Центр исследований Бутана

Субтитры

Проекция Фишера – это способ изобразить пространственное строение молекулы. Вот молочная кислота, и у нее есть карбоксильная группа. А еще у нее есть хиральный центр. Это sp3-гибридизованный атом углерода с четырьмя заместителями. Единственный хиральный центр означает существование двух стереоизомеров. Они будут являться энантиомерами. Вот один из этих энантиомеров. Я изобразил его так. Рассмотрим его подробнее. Вот хиральный центр с гидроксильной группой. Определим старшинство заместителей. C хиральным центром связаны несколько атомов: кислород, углерод, еще один углерод. Старшим будет кислород. Он получает старшинство, потому что его порядковый номер больше. Теперь сравним два атома углерода. Правый связан с кислородом двойной связью. Поэтому он выше по старшинству, чем левый, который связан с атомами водорода. И еще есть атом водорода, лежащий ниже плоскости страницы. И определим абсолютную конфигурацию. 1, 2, 3, 4. Идя по порядку, мы движемся по часовой. Следовательно, это R-энантиомер. Об этом мы говорили ранее. Теперь нарисуем для него проекцию Фишера. Нужно посмотреть вот отсюда на хиральный центр молекулы. Вот таким образом Что видим, то и рисуем. Если смотреть вот так, то плоскость страницы будет здесь. Атом водорода и гидроксильная группа окажутся над плоскостью страницы, остальные – под ней. Вот наш хиральный центр. Гидроксильная группа направлена на нас и вправо. На модели молекулы будет понятнее. Вот она, справа. Водород тоже направлен на нас, но влево. Вот он, атом водорода. Карбоксильная группа направлена вверх. Кроме того, она отходит ниже плоскости страницы. Я покажу это штриховкой. Теперь покажем двойную связь между атомами. И вот группа OH. Осталась метильная группа, тоже под плоскостью страницы. Покажем штриховкой. Мы на полпути к проекции Фишера. В проекции Фишера мы получим вот такую крестовину. В верхней части крестовины будет располагаться карбоксильная функциональная группа. Слева – водород. Тут – гидроксильная группа. И метильная группа. Вот проекция Фишера для R-молочной кислоты. Вот так вот. Эти проекции предложил нобелевский лауреат Эмиль Фишер после исследования углеводов. Так он рисовал молекулы углеводов. Химики используют их очень часто, но некоторые их не любят. Это проекция R-молочной кислоты. Ее S-энантиомер будет зеркальным отражением молекулы. Допустим, вот зеркало. В нем отражаются атомы. Построим проекцию Фишера. Вот метильная группа. Вот водород. А вот карбоксильная группа, вот так. Это S- и R-формы молочной кислоты. S-молочная кислота накапливается в мышцах при усталости. Молочная кислота в молоке представляет собой рацемат. Бактерии превращают лактозу в оба энантиомера молочной кислоты. Раз уж сам Фишер использовал эти проекции для углеводов, рассмотрим молекулу углевода. Пронумеруем атомы. Карбонильный атом – первый. За ним – второй, №3, №4. 4 атома углерода. Сколько у этого вещества стереоизомеров? Второй атом – хиральный центр. И третий атом – хиральный центр. 2 хиральных центра. По формуле «2 в степени n», где n – число хиральных центров, существует 4 возможных стереоизомера этой молекулы. То есть можно нарисовать 4 разных изомера. Этим и займемся, но сперва я покажу один из них в перспективной проекции. Это перспективная проекция одного из возможных стереоизомеров. Посмотрим на эту проекцию вот отсюда. Смотрим вот на эту связь, вот так. Давайте подумаем, что будет в проекции Фишера. Что же мы видим? Начнем с этого атома углерода. Вот этого атома. Его гидроксильная группа направлена вправо и на нас. Нарисуем гидроксильную группу. А вот атом водорода слева. Он направлен на нас. Так мы его и нарисуем. Альдегидная группа CHO направлена вниз. Она направлена от нас. Я покажу ее расположение вот такой штриховкой. Этот хиральный атом углерода соединен с этим хиральным атомом. Рисуем соединительную линию в плоскости страницы. Гидроксильная группа снова справа, а атом водорода слева. Нарисую их. Гидроксильная группа справа. Атом водорода слева. И группа CH2OH внизу и под плоскостью страницы. Нарисуем группу CH2OH вот так. На основе этого рисунка мы можем построить саму проекцию Фишера. В ней все линии прямые. Перекрестья обозначают хиральные центры. Вот H, вот OH. Вот H. Вот OH. Здесь CH2OH. А вверху – альдегидная группа. Это один из четырех стереоизомеров. В случае углеводов проекции Фишера строить легче. Продолжаем рисовать. Есть еще три изомера. Скопируем тот рисунок сюда и изменим: уменьшим размер рисунка. Вот один из стереоизомеров. Гидроксильные группы, атомы водорода, альдегидная группа, CH2OH. Хорошо. Нарисуем энантиомер, зеркальное отражение. Вот так вот. Как будто в зеркале. Вот он, энантиомер. Итак, у нас есть стереоизомер и его энантиомер. Осталось еще два. Проекции для них я сейчас и нарисую. Вот одна, вот вторая. Гидроксильная группа и атом водорода, а здесь наоборот. Вот еще один стереоизомер. Нарисуем отражение для него. Вот атом водорода. Вот гидроксильная группа. Здесь все опять наоборот. Не забываем про альдегидную группу и CH2OH. Вот все 4 стереоизомера этого углевода. Давайте подпишем их. Я назначу им буквы A, B, C и D. C и D – отражения друг друга. Они энантиомеры друг для друга. То же самое для A и B. Они энантиомеры. Я уже говорил об этом в ролике, посвященном явлению диастереомерии. Вот, например, один из левой пары, возьму, например, А и один из правой пары, например, С. A и C, являются диастереомерами друг для друга. Они не совпадают при наложении и не являются отражениями друг друга. О явлении диастереомерии мы говорили в предыдущих роликах. Вернемся к проекциям Фишера. Определим абсолютную конфигурацию одного из стереоизомеров. Пусть это будет изомер A. Возьмем стереоизомер A и перерисуем. Я покажу вам, как определить абсолютную конфигурацию хиральных центров на проекции Фишера. Это чуть сложнее, чем обычно. Вот проекция Фишера. Вот первый атом углерода, вот второй, третий и четвертый атомы. Определим абсолютную конфигурацию второго атома. С чем соединяется второй атом? Горизонтальная линия в проекции Фишера означает, что заместитель выше плоскости страницы. Вот гидроксильная группа. Вот атом водорода. Вернемся наверх и посмотрим на второй атом углерода. Что же мы здесь увидим? Вот второй атом углерода. Вот наша линия взора. Вот гидроксильная группа, вот атом водорода. А эти две связи лежат ниже плоскости страницы. Альдегидная группа лежит ниже плоскости страницы. Вот эта альдегидная группа. Я нарисую ее развернуто: вот водород, вот двойная связь с кислородом, вот так. Я показывал эту уловку в предыдущем ролике. Остаток молекулы ниже плоскости страницы. Вот углерод, водород, кислород и углерод. Итак, насчет абсолютной конфигурации... Вот он, наш хиральный центр. С какими атомами он соединен? Водород, углерод, кислород, углерод. Кислород является старшим из всех. Мы сходу можем присвоить ему номер 1. Кто следующий по старшинству? Этот углерод или этот? У верхнего: кислород, кислород, водород. У нижнего: кислород, углерод, водород. Мы это уже проходили: сравниваем по порядку. Кислород и кислород – одинаково. Кислород старше углерода. И это заместитель №2. Вот заместитель №3. А водород – №4. По очередности они идут так, если не обращать внимание на водород. Против часовой стрелки. Похоже на S-стереоизомер, но водород выше плоскости страницы. Я рассказывал вам про это в прошлых роликах. Раз водород выше плоскости страницы, меняем направление. Похоже на S, но водород выше плоскости страницы, и я могу уверенно сказать: это R-конфигурация второго, хирального атома углерода. Повторим то же самое с другим хиральным центром. Проделаем то же самое, и окажется, что это также R. Оба хиральных атома углерода обладают конфигурацией R. 2R и 3R. Так обозначается этот стереоизомер. Мы можем определить конфигурацию всех стереоизомеров этого углевода. Мы можем сравнить энантиомеры и диастереомеры таким образом. Вот и все о проекциях Фишера. Рисуйте и используйте модели молекул, тогда это будет легко. Subtitles by the Amara.org community