Izomeriya (qadimgi yunoncha ἴσος — teng + μέρος — ulush, qism) — kimyoviy birikmalarning izomerlardeb ataladigan, atom tarkibi va molekulyar massasi bir xil, lekin tuzilishi yoki atomlarning fazoda joylashuvi va buning natijasida xossalari bilan farqlanadigan shakllarda mavjud bo‘lish hodisasidir.
Tarixiy ma’lumotlar
Munozara natijasida Yu. Libix va F. Vyoler 1823-yilda AgCNO tarkibli, xossalari keskin farqlanadigan ikkita modda — sianat (AgNCO[inglizcha]) va fulminat (AgONC) kumushbirikmalari mavjudligini aniqladilar. Yana bir misol sifatida vino va uzum kislotalari keltirildi. Ularni o‘rgangach, Y. Berselius 1830-yilda «izomeriya» atamasini fanga kiritdi va farqlar «murakkab atom tarkibidagi oddiy atomlarning turlicha taqsimlanishi» (hozirgi atama bilan aytganda, molekuladagi atomlarning turlicha joylashuvi) tufayli yuzaga kelishini taxmin qildi.
Izomeriyaning mohiyati faqat XIX asrning 2-yarmida, kimyoviy tuzilish nazariyasini ishlab chiqqan A. M. Butlerov (strukturaviy izomeriya) va stereokimyoviy ta’limotni yaratgan Ya. G. Vant-Goff (fazoviy izomeriya) ishlari asosida tushuntirildi.
Strukturaviy izomeriya
Strukturaviy izomeriya — kimyoviy tuzilishdagi farqlar tufayli yuzaga keladigan izomeriya. Uning quyidagi turlari mavjud:
Uglerod zanjiri (uglerod skeleti) izomeriyasi
Uglerod skeleti izomeriyasiuglerod atomlarining o‘zaro turlicha tartibda bog‘lanishi tufayli yuzaga keladi. Eng oddiy misol — butan СН3—СН2—СН2—СН3 va izobutan (СН3)3СН. Boshqa misollar: antratsen va fenantren (mos ravishda I va II formulalar), siklobutan va metilsiklopropan (III va IV).
Valent izomeriya
Valent izomeriya — strukturaviy izomeriyaning o‘ziga xos turi bo‘lib, bunda izomerlar faqat kimyoviy bog‘larning qayta taqsimlanishi hisobiga bir-biriga aylanishi mumkin. Masalan, benzolning (V) valent izomerlari bitsiklo[2.2.0]geksa-2,5-diyen (VI, «Dyuar benzoli»), prizman (VII, «Ladenburg benzoli»), benzvalen (VIII) hisoblanadi.
Funksional guruh izomeriyasi (sinflararo izomeriya)
Bu turdagi izomerlar funksional guruhining tabiati bilan farqlanadi. Masalan, etanol (CH3—CH2—OH) va dimetil efir (CH3—O—CH3).
Holat izomeriyasi
Uglerod skeleti bir xil bo‘lgan birikmalarda aynan bir xil funksional guruhlar yoki karrali bog‘larning turli o‘rinlarda joylashishi bilan tavsiflanadigan strukturaviy izomeriya turi. Misol: 2-xlorbutan kislotasi va 4-xlorbutan kislotasi.
Metameriya
Metameriya — strukturaviy izomeriyaturi bo‘lib, bunda uglerod atomlari molekuladagi geteroatombilan ajratilgan bir necha uglevodorod radikallari orasida turlicha taqsimlanadi. Metameriya alifatik oddiy efirlar, murakkab efirlar, tiospirtlar va aminlarqatorida uchraydi. Hozirgi vaqtda bu atama kam qo‘llanadi.
Izomeriyaning mazkur turini A. M. Butlerovham ko‘rsatib o‘tgan va uni «yaxlit bo‘lmagan tuzilmalar izomeriyasi» deb atagan.
Misol: CH3CH2OCH2CH3 — dietil efir va CH3OCH2CH2CH3 — metilpropil efir[inglizcha].
Fazoviy izomeriya (stereoizomeriya)
Fazoviy izomeriya (stereoizomeriya) kimyoviy tuzilishi bir xil bo‘lgan molekulalarning fazoviy konfiguratsiyasi turlicha bo‘lishi natijasida yuzaga keladi.
Izomeriyaning bu turi enantiomeriya (optik izomeriya) va diastereomeriyaga bo‘linadi.
Enantiomeriya (optik izomeriya)
Enantiomerlar (optik izomerlar yoki ko‘zgu izomerlari) — optik antipodlar juftligi bo‘lib, ular yorug‘likning qutblanish tekisligini aylantirish burchagining kattaligi bir xil, ishorasi esa qarama-qarshi bo‘lishi bilan tavsiflanadi. Boshqa barcha fizik va kimyoviy xossalari bir xil (optik faol boshqa moddalar bilan reaksiyalari va xiral muhitdagi fizik xossalari bundan mustasno). Optik antipodlar hosil bo‘lishining zarur va yetarli sharti molekulaning quyidagi nuqtaviy simmetriya guruhlaridanbiriga mansubligidir: Cn, Dn, T, O yoki I (xirallik). Ko‘pincha bunda to‘rtta turli o‘rinbosar bilan bog‘langan assimetrik uglerod atomi nazarda tutiladi.
Boshqa atomlar ham assimetrik bo‘lishi mumkin, masalan, kremniy, azot, fosfor, oltingugurtatomlari. Assimetrik atomning mavjudligi enantiomeriya yuzaga kelishining yagona sababi emas. Masalan, adamantan (IX), ferrotsen (X), 1,3-difenilallen (XI), 6,6′-dinitro-2,2′-difen kislota (XII) hosilalari ham optik antipodlarga ega. Oxirgi birikmaning optik faolligi sababi — atropoizomeriya, ya’ni oddiy bog‘ atrofida aylanishning cheklanishi natijasida yuzaga keladigan fazoviy izomeriyadir. Enantiomeriya, shuningdek, oqsillar, nuklein kislotalarva geksagelitsen (XIII) molekulalarining spiralsimon konformatsiyalarida ham namoyon bo‘ladi.
Diastereomeriya
Optik antipodlar juftligini hosil qilmaydigan fazoviy izomerlarning har qanday kombinatsiyasi diastereomerlar hisoblanadi. σ- va π-diastereomerlar farqlanadi.
σ-Diastereomeriya
σ-Diastereomerlar tarkibidagi ayrim xirallik elementlarining konfiguratsiyasi bilan bir-biridan farq qiladi. Masalan, (+)-vino kislota va mezo-vino kislota, D-glyukoza va D-mannoza diastereomerlar hisoblanadi. Masalan:
π-Diastereomeriya (geometrik izomeriya)
π-Diastereomerlar, shuningdek, geometrik izomerlardeb ham ataladi. Ular o‘rinbosarlarning qo‘sh bog‘ (ko‘pincha С=С va С=N) tekisligiga yoki halqaga nisbatan fazoda turlicha joylashishi bilan farqlanadi. Masalan, malein va fumar kislotalari (mos ravishda XIV va XV formulalar), (E)- va (Z)-benzaldoksimlar (XVI va XVII), sis- va trans-1,2-dimetilsiklopentanlar (XVIII va XIX).
Izomerlanish
Strukturaviy izomerlarning bir-biriga aylanishi bilan kechadigan kimyoviy o‘zgarishlar izomerlanishdeb ataladi. Bunday jarayonlar sanoatda katta ahamiyatga ega. Masalan, dvigatel yoqilg‘ilarining oktan sonini oshirish uchun normal tuzilishli alkanlar izoalkanlarga aylantiriladi. Pentan esa avval izopentanga izomerlanadi, so‘ng uni degidrogenlash orqali izoprenolinadi. Molekula ichidagi qayta guruhlanishlar ham izomerlanishga kiradi. Ulardan eng muhimlaridan biri — Bekman qayta guruhlanishi ; bunda siklogeksanonoksim qayta tuzilib, kaprolaktam hosil qiladi (bu modda kapron ishlab chiqarish uchun xomashyo hisoblanadi).
Enantiomerlarning o‘zaro bir-biriga aylanish jarayoni ratsemizatsiyadeb ataladi. Bu jarayonda (−)- va (+)-shakllarning ekvimolyar aralashmasi, ya’ni ratsemathosil bo‘lishi natijasida optik faollik yo‘qoladi. Diastereomerlarning o‘zaro aylanishi termodinamik jihatdan barqarorroq shakl ustunlik qiladigan aralashma hosil bo‘lishiga olib keladi. π-Diastereomerlarda bu odatda trans-shakldir. Konformatsion izomerlarning o‘zaro aylanishi konformatsion muvozanat deb ataladi.
Izomeriya hodisasi ma’lum bo‘lgan (ayniqsa, nazariy jihatdan mavjud bo‘lishi mumkin bo‘lgan) birikmalar sonining ko‘payishiga juda katta hissa qo‘shadi. Masalan, strukturaviy izomer bo‘la oladigan detsil spirtlarining soni 500 dan ortiq (ulardan taxminan 70 tasi ma’lum), fazoviy izomerlar soni esa 1500 dan oshadi.
Izomeriya masalalarini nazariy o‘rganishda topologik usullar tobora keng qo‘llanmoqda; izomerlar sonini hisoblash uchun matematik formulalar ishlab chiqilgan[qaysilar?].
Adabiyotlar
- L. Fizer, M. Fizer. Organik kimyo. Chuqurlashtirilgan kurs / Ingliz tilidan tarjima qilingan, kimyo fanlari doktori N. S. Vulfson tahriri ostida. — M.: Ximiya, 1969. — J. 1.
- V. A. Palm Nazariy organik kimyoga kirish. — M., 1974.
- V. I. Sokolov Nazariy stereokimyoga kirish. — M., 1979.
- Slanina 3. Kimyoda izomeriya hodisasining nazariy jihatlari / Chex tilidan tarjima qilingan. — M., 1984.
- V. M. Potapov Stereokimyo. — M., 1988.
- V. I. Sokolov Stereokimyo // Kimyoviy ensiklopedik lug‘at / bosh muharrir I. L. Knunyans. — M.: Sovetskaya ensiklopediya, 1983. — B. 544. — 792 b. — 100 000 nusxa
