Химийн изомеруудын төрлүүд
Изомерууд нь ижил молекулын томъёотой боловч бүтэц эсвэл атомын зохион байгуулалтаараа ялгаатай нэгдлүүд юм. Энэ үзэгдэл нь органик болон органик бус химийн хамгийн сонирхолтой талуудын нэг юм, учир нь энэхүү бүтцийн хувьсах чанар нь маш өөр физик болон химийн шинж чанартай нэгдлүүдийг үүсгэж чаддаг. Тэдгээрийн ялгааг үндэслэн ангилж болох янз бүрийн төрлийн изомерууд байдаг. Энэ нийтлэлд бүтцийн изомерууд (өөрөөр хэлбэл үндсэн изомерууд), стереоизомерууд болон таутомер изомерууд зэрэг изомеруудын зарим үндсэн төрлүүдийг нарийвчлан авч үзэх болно.
1. Бүтцийн изомерууд
Бүтцийн изомерууд нь атомууд нь хоорондоо холбогдсон байдлаараа ялгаатай изомеруудын төрөл юм. Бүтцийн изомеруудын хэд хэдэн дэд ангилал байдаг бөгөөд үүнд гинжин изомерууд (араг ясны изомерууд), байрлалын изомерууд болон функциональ бүлгийн изомерууд орно.
– Гинжин изомерууд (Араг ясны изомерууд):
Гинжин изомерууд нь нүүрстөрөгчийн атомын өөр өөр дараалалтай байдаг. Жишээ нь бутан (C4H10) бөгөөд энэ нь хоёр изомертой: n-бутан (шулуун бүтэц) ба изобутан (салаалсан бүтэц).
– Байрлалын изомерууд:
Байрлалын изомерууд нь молекул дахь өөр өөр байрлалд ижил функциональ бүлэгтэй изомерууд юм. Жишээ нь 1-бутанол ба 2-бутанол бөгөөд хоёулаа C4H10O молекулын томъёотой спиртүүд боловч тэдгээрийн гидроксил бүлгүүд (-OH) нь тус тус 1-р нүүрстөрөгч ба 2-р нүүрстөрөгч дээр байрладаг.
– Функциональ бүлгийн изомерууд:
Функциональ бүлгийн изомерууд нь өөр өөр функциональ бүлэгтэй боловч ижил молекул томъёотой нэгдлүүд юм. Жишээлбэл, этанол (C2H6O) ба диметил эфир (C2H6O) нь функциональ бүлгийн изомерууд юм; эхнийх нь спирт, сүүлийнх нь эфир юм.
2. Стереоизомер
Стереоизомерууд нь ижил атомын зохион байгуулалттай боловч эдгээр атомуудын орон зайн чиглэлд ялгаатай байдаг. Стереоизомеруудын үндсэн төрлүүдэд геометрийн изомерууд болон оптик изомерууд орно.
– Геометрийн изомерууд (цис-транс изомерууд):
Геометрийн изомерууд нь давхар холбоо эсвэл цагираг гэх мэт хатуу эсвэл эргэлтийн хязгаарлагдмал молекулд орлуулагчдын бие биетэйгээ харьцангуй байрлалаараа ялгаатай изомерууд юм. Үүний жишээ бол цис-2-бутен (давхар холбооны нэг талд орлуулагчид) ба транс-2-бутен (эсрэг талдаа орлуулагчид) гэсэн хоёр геометрийн изомертой 2-бутен юм.
– Оптик изомерууд (Энантиомерууд):
Оптик изомерууд нь бие биен дээрээ давхарлаж болохгүй бөгөөд бие биенийхээ толин тусгал дүрс болох изомерууд юм. Энэ нь молекулд тэгш бус нүүрстөрөгчийн атом (эсвэл хирал төв) байгаатай холбоотой юм. Жишээ нь сүүний хүчил бөгөөд энэ нь хоёр энантиомертой: (R)-сүүн хүчил ба (S)-сүүн хүчил.
3. Таутомер изомерууд
Таутомерууд нь молекул доторх устөрөгчийн атомуудыг шилжүүлэх болон холбоог өөрчлөх замаар бие биедээ хувирч чаддаг изомерууд юм. Энэ процесст ихэвчлэн устөрөгчийн холбоог хялбархан шилжүүлдэг функциональ бүлэгтэй нүүрстөрөгчийн атом агуулсан нэгдлүүд ордог. Таутомерын сонгодог жишээ бол кето-енол таутомеризм юм:
– Кето-енол Таутомеризм:
Энэ бол кетон (C=O бүтэцтэй) нь энол (C=C-OH бүтэцтэй) болж изомержих боломжтой таутомеризмын нийтлэг жишээ юм. Жишээ нь ацетальдегид (CH3CHO) болон винил спирт (CH2CHOH) юм.
4. Гинжин цагираг изомерууд
Гинжин цагираг изомерууд нь ижил тооны атомтай боловч бүтэц нь цагираг эсвэл задгай гинж үүсгэдэг эсэхээрээ ялгаатай изомеруудын төрөл юм. Үүний нэг жишээ бол циклопропан ба пропен юм. Циклопропан нь гурван нүүрстөрөгчийн цагираг бүтэцтэй байдаг бол пропен нь задгай гинжин нэгдэл юм.
5. Спингосомерийн изомерууд (гинжин изомерууд)
Сфингосомери нь уураг, ДНХ зэрэг том молекулуудад байдаг изомеризмын тусгай ангилал бөгөөд барилгын блокуудын дараалал эсвэл найрлагын ялгаа нь өөр өөр изомер үүсгэдэг. Үүний нэг жишээ бол ижил химийн найрлагатай хэдий ч өөр өөр дараалалтай пептидийн гинж үүсгэж чаддаг амин хүчил юм.
6. Атрописомерол
Атропизомерууд нь тодорхой молекулуудад, ихэвчлэн том орлуулагчтай ароматик нэгдлүүдэд байдаг ганц холбоог тойрон эргэлтийг хязгаарласны үр дүнд үүсдэг стереоизомеризмын нэг төрөл юм. Атропизомерууд нь ихэвчлэн нэгээс олон ароматик цагираг агуулсан боловч стерик эсвэл мушгиралтын хязгаарлалтын улмаас чөлөөтэй эргэлдэж чадахгүй нарийн төвөгтэй молекулуудад байдаг.
Хими ба эмийн салбарт изомеруудын ач холбогдол
Изомерууд нь эмийн хими, хүрээлэн буй орчны хими, биохими зэрэг химийн олон салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эмийн химийн хувьд хоёр изомер нь маш өөр биологийн идэвхжилтэй байж болно. Үүний сайн мэддэг жишээ бол талидомид бөгөөд нэг энантиомер нь тайвшруулах, дотор муухайрах эм болдог бол нөгөө нь тератоген шинж чанартай тул ургийн гажиг үүсгэдэг.
Дүгнэлт
Изомеруудыг ойлгох нь хими, биологийн олон салбарт чухал ач холбогдолтой. Изомеруудыг судлах нь молекулын бүтцийн жижиг өөрчлөлтүүд нь химийн болон физик шинж чанаруудыг хэрхэн эрс өөрчилдөг болохыг ойлгох боломжийг олгодог. Изомеризмыг ойлгосноор эрдэмтэд тодорхой хэрэглээнд зориулж молекулуудыг зохион бүтээж, өөрчилж, илүү үр дүнтэй органик синтез хийж, илүү үр дүнтэй, аюулгүй эмийг боловсруулж чадна. Үүний үр дүнд изомеруудыг судлах нь зөвхөн эрдэм шинжилгээний ажил биш, харин өдөр тутмын амьдралд өргөн хүрээтэй практик үр дагавартай юм.
