Izomeras yra cheminė rūšis, turinti tą patį skaičių ir tipą atomai kaip kita cheminė rūšis, tačiau pasižyminti išskirtinėmis savybėmis, nes atomai yra išdėstyti į skirtingas chemines struktūras. Kai atomai gali įgyti skirtingą konfigūraciją, reiškinys vadinamas izomerizmu. Yra kelios izomerų kategorijos, įskaitant struktūrinius izomerus, geometriniai izomerai, optiniai izomerai ir stereoizomerai. Izomerizacija gali įvykti savaime arba ne, priklausomai nuo to, ar konfigūracijų jungčių energija yra panaši.
Izomerų rūšys
Dvi plačios izomerų kategorijos yra struktūriniai izomerai (dar vadinami konstituciniais izomerais) ir stereoizomerai (dar vadinami erdviniais izomerais).
Struktūriniai izomerai: Šio tipo izomerijos atomai ir funkcinės grupės yra sujungtos skirtingai. Struktūriniai izomerai turi skirtingus IUPAC pavadinimus. Pavyzdys yra 1-fluoropropano ir 2-fluoropropano padėties pokytis.
Struktūrinio izomerizmo tipai apima grandinės izomeriją, kai angliavandenilių grandinės turi skirtingą išsišakojimo laipsnį; funkcinės grupės izomerija, kai funkcinė grupė gali suskaidyti į skirtingas; ir skeleto izomerija, kur skiriasi pagrindinė anglies grandinė.
Tautomerai yra struktūriniai izomerai, kurie gali savaime virsti formomis. Kaip pavyzdį galima paminėti keto / enolio tautomerizmą, kuriame protonas juda tarp anglies ir deguonies atomo.
Stereoizomerai: Ryšio struktūra tarp atomų ir funkcinių grupių yra tokia pati stereoizomerizme, tačiau geometrinė padėtis gali kisti.
Į šią izomerų klasę įeina enantiomerai (arba optiniai izomerai), kurie yra nepanaudojami vienas kito veidrodiniai vaizdai, kaip kairiosios ir dešiniosios rankos. Enantiomerų visada yra chiraliniai centrai. Enantiomerai dažnai pasižymi panašiomis fizinėmis savybėmis ir cheminiu reaktyvumu, nors molekules galima atskirti pagal tai, kaip jos poliarizuoja šviesą. Vykstant biocheminėms reakcijoms, fermentai paprastai reaguoja su vienu enantiomeru, o ne su kitu. Enantiomerų poros pavyzdys yra (S) - (+) - pieno rūgštis ir (R) - (-) - pieno rūgštis.
Kaip alternatyva, stereoizomerai gali būti diastereomerai, kurie nėra veidrodiniai vienas kito vaizdai. Diastereomerai gali turėti chiralinius centrus, tačiau yra izomerų, neturinčių chiralinių centrų, ir tokių, kurie nėra net chiraliniai. Diastereomerų poros pavyzdys yra D-trezė ir D-eritrozė. Paprastai diastereomerai turi skirtingas fizines savybes ir reaktyvumą.
Konformaciniai izomerai (konformeriai)Konstrukcija gali būti naudojama izomerų klasifikavimui. Konformeriai gali būti enantiomerai, diastereomerai arba rotamerai.
Stereoizomerams identifikuoti naudojamos skirtingos sistemos, įskaitant cis-trans ir E / Z.
Izomerų pavyzdžiai
Pentanas, 2-metilbutanas ir 2,2-dimetilpropanas yra vienas kito struktūriniai izomerai.
Izomerijos svarba
Izomerai yra ypač svarbūs mityboje ir medicinoje, nes fermentai paprastai veikia vieną izomerą virš kito. Pakeisti ksantinai yra geras izomero, randamo maiste ir vaistuose, pavyzdys. Teobrominas, kofeinas ir teofilinas yra izomerai, kurie skiriasi metilo grupių išsidėstymu. Kitas izomerijos pavyzdys pasitaiko vaistuose, kuriuose yra fenilatilamino. Phentermine yra nechralinis junginys, kuris gali būti naudojamas kaip apetitą mažinantis vaistas, tačiau neveikia kaip stimuliatorius. Pertvarkius tuos pačius atomus, gaunamas dekstrometamfetaminas - stimuliatorius, stipresnis už amfetaminą.
Branduoliniai izomerai
Paprastai terminas izomeras reiškia skirtingą atomų išdėstymą molekulėse; tačiau yra ir branduolinių izomerų. A branduolinis izomeras arba metastabili būsena yra atomas, turintis tą patį atomo numerį ir masės skaičių kaip ir kitas to elemento atomas, tačiau atomo branduolio sužadinimo būsena yra kitokia.