزيء أيزومرات دورانية أو دوارة. وهكذا ، على سبيل المثال ، في جزيء الإيثان H 3 C - CH 3 >> ، جميع زوايا الرابطة وطولها مقيدة بشكل ضيق ، باستثناء أن مجموعتي الميثيل يمكنهما الدوران بشكل مستقل حول C - C >> المحور. وهكذا ، حتى لو افترضنا أن هذه الزوايا والمسافات ثابتة ، فهناك عدد لا نهائي من التطابقات لجزيء الإيثان ، والتي تختلف بالزاوية النسبية φ للدوران بين المجموعتين. يؤدي التنافر الضعيف بين ذرات الهيدروجين في مجموعتي الميثيل إلى تقليل الطاقة إلى أدنى حد لثلاث قيم محددة تبلغ φ ، 120 درجة على حدة. في تلك التكوينات ، المستويات الست H - C - C >> أو C - C - H >> على مسافة 60 درجة. بخصم تناوب الجزيء بأكمله ، فإن هذا التكوين هو أيزومر واحد - ما يسمى مذهول التشكل. 1.5 كيلو كالوري / مول ، الحاجز ل 109 درجة دوران من عبر إلى أخرق يكون 5 كيلو كالوري / مول ، وذلك من 142 درجة دوران من واحد أخرق إلى نظيرتها هو 8 كيلو كالوري / مول. [17] وضع البيوتان مشابه ، لكن مع انخفاض ملحوظ أخرق الطاقات والحواجز. [17] إذا كان الجزءان من الجزيء المتصلين بواسطة رابطة واحدة ضخمًا أو مشحونًا ، فقد تكون حواجز الطاقة أعلى من ذلك بكثير. على سبيل المثال ، في المركب ثنائي الفينيل - مجموعتان فينيل متصلتان برابطة واحدة - يعطي التنافر بين ذرات الهيدروجين الأقرب إلى الرابطة المفردة المركزية التشكل المستوي بالكامل ، مع وجود حلقتين على نفس المستوى ، طاقة أعلى من التطابقات حيث حلقتان منحرفتان. في الطور الغازي ، يحتوي الجزيء بالتالي على اثنين على الأقل من الدوارات ، مع التفاف المستويات الحلقية بمقدار ± 47 درجة ، وهي صور معكوسة لبعضها البعض. الحاجز بينهما منخفض نوعًا ما ( 8 كيلو جول / مول). [18] يكون تأثير العائق الصارم هذا أكثر وضوحًا عندما يتم استبدال هذه الهيدروجين الأربعة بذرات أو مجموعات أكبر ، مثل الكلور أو الكربوكسيل. إذا كان الحاجز مرتفعًا بما يكفي لفصل اثنين من الروتامير كمركبات مستقرة في درجة حرارة الغرفة ، يطلق عليهم atropisomers. تحرير Topoisomers قد تحتوي الجزيئات الكبيرة على أيزومرات تختلف حسب طوبولوجيا ترتيبها العام في الفضاء ، حتى لو لم يكن هناك قيود هندسية محددة تفصل بينها. على سبيل المثال ، قد يتم لف السلاسل الطويلة لتشكيل عقدة طوبولوجية مميزة ، مع منع التحويل البيني بواسطة بدائل ضخمة أو إغلاق دورة (كما هو الحال في بلازميدات DNA و RNA الدائرية). قد تأتي بعض العقد في أزواج متشابهة لصورة معكوسة. تسمى هذه الأشكال أيزومرات طوبولوجية أو إيزومرات توبولوجي أيضًا ، يمكن ربط جزيئين أو أكثر من هذه الجزيئات معًا في كاتينان بواسطة روابط طوبولوجية ، حتى لو لم يكن هناك رابط كيميائي بينهما. إذا كانت الجزيئات كبيرة بدرجة كافية ، فقد يحدث الارتباط بطرق متعددة متميزة طوبولوجيًا ، مكونة أيزومرات مختلفة. مركبات القفص ، مثل الهيليوم المغلق في dodecahedrane (He @ C 20 ح 20 ) وأكياس الكربون ، هي نوع مشابه من التماثل الطوبولوجي الذي يتضمن جزيئات ذات فراغات داخلية كبيرة ذات فتحات مقيدة أو بدون فتحات. [19] المتشابهة تحرير يمكن اعتبار النظائر المختلفة لنفس العنصر على أنها أنواع مختلفة من الذرات عند تعداد أيزومرات جزيء أو أيون. يمكن أن يؤدي استبدال ذرة واحدة أو أكثر بنظائرها إلى إنشاء أيزومرات هيكلية متعددة و / أو متوازيات مجسمة من أيزومر واحد. على سبيل المثال ، استبدال ذرتين من الهيدروجين الشائع (H 1 >>) بالديوتيريوم (H 2 >> أو D >>) على جزيء الإيثان ينتج أيزومرين بنيويين متميزين ، اعتمادًا على ما إذا كانت البدائل على نفس الكربون (1،1-dideuteroethane ، HD 2 C - CH 3 >>) أو واحد على كل كربون (1،2-dideuteroethane، DH 2 C - CDH 2 >>) كما لو كان البديل هو الكلور بدلاً من الديوتيريوم. لا يتحول المركبان بسهولة ولهما خصائص مختلفة ، مثل طيف الميكروويف الخاص بهما. [20] ايزومرات سبين تحرير نوع آخر من التزاوج يعتمد على الخصائص النووية هو التماثل الدوراني ، حيث تختلف الجزيئات فقط في السبين النسبي للنواة الذرية المكونة. هذه الظاهرة مهمة للهيدروجين الجزيئي ، والذي يمكن فصله جزئيًا إلى اثنين من أيزومرين سين: الهيدروجين ، مع دوران النواتين في اتجاهين متعاكسين ، و orthohydrogen ، حيث تشير السبينات إلى نفس الاتجاه. يمكن أن يكون نفس الأيزومر أيضًا في حالات مثارة مختلفة ، تختلف حسب الحالة الكمومية لإلكتروناتها. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون جزيء الأكسجين في حالة ثلاثية أو واحدة من حالتين مفردتين. لا تعتبر هذه الأيزومرات مختلفة ، لأن هذه الجزيئات عادة ما تتحلل تلقائيًا إلى حالة الإثارة الأقل طاقة في نطاق زمني قصير نسبيًا. وبالمثل ، فإن الجزيئات والأيونات المتعددة الذرات تختلف فقط عن طريق إضافة أو إزالة الإلكترونات ، مثل الأكسجين O 2 >> أو أيون البيروكسيد O 2 2 - >> لا تعتبر أيزومرات. الأزمرة هي العملية التي يتم من خلالها تحويل جزيء ما إلى جزيء آخر له نفس الذرات تمامًا ، ولكن يتم إعادة ترتيب الذرات. [23] في بعض الجزيئات وتحت بعض الظروف ، تحدث الأزمرة تلقائيًا. العديد من الأيزومرات متساوية أو متساوية تقريبًا في طاقة الرابطة ، وبالتالي توجد بكميات متساوية تقريبًا ، بشرط أن تتمكن من التحويل البيني بحرية نسبيًا ، وهذا هو حاجز الطاقة بين الأيزومرين ليس مرتفعًا جدًا. عندما تحدث الأزمرة داخل الجزيء ، فإنها تعتبر تفاعل إعادة ترتيب. مثال على الأزمرة العضوية المعدنية هو إنتاج ديكافينيل فيروسين ، [(η 5 -C5دكتوراه5)2Fe] من أيزومر ارتباطه. [24] [25] تتم عملية التوليف الصناعي لحمض الفوماريك عن طريق أزمرة حمض الماليك رابطة الدول المستقلة: إن الإنزيمات Topoisomerases هي إنزيمات يمكنها قطع وإصلاح الحمض النووي الدائري وبالتالي تغيير طوبولوجيتها. الأيزومرات التي لها خصائص بيولوجية مميزة شائعة على سبيل المثال ، وضع مجموعات الميثيل. في الزانثين البديل ، الثيوبرومين ، الموجود في الشوكولاتة ، هو موسع للأوعية له بعض التأثيرات المشتركة مع الكافيين ، ولكن إذا تم نقل إحدى مجموعتي الميثيل إلى موضع مختلف على اللب ثنائي الحلقات ، فإن الأيزومر هو الثيوفيلين ، الذي يحتوي على مجموعة متنوعة من الآثار ، بما في ذلك توسع الشعب الهوائية والعمل المضاد للالتهابات. مثال آخر على ذلك يحدث في الأدوية المنشطة القائمة على الفينيثيلامين. فينترمين مركب غير مرن ذو تأثير أضعف من تأثير الأمفيتامين. يتم استخدامه كدواء مخفض للشهية وله خصائص منشطة خفيفة أو بدون خصائص. ومع ذلك ، فإن الترتيب الذري البديل يعطي ديكستروميثامفيتامين ، وهو منشط أقوى من الأمفيتامين. في الكيمياء الطبية والكيمياء الحيوية ، تعتبر المتغيرات الصبغيّة مصدر قلق خاص لأنها قد تمتلك نشاطًا بيولوجيًا مميزًا. توفر العديد من الإجراءات التحضيرية مزيجًا من كميات متساوية من كلا الشكلين. في بعض الحالات ، يتم فصل المتشكلات عن طريق الفصل الكروماتوجرافي باستخدام الأطوار الثابتة اللولبية. يمكن أيضًا فصلها من خلال تكوين أملاح دياستيريومير. في حالات أخرى ، تم تطوير تخليق انتقائي. كمثال غير عضوي ، السيسبلاتين (انظر الهيكل أعلاه) هو دواء مهم يستخدم في العلاج الكيميائي للسرطان ، في حين أن الأيزومر غير العضوي (ترانسبلاتين) ليس له أي نشاط دوائي مفيد. لوحظ التماثل لأول مرة في عام 1827 ، عندما أعد فريدريش فولر سيانات الفضة واكتشف ذلك ، على الرغم من تكوينه الأولي لـ AgCNO >> كان مطابقًا للانفجار الفضي (أعده Justus von Liebig العام السابق) ، [26] كانت خصائصه مميزة. تحدت هذه النتيجة الفهم الكيميائي السائد في ذلك الوقت ، والذي كان يرى أن المركبات الكيميائية يمكن أن تكون مميزة فقط عندما تختلف تركيباتها الأولية. (نحن نعلم الآن أنه يمكن وصف هياكل الترابط للانفجار والسيانات تقريبًا على أنها O - N + >> ≡ ج - >> و O = C = N - >> ، على التوالي.) تم العثور على أمثلة إضافية في السنوات التالية ، مثل اكتشاف Wöhler 1828 أن اليوريا لها نفس التركيب الذري (CH 4 N 2 O >>) باعتبارها سيانات الأمونيوم المتميزة كيميائيا. (من المعروف الآن أن هياكلها هي (H 2 N -) 2 C = O >> و [NH 4 +] [O = C = N -] ] >>> ، على التوالي.) في عام 1830 قدم يونس جاكوب برزيليوس المصطلح ايزومرية لوصف الظاهرة. [4] [27] [28] [29] في عام 1848 ، لاحظ لويس باستير أن بلورات حمض الطرطريك جاءت في نوعين من الأشكال التي كانت صورًا معكوسة لبعضها البعض. بعد فصل البلورات يدويًا ، حصل على نسختين من حمض الطرطريك ، يتبلور كل منهما في شكل واحد فقط من الشكلين ، ويقوم بتدوير مستوى الضوء المستقطب بنفس الدرجة ولكن في اتجاهين متعاكسين. [30] [31] شكوى DMCA

    إذا كنت تعتقد أن المحتوى المتاح عن طريق موقع الويب (كما هو محدد في شروط الخدمة الخاصة بنا) ينتهك واحدًا أو أكثر من حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيرجى إخطارنا من خلال تقديم إشعار كتابي ("إشعار الانتهاك") يحتوي على المعلومات الموضحة أدناه إلى الجهة المعينة الوكيل المذكور أدناه. إذا اتخذ Varsity Tutors إجراءً ردًا على إشعار الانتهاك ، فسيحاول بحسن نية الاتصال بالطرف الذي جعل هذا المحتوى متاحًا عن طريق عنوان البريد الإلكتروني الأحدث ، إن وجد ، الذي قدمه هذا الطرف لمعلمي Varsity.

    قد تتم إعادة توجيه إشعار الانتهاك الخاص بك إلى الطرف الذي جعل المحتوى متاحًا أو إلى جهات خارجية مثل ChillingEffects.org.

    يرجى العلم أنك ستكون مسؤولاً عن التعويضات (بما في ذلك التكاليف وأتعاب المحاماة) إذا لم تُثبت بالدليل المادي أن منتجًا أو نشاطًا ما ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك. وبالتالي ، إذا لم تكن متأكدًا من أن المحتوى الموجود على الموقع الإلكتروني أو المرتبط به ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيجب أن تفكر أولاً في الاتصال بمحامٍ.

    الرجاء اتباع هذه الخطوات لتقديم إشعار:

    يجب عليك تضمين ما يلي:

    توقيع مادي أو إلكتروني لمالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه تعريف بحقوق النشر المزعوم انتهاكها وصفًا لطبيعة وموقع المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، بما يكفي التفاصيل للسماح للمدرسين المختلفين بالعثور على هذا المحتوى وتحديده بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، نطلب رابطًا إلى السؤال المحدد (وليس فقط اسم السؤال) الذي يحتوي على المحتوى ووصف أي جزء معين من السؤال - صورة ، أو الرابط والنص وما إلى ذلك - تشير شكواك إلى اسمك وعنوانك ورقم هاتفك وعنوان بريدك الإلكتروني وبيان من جانبك: (أ) تعتقد بحسن نية أن استخدام المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك هو غير مصرح به بموجب القانون ، أو من قبل مالك حقوق الطبع والنشر أو وكيل المالك (ب) أن جميع المعلومات الواردة في إشعار الانتهاك الخاص بك دقيقة ، و (ج) تحت طائلة عقوبة الحنث باليمين ، أنك إما مالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه.

    أرسل شكواك إلى وكيلنا المعين على:

    تشارلز كوهن فارسيتي توتورز ذ م م
    101 طريق هانلي ، جناح 300
    سانت لويس ، مو 63105


    نظائر هندسية

    باستخدام جزيء مثل 2-بيوتين ، يمكن ملاحظة نوع مختلف من التزاوج يسمى التماثل الهندسي. نظائر هندسية هي أيزومرات يكون فيها ترتيب الرابطة الذرية هو نفسه ولكن ترتيب الذرات في الفضاء مختلف. الرابطة المزدوجة في ألكين ليست حرة في الدوران بسبب طبيعة الرابطة. لذلك ، هناك طريقتان مختلفتان لبناء جزيء 2-بيوتين (انظر الشكل أدناه). تُظهر الصورة أدناه الأيزومرين الهندسيين ، المسمى رابطة الدول المستقلة-2-بيوتين و عبر-2-بيوتين.

    الشكل ( PageIndex <3> ): 2-بيوتين

    ال رابطة الدول المستقلة يحتوي الأيزومر على ذرتي هيدروجين منفردتين على نفس الجانب من الجزيء ، في حين أن عبر الأيزومير لديهم على جوانب متقابلة من الجزيء. في كلا الجزيئين ، يكون ترتيب الترابط للذرات هو نفسه. من أجل وجود أيزومرات هندسية ، يجب أن يكون هناك بنية صلبة في الجزيء لمنع الدوران الحر حول الرابطة. يحدث هذا مع رابطة مزدوجة أو حلقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون لكل ذرتين من الكربون مجموعتان مختلفتان متصلتان حتى يكون هناك أيزومرات هندسية. لا يحتوي البروبين (انظر الشكل أدناه) على أيزومرات هندسية لأن إحدى ذرات الكربون (الموجودة في أقصى اليسار) المشاركة في الرابطة المزدوجة بها هيدروجين منفرد مرتبط بها.

    الشكل ( PageIndex <4> ): لا يحتوي البروبين على أيزومر هندسي.

    تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأيزومرات الهندسية بشكل عام. كما هو الحال مع الألكينات ، تعرض الألكينات تماثل بنيوي يبدأ بـ 1-بوتين و 2-بوتين. ومع ذلك ، لا توجد أيزومرات هندسية تحتوي على ألكينات لأن هناك مجموعة واحدة أخرى مرتبطة بذرات الكربون التي تشارك في الرابطة الثلاثية.


    ISOMERS - علم الأحياء

    الأيزومرات الضوئية عبارة عن مركبين يحتويان على نفس عدد وأنواع الذرات ، والروابط (أي أن الاتصال بين الذرات هو نفسه) ، وترتيبات مكانية مختلفة للذرات ، ولكن لها صور مرآة غير قابلة للتركيب. تسمى كل بنية صورة معكوسة غير قابلة للفرض باسم متماثل. تسمى الجزيئات أو الأيونات الموجودة كأيزومرات بصرية مراوان.

    لا تحتوي جميع مركبات التنسيق على أيزومرات بصرية.

    = ش اثنين من Enantiomers من CHBrClF
    لاحظ أن الجزيء الموجود على اليمين هو انعكاس للجزيء على اليسار (من خلال مستوى المرآة المشار إليه بالخط العمودي الأسود). هذان الهيكلان غير قابلين للتركيب وبالتالي هما مركبان مختلفان.

    العينات النقية من المتغيرات لها خصائص فيزيائية متطابقة (على سبيل المثال ، نقطة الغليان ، الكثافة ، نقطة التجمد). الجزيئات والأيونات اللولبية لها خصائص كيميائية مختلفة فقط عندما تكون في البيئات اللولبية.

    تحصل الأيزومرات الضوئية على اسمها لأن مستوى الضوء المستقطب الذي يتم تمريره عبر عينة من متماثل نقي يتم تدويره. يتم تدوير المستوى في الاتجاه المعاكس ولكن بنفس المقدار عندما يتم تمرير الضوء المستقطب من خلال عينة نقية تحتوي على متماثل آخر للزوج.


    هناك نوعان رئيسيان من التماكب البنيوي والتشابه الفراغي. يمكن تصنيفها كذلك على أنها ،

    مصدر الصورة: wikimedia commons by Vladsinger

    التماكب البنيوي

    التماثل البنيوي ، أو التماثل الدستوري ، هو نوع من التماكب حيث يكون للأيزومرات نفس الصيغة الجزيئية ولكن لها ترتيبات مختلفة من الذرات داخل الجزيء.

    يمكن تصنيف التماثل الهيكلي على النحو التالي:

    1. سلسلة تماثل

    تماثل السلسلة هو نوع من التماثل البنيوي حيث يكون للأيزومرات نفس الصيغة الجزيئية ولكنها تختلف في الترتيب الذي ترتبط به ذرات الكربون ببعضها البعض.

    2. موقف isomerism

    الموضع isomerism هو نوع من التماثل البنيوي حيث يكون الهيكل الكربوني الرئيسي متماثلًا لكنهما يختلفان في موضع المجموعة الوظيفية المرتبطة به.


    بيوتان -1-أول-بوتان -2-رأ

    3. تماثل المجموعة الوظيفية

    تماثل المجموعة الوظيفية هو نوع من التماكب البنيوي حيث يكون للأيزومرات نفس الصيغة الجزيئية ولكنها تختلف في المجموعة الوظيفية.

    4. Metamerism

    Metamerism هو نوع من التماثل البنيوي حيث يكون للأيزومرات نفس الصيغة الجزيئية ولكنها تختلف بسبب العدد المختلف لذرات الكربون أو مجموعات الألكيل على جانبي المجموعة الوظيفية (أي ، -O - ، - S- ، -NH- ، -C (= س) -).

    />
    ثنائي إيثيل إيثر ميثيل بروبيل إيثر

    5. Tautomerism

    Tautomerism هو نوع خاص من التماثل البنيوي حيث تبقى الأيزومرات في توازن ديناميكي مع بعضها البعض عن طريق نقل البروتون البسيط بطريقة داخل الجزيئية.


    2-بوتانون 2- بوتانول
    Keto-form Enol-form

    التزاوج المجسم

    الأيزومرات المجسمة هي أيزومرات لها نفس الصيغة الجزيئية ، ونفس تسلسل ترابط الذرات ولكنها تختلف في اتجاهها ثلاثي الأبعاد للذرات في الفضاء. الأيزومرية الفراغية من نوعين:

    1. Diastereomerism

    Diastereomers هي نوع من الأيزومرات الفراغية حيث يختلف اثنان من الايزومرات في التكوين وليست صورة معكوسة لبعضهما البعض. هناك نوعان من الدياستيريومرات الممكنة:

    أ) الايزومرية رابطة الدول المستقلة

    تنشأ التماكب الهندسي أو الأيزومرية العابرة لرابطة الدول المستقلة بسبب الدوران المقيد حول الرابطة المزدوجة للكربون والكربون.

    مصدر الصورة: wikimedia commons by D.328

    ب) التماثل التوافقي

    التماثل التوافقي هو دياستيريومريزم حيث يختلف اثنان من الأيزومرين بسبب الدوران حول الرابطة الأحادية للكربون والكربون.

    مصدر الصورة: wikimedia commons by Mr.Holmium

    2. Enatiomerism

    تُعرف الأيزومرات التي هي صور مرآة غير قابلة للتركيب لبعضها البعض باسم المتشاكلات.

    مصدر الصورة: wikimedia commons Cc-by-sa-3.0

    هذه المركبات نشطة بصريًا ويمكنها تدوير الضوء المستقطب المستوي. وبالتالي يُعرف أيضًا باسم التماثل البصري. يُعرف الأيزومر الذي يمكنه تدوير الضوء المستقطب من اليسار إلى اليمين (أو في اتجاه عقارب الساعة) باسم dextrorotatory والذي يمكن أن يدور من اليمين إلى اليسار (أو عكس اتجاه عقارب الساعة) يُعرف باسم laevorotatory. يُعرف خليط متساوٍ من اثنين من المتشاهدين باسم الخليط الراسيمي. مثل هذا الخليط غير نشط بصريًا حيث يقوم بتدوير الضوء المستقطب المستوي في الاتجاه المعاكس وبالتالي يلغي كل منهما الآخر.


    الترابط

    نظائر هي مركبات لها نفس الصيغة الكيميائية ولكن لها تراكيب مختلفة. اشتمل أحد الاختبارات المهمة لنظرية ويرنر عن المجمعات التنسيقية على دراسة مجمعات التنسيق التي شكلت أيزومرات (حرفياً ، وأجزاء متساوية ومثل).

    مثال: هناك نوعان من الايزومرات لـ Co (NH3)4Cl2 + أيون معقد ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

    تختلف هياكل هذه الأيزومرات في اتجاه أيوني الكلوريد حول أيون Co 3+. في ال عبر أيزومر ، تشغل الكلوريدات مواقع مقابل بعضها البعض في المجسم الثماني. في ال رابطة الدول المستقلة أيزومر ، يشغلون مواقع متجاورة. الفرق بين رابطة الدول المستقلة و عبر يمكن تذكر الأيزومرات من خلال ملاحظة أن البادئة عبر يستخدم لوصف الأشياء الموجودة على جوانب متقابلة ، كما في عبر المحيط الأطلسي أو عبر القارات.

    في الوقت الذي اقترح فيه ويرنر نظريته ، كان هناك أيزومر واحد فقط من [Co (NH3)4Cl2] كان يعرف مجمع الكلور بالمجمع الأخضر. تنبأ ويرنر بضرورة وجود أيزومر ثان واكتشافه في عام 1907 لمركب أرجواني له نفس الصيغة الكيميائية كان خطوة رئيسية في إقناع العلماء الذين ما زالوا ينتقدون نموذجه.

    رابطة الدول المستقلة/عبر الأيزومرات ممكنة أيضًا في المجمعات ذات الإحداثيات الأربعة التي لها هندسة مستوية مربعة. يوضح الشكل أدناه هياكل رابطة الدول المستقلة و عبر ايزومرات ثنائي كلورو دايامين بلاتينيوم (II). ال رابطة الدول المستقلة يستخدم الايزومر كدواء لعلاج أورام المخ تحت الاسم التجاري سيسبلاتين. يدخل هذا المركب ذو المستوى المربع نفسه في الأخاديد الموجودة في البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي في الخلايا ، مما يمنع تكاثر الحمض النووي. يؤدي هذا إلى إبطاء معدل نمو الورم ، مما يسمح لآليات الدفاع الطبيعية في الجسم بالعمل على الورم.

    يمكن فهم شكل آخر من التماثل من خلال النظر في الفرق بين القفازات والقفازات. قفاز واحد في كل زوج يناسب اليد اليسرى والآخر يناسب اليد اليمنى. عادة ما تتناسب القفازات بشكل جيد مع أي من اليدين. لفهم السبب ، أمسك قفازًا وقفازًا أمام المرآة. لا يوجد فرق بين القفاز الموضح في الشكل أدناه وصورة المرآة. ومع ذلك ، هناك فرق بين القفاز وصورة المرآة. تبدو الصورة المعكوسة للقفاز التي تناسب اليد اليسرى مثل القفاز الذي يناسب اليد اليمنى ، والعكس صحيح.

    كل عضو في زوج من القفازات هو صورة معكوسة للآخر بالطريقة التي تمثل بها اليد اليمنى واليسرى صورًا معكوسة لبعضهما البعض. لذلك فإن القفازات لها نفس خاصية الأيدي التي توضع عليها. نتيجة لذلك ، يقال إنهم غير متناظر (من اليونانية هتاف، كف). بالتعريف ، فإن أي كائن له صورة معكوسة مختلفة عن نفسه يكون مراوانًا. الشركة (ar)3 3+ أيون هو مثال للجزيء اللولبي ، الذي يشكل زوجًا من الأيزومرات التي تمثل صورًا متطابقة لبعضها البعض (انظر الشكل أدناه). هذه الأيزومرات لها خصائص فيزيائية وكيميائية متطابقة تقريبًا. لديهم نفس درجة الانصهار ونقطة الغليان والكثافة واللون ، على سبيل المثال. تختلف فقط في الطريقة التي تتفاعل بها مع الضوء المستقطب.

    يتكون الضوء من مجالات كهربائية ومغناطيسية تتأرجح في جميع الاتجاهات بشكل عمودي على مسار شعاع الضوء. عندما يمر الضوء عبر مستقطب ، مثل عدسة في زوج من النظارات الشمسية المستقطبة ، فإن هذه التذبذبات تقتصر على مستوى واحد. يقال إن المركبات التي يمكنها تدوير الضوء المستقطب المستوي هي نشطة ضوئيا. ويقال إن تلك التي تقوم بتدوير مستوى الاستقطاب إلى اليمين (باتجاه عقارب الساعة) هي كذلك دكسترروتوري (من اللاتينية دكستر، & quotright & quot). تلك التي تدور الطائرة إلى اليسار (عكس اتجاه عقارب الساعة) هي ليفوروتوري (من اللاتينية ليفوس، & quotleft & quot). جميع المركبات اللولبية نشطة بصريًا ، حيث يكون أحد الأيزومرات مزعجًا والآخر هو ليفوروتوري.


    شاهد الفيديو: Isomers. Properties of carbon. Biology. Khan Academy (كانون الثاني 2022).