Определение на изомера и примери в химията

Изомерът е химичен вид със същия брой и видове атома като друг химичен вид, но с отличителни свойства, защото атомите са подредени в различни химически структури. Когато атомите могат да приемат различни конфигурации, явлението се нарича изомеризъм. Има няколко категории изомери, включително структурни изомери, геометрични изомери, оптични изомери и стереоизомери. Изомеризацията може да възникне спонтанно или не, в зависимост от това дали енергията на връзката на конфигурациите е сравнима.

Двете широки категории изомери са структурни изомери (наричани също конституционни изомери) и стереоизомери (наричани също пространствени изомери).

Структурни изомери: При този тип изомеризъм атомите и функционалните групи са свързани по различен начин. Структурните изомери имат различни имена IUPAC. Пример е промяна на позицията, наблюдавана в 1-флуоропропан и 2-флуоропропан.

Видовете структурна изомерия включват верижна изомерия, при която въглеводородните вериги имат различна степен на разклоняване; изомерност на функционална група, при която функционална група може да се раздели на различни; и скелетна изомерия, при която основната въглеродна верига варира.

Тавтомерите са структурни изомери, които могат да преобразуват спонтанно между форми. Пример е кето / енол тавтомеризъм, при който протонът се движи между въглероден и кислороден атом.

Стереоизомери: Структурата на връзката между атомите и функционалните групи е еднаква при стереоизомеризма, но геометричното позициониране може да се промени.

Този клас изомери включва енантиомери (или оптични изомери), които са несъвместими огледални изображения един на друг, като лява и дясна ръка. Енантиомерите винаги съдържат хирални центрове. Енантиомерите често показват сходни физични свойства и химическа реактивност, въпреки че молекулите могат да бъдат разграничени по начина, по който поляризират светлината. При биохимичните реакции ензимите обикновено реагират с единия енантиомер в предпочитание пред другия. Пример за двойка енантиомери е (S) - (+) - млечна киселина и (R) - (-) - млечна киселина.

Алтернативно, стереоизомерите могат да бъдат диастереомери, които не са огледални изображения един на друг. Диастереомерите могат да съдържат хирални центрове, но има изомери без хирални центрове и такива, които дори не са хирални. Пример за двойка диастереомери е D-треоза и D-еритроза. Диастереомерите обикновено имат различни физични свойства и реактивност един от друг.

Конформационни изомери (конформатори): Конформацията може да се използва за класифициране на изомери. Конформаторите могат да бъдат енантиомери, диастереомери или ротамери.

Има различни системи, използвани за идентифициране на стереоизомери, включително цис-транс и E / Z.

Пентан, 2-метилбутан и 2,2-диметилпропан са взаимно структурни изомери.

Изомерите са особено важни в храненето и медицината, защото ензимите са склонни да работят върху един изомер над друг. Заместените ксантини са добър пример за изомер, намиращ се в храната и лекарствата. Теобромин, кофеин и теофилин са изомери, различаващи се в разположението на метилови групи. Друг пример за изомеризъм се среща при лекарства с фенетиламин. Phentermine е нехирално съединение, което може да се използва като подтискащо апетита, но все още не действа като стимулант. При пренареждането на същите атоми се получава декстрометамфетамин, стимулант, по-силен от амфетамин.

Обикновено терминът изомер се отнася до различни разположения на атомите в молекулите; обаче има и ядрени изомери. А ядрен изомер или метастабилно състояние е атом, който има същото атомно число и масово число като друг атом на този елемент, но въпреки това има различно състояние на възбуждане в атомното ядро.