Асимметрический углерод

Асимметрический углерод

АСИММЕТРИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД, углеродный атом в углеродистом соединении, связанный с четырьмя обязательно неодинаковыми атомами или группами. Действие химических сил углеродного атома м. б. представлено такой его моделью, в которой сам атом расположен в центре правильного пространственного тетраэдра, а химические силы, обусловливающие взаимодействие этого атома с другими атомами или группами, ориентированы около него в направлении диагоналей, соединяющих центр тетраэдра с его четырьмя вершинами. При этих условиях, уже даже в том случае, когда только две (из четырех) вершины тетраэдра соединены с одинаковыми атомами или группами, присоединенными к данному углеродному атому, вся фигура пространственного расположения углеродного атома со всеми присоединенными к нему атомами или группами м. б. мысленно разрезана пополам плоскостью, проходящей через обе неодинаковые группы и через центр атома на равном расстоянии от обеих одинаковых групп.

Эта плоскость, разрезающая модель атома на две симметричные фигуры, называется плоскостью симметрии (фиг. 1).

Плоскость, разрезающая модель атома на две симметричные фигуры, называется плоскостью симметрии

Только в том случае, когда все 4 присоединенные к углеродному атому группы различны, такой плоскости симметрии у атомной модели быть не может; в последнем случае такой атом называется асимметрическим атомом углерода и обыкновенно обозначается звездочкой, помещаемой в химической формуле наверху с правой стороны, около соответствующего углеродного атома, например, α-бромпропионовая кислота СН3∙С*Н∙Вг∙СООН, имеющая следующую структурную формулу:

Формула структурная α-бромпропионовой кислоты

При переходе от углеродного соединения с двумя одинаковыми атомами или группами, присоединенными к углеродному атому, к такому углеродному соединению, у которого все четыре присоединенных к углю группы или атома неодинаковы, мы, очевидно, должны заместить одну из двух одинаковых групп новым атомом или новой группой, отличной от остальных трех. В этом процессе новая группа, заняв положение между обеими одинаковыми группами и готовясь осуществить свое присоединение, может заместить собой либо ту из них, которая будет расположена влево от нее, либо другую, находящуюся от нее вправо. По теории вероятностей, при отсутствии каких-либо преимуществ для первого или второго процесса и при громадном количестве вступающих в описанный процесс молекул, следует считать, что оба эти процесса будут протекать в равной доле. Образовавшиеся молекулы нового вещества обладают углеродным атомом со всеми четырьмя неодинаковыми группами, присоединенными к нему; все молекулы будут идентичны по всем физическим свойствам (кроме знака оптического вращения) и по всем химическим реакциям с симметричными соединениями, но половинное число всех молекул будет отличаться от другой половины общего числа молекул лишь одним существенным геометрическим различием: расположение в пространстве четырех атомов или групп, присоединенных к углеродным атомам, в обоих случаях будет не идентично, но симметрично (фиг. 2), повторяя собою различия правой и левой перчаток или самого предмета и его зеркального изображения.

Расположение в пространстве четырех атомов или групп, присоединенных к углеродным атомам, в обоих случаях будет не идентично, но симметрично

Если из центра тетраэдра смотреть на его вершины, то движение от a через b к c направлено в одном случае (фиг. 2, А) по часовой стрелке, в другом случае (фиг. 2, В) - против часовой стрелки. Ни при каких поворотах и положениях модели двух таких углеродных атомов с присоединенными к ним атомами или группами не м. б. приведены к полному геометрическому совмещению. Это геометрическое различие обоих видов данного углеродистого соединения с асимметрическим атомом углерода проявляется лишь в одном из их физических свойств, а именно: в противоположности их оптической деятельности, вследствие чего такие соединения с противоположными по знаку, но равными по абсолютной величине оптическими свойствами, называются оптическими антиподами.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.