Geometrijski izomeri su. Stereoizomerija

Razlog pojave geometrijske izomerije je odsutnost slobodnog okretanja oko σ-veze. Ova vrsta izomerije tipična je za spojeve koji sadrže dvostruku vezu i za spojeve alicikličke serije.

Geometrijski izomeri su tvari koje imaju istu molekulsku formulu, isti slijed vezanja atoma u molekulama, ali se međusobno razlikuju različitim rasporedom atoma ili atomskih skupina u prostoru u odnosu na ravninu dvostruke veze ili ravninu ciklusa.

Razlog za pojavu ove vrste izomerije je nemogućnost slobodnog okretanja oko dvostruke veze ili σ-veza koje tvore ciklus.

Na primjer, buten-2 CH3 -CH \u003d CH-CH3 može postojati u obliku dva izomera koji se razlikuju u rasporedu metilnih skupina u prostoru u odnosu na ravninu dvostruke veze.

ili 1,2-dimetilciklopropan postoji u obliku dva izomera, koji se razlikuju u rasporedu metilnih skupina u prostoru u odnosu na ravninu prstena:

Za označavanje konfiguracije geometrijskih izomera koristi se cis-, trans-sustav. Ako su isti supstituenti smješteni na istoj strani ravnine dvostruke veze ili prstena, konfiguracija označava cis-. ako je na suprotnim stranama - trans.

KONFORMACIJSKA IZOMERIJA

Konformacijska (rotacijska) izomerija nastaje rotacijom atoma ili atomskih skupina oko jedne ili više jednostavnih σ-veza. Kao rezultat rotacije oko C-C veza, molekule mogu imati različite prostorne oblike, koji se nazivaju konformacijama.

Na primjer, molekula etana, zbog rotacije oko veze ugljik-ugljik, može poprimiti beskonačnu raznolikost konformacija. od kojih je svaki karakteriziran određenom vrijednošću potencijalne energije. Dvije ekstremne konformacije nazivaju se okludiranim i inhibiranim.

U pomračenoj konformaciji etana, atomi vodika metilnih skupina, gledajući se duž veze ugljik-ugljik, smješteni su jedan iza drugog. U otežanoj vodikovi atomi jedne metilne skupine maksimalno su udaljeni od vodikovih atoma druge. Između pomračene i zaprečene konformacije, molekula pretpostavlja mnoge nagnute konformacije tijekom rotacije.

Svaka od konformacija molekule etana karakterizirana je različitim potencijalnim energijama. Zaprečena konformacija ima maksimalnu energiju, a inhibirana konformacija najmanju.

Retardirana konformacija, u kojoj su metilne skupine (glomazni supstituenti) maksimalno udaljene jedna od druge, naziva se antikonformacijom. Druga inhibirana konformacija naziva se Gauche konformacija.

Retardirana Gaucheova konformacija ima nešto veću potencijalnu energiju (zbog metil-metilne interakcije) od antikonformacije (u njoj uopće nema interakcije između metila).

Konformacije s najnižom spremnikom energije nazivaju se konformeri ili konformacijski (rotacijski) izomeri.

Dakle, n-butan na 25 ° C postoji približno 70% u obliku antikonformera i 30% u gauche konformeru.

Za razliku od konfiguracijskih izomera, konformori se transformiraju jedni u druge bez prekida kemijskih veza i ne mogu se razdvojiti. Otkrivaju se samo fizikalno-kemijskim metodama.

Cis-trans-izomerija ili geometrijska izomerija - jedna od vrsta stereoizomerije: sastoji se u mogućnosti rasporeda supstituenata na jednoj ili na suprotnim stranama ravnine dvostruke veze ili nearomatičnog prstena. Svi geometrijski izomeri su dijastereomeri, jer međusobno nisu zrcalne slike. Cis- i trans-izomeri se nalaze i među organskim spojevima i među anorganskim. Koncepti cis i trans ne koriste se u slučaju konformerskih, dva geometrijska oblika koja se lako stapaju jedan u drugi, umjesto toga koriste se oznake "syn" i "anti"

Oznake " cis"I" trans"Podrijetlom iz latinskog, u prijevodu s ovog jezika cis znači "s jedne strane" i trans - "s druge strane" ili "nasuprot". Pojam "geometrijska izomerija" prema IUPAC-u smatra se zastarjelim sinonimom cis-trans-izomerija.

Treba to zapamtiti cis-trans-nomenklatura opisuje srodnik mjesto zamjenika i ne treba ga brkati E, Z-nomenklatura, koja daje apsolutni stereokemijski opis i odnosi se samo na alkene.

Organska kemija

Cis-transAliciklični spojevi, u kojima se supstituenti mogu nalaziti na jednoj ili na suprotnim stranama ravnine prstena, također pokazuju β-izomeriju. Primjer je 1,2-diklorocikloheksan:


trans-1,2-diklorocikloheksan	cis-1,2-diklorocikloheksan

Razlika u fizikalnim svojstvima


cis-2-penten	trans-2-penten

cis-1,2-dikloroetilen	trans-1,2-dikloroetilen

cis-butendijska kiselina (maleinska kiselina)	trans-butendijska kiselina (fumarna kiselina)

Oleinska kiselina	Elaidna kiselina

Razlike mogu biti manje, kao u slučaju točke vrenja alkena ravnog lanca kao što je 2-penten, cis-izomer koji vrije na 37 ° C, i trans-izomer - na 36 ° C. Razlika između cis- i trans- postaje još više ako molekula ima polarizirane veze, kao u 1,2-dikloroetilenu. Cis-izomer u ovom slučaju vrije na 60,3 ° C, ali trans-izomer vrije na 47,5 ° C. Kada cis-izomerni učinak dviju polarnih veza C-Cl zbraja se da bi se stvorio snažni molekularni dipol, što dovodi do jakih intermolekularnih interakcija (Keesom-ove sile) koje dodaju disperzijske sile i dovode do povećanja točke vrenja. U trans-izomer, naprotiv, to se ne događa, budući da su se dva momenta veze C - Cl smjestila jedna nasuprot drugoj i međusobno se poništavaju bez stvaranja dodatnog dipolnog momenta (iako njihov kvadrupolni moment uopće nije nula).

Dva geometrijska izomera butendiojske kiseline toliko su različita po svojim svojstvima i reaktivnosti da su čak dobila različita imena: cis-izomer se naziva maleinska kiselina, i trans-izomer - fumarna kiselina. Ključno svojstvo koje određuje relativno vrelište je polaritet molekule, jer pojačava međumolekularne interakcije, povećavajući time točku vrenja. Na isti način, simetrija određuje točku topljenja, budući da se simetrične molekule bolje pakiraju u krutom stanju, čak i ako se polaritet molekule ne mijenja. Primjer takve ovisnosti su oleinska i elaidna kiselina; Oleinska kiselina, cis-izomer, ima talište 13,4 ° C, a na sobnoj temperaturi postaje tekućina, dok trans-izomer, elaidna kiselina, ima višu točku topljenja od 43 ° C, jer je jednostavniji trans-izomer ima čvršće pakiranje i ostaje čvrst na sobnoj temperaturi.

Cis-trans-izomeri dikarboksilnih kiselina također se razlikuju u kiselosti: maleinska kiselina ( cis) je mnogo jača kiselina od fumarne ( trans). Dakle, prva konstanta disocijacije za fumarnu kiselinu pK a1 \u003d 3,03, a za maleinsku kiselinu pK a1 \u003d 1,9. Suprotno tome, konstanta disocijacije druge karboksilne skupine za fumarnu kiselinu veća je nego za maleinsku kiselinu, i to: za fumarnu kiselinu pK a2 \u003d 4,44, a za maleinsku kiselinu pK a2 \u003d 6,07. Zbog prostorne blizine karboksilnih skupina u cis-forma povećava tendenciju vodika da se ionizira, pa se ispada da je prva konstanta maleinske kiseline veća. Međutim, drugom je protonu teže prevladati privlačnost dviju usko smještenih karboksilnih skupina u cis-izomer, stoga je druga konstanta disocijacije maleinske kiseline manja od konstante disocijacije maleinske kiseline. Sličan princip vrijedi i za aliciklične dikarboksilne kiseline, međutim, kako se veličina prstena povećava, treba uzeti u obzir i utjecaj neravninskog oblika prstena.

Vicinalna konstanta nuklearnog spin-spin spreganja (3 J HH) izmjereno NMR spektroskopijom veće je za trans-izomeri (raspon: 12-18 Hz; prosjek: 15 Hz) nego za cis-izomeri (raspon: 0-12 Hz; prosjek: 8 Hz).

Stabilnost

Tipično za acikličke sustave trans cis... Razlog tome je obično pojačavanje neželjenih steričkih interakcija blisko smještenih supstituenata u cis-izomer. Iz istog razloga, specifična toplina izgaranja trans-izomeri su niži od cis, što ukazuje na veliku termodinamičku stabilnost. Iznimke od ovog pravila su 1,2-difluoroetilen, 1,2-difluorodiazen (FN \u003d NF), 1-bromopropen-1 i nekoliko drugih etilena supstituiranih s halogenom i kisikom. U ovom slučaju cis-izomer je izgleda stabilniji od trans-izomer, jer između takvih supstituenata ne prevladavaju odbojne sile, već privlačne (poput londonskih). Uz to, zbog relativno malog volumena supstituenata, ne pojavljuju se steričke smetnje. Od 1,2-dihaloetilena, samo 1,2-dijodotilen ima trans izomer stabilniji od cis-izomer, jer zbog velikog radijusa atomi joda doživljavaju snažnu prostornu interakciju ako su s jedne strane dvostruke veze.

Interkonverzija izomera

Geometrijski izomeri, čija je razlika povezana s položajem supstituenata oko dvostruke veze, razlikuju se od stereoizomernih oblika drugog tipa - konformera. Odvojeno postojanje cis- i trans-izomeri su u osnovi mogući samo zbog visoke energetske barijere rotacije oko dvostruke veze, što omogućava odvojeno postojanje cis- i trans-izomeri, dok konformeri postoje samo u obliku ravnotežne smjese. Zapreka rotaciji oko dvostruke veze u jednostavnim alkenima je 250-270 kJ / mol. Međutim, ako s jedne strane stavite jake donore elektrona (-SR), a s druge strane skupine, jake akceptore elektrona (-CN, -COC 6 H 5), polarizirajući tako dvostruku vezu, to će dovesti do značajnog smanjenja rotacijske barijere. Zapreka rotaciji oko tako polarizirane veze može se smanjiti na 60-100 kJ / mol. Niskoenergetske barijere kada je energetska razlika između cis-trans-izomeri i konformeri se izglađuju, pronalaze se za amino derivate acetooctenog etera i enaminoketona. Pokazano je da u takvim sustavima ravnotežni položaj ovisi o prirodi otapala. Dakle, enaminoketoni u nepolarnim otapalima postoje 100% u cis-forma stabilizirana unutarnjom vodikovom vezom, a u polarnim otapalima do 50% trans-oblici.

E, Z-nomenklatura

Sustav označavanja cis-trans je dobro primjenjiv samo za imenovanje izomernih alkena s dvije različite vrste supstituenata na dvostrukoj vezi; u složenim molekulama takva nomenklatura postaje previše nejasna. U tim se slučajevima razvio IUPAC E,Z- sustav notacija koji nedvosmisleno određuje naziv spojeva za sve moguće slučajeve, pa je stoga posebno koristan za imenovanje tri- i tetrasupstituiranih alkena. Ovaj sustav izbjegava zbrku oko toga koje skupine treba brojati. cis- ili trans- u odnosu jedni prema drugima.

Ako su dvije starije skupine smještene na istoj strani dvostruke veze, odnosno nalaze se u cis-položaj jedni drugima, tada se takva tvar naziva Z-izomer (od njemačkog zusammen - zajedno). Kada su starije skupine smještene na suprotnim stranama dvostruke veze (u trans-orientation), tada se taj izomer naziva E-izomer (od njemačkog entgegen - nasuprot). Redoslijed prvenstva skupina i atoma određuje se prema pravilima Cahn - Ingold - Prelog. Za svaki od dva atoma u dvostrukoj vezi potrebno je odrediti starost svakog supstituenta. Ako su oba starija supstituenta smještena na istoj strani ravnine π-veze, tada se ova konfiguracija označava simbolom Z, ako su ove skupine smještene na suprotnim stranama ravnine π-veze, tada je konfiguracija označena simbolom E .

Treba napomenuti da cis/trans i E,Z-nomenklature se temelje na usporedbi različitih supstituenata alkena Z-izomer se ne podudara uvijek cis-izomer i E-izomer - trans-izomer. Na primjer, trans-2-klorobuten-2 (dvije metilne skupine C1 i C4, na glavnom lancu butena-2a nalaze se u trans-orientation) je ( Z) -2-klorobuten-2 (klor je stariji od metila, koji je pak stariji od vodika, pa se smatra da su klor i C4-metil zajedno).

U anorganskoj kemiji

Cis–trans-izomerija se nalazi i u anorganskim spojevima, prvenstveno u diazenima i složenim spojevima.

Dijazeni

Izlažu diazeni (i slični difosfeni) cis-transizomerizam. Kao i kod organskih spojeva, cis-izomer je reaktivniji, samo što je u stanju reducirati alkene i alkine u alkane. Trans-izomer, koji se približava alkenu, ne može svoje atome vodika poredati u liniju za učinkovitu redukciju alkena, i cis-izomer se, zbog odgovarajućeg oblika, uspješno nosi s tim zadatkom


trans-dijazen	cis-dijazen

Složeni spojevi

Anorganski koordinacijski spojevi s osmerokutnom ili ravnom kvadratnom geometrijom također su podijeljeni na cis-izomeri u kojima su isti ligandi smješteni jedan pored drugog, i trans-izomeri u kojima su ligandi razmaknuti.

Na primjer, postoje dva ravna kvadratna geometrijska izomera za Pt (NH 3) 2 Cl 2, fenomen koji je Alfred Werner objasnio 1893. godine. Cis-izomer s punim imenom cisβ-diklorodiammineplatinum (II) ima antitumorsko djelovanje, što je pokazao Barnett Rosenberg 1969. godine. Ova je tvar danas poznata u kemoterapiji pod kratkim nazivom cisplatin. Trans-izomer (transplatin), s druge strane, nema nikakvu aktivnost lijeka. Svaki od ovih izomera može se sintetizirati na temelju trans učinka, što omogućuje dobivanje pretežno željenog izomera.


cis- + i trans- +

Za oktaedarske komplekse s formulom MX 4 Y 2 također postoje dva izomera. (Ovdje je M atom metala, a X i Y su ligandi različitih vrsta.) cis-izomer, dva liganda Y su susjedna jedna pod drugom pod kutom od 90 °, kao što je prikazano za atome klora u cis- + na lijevoj slici. U trans-izomer, prikazan s desne strane, dva atoma klora nalaze se na suprotnim krajevima dijagonale koji prolaze kroz središnji atom kobalta.

Sličan tip izomerije oktaedarskih kompleksa sastava MX 3 Y 3 je gran-os-izomerija, ili lice-aksijalna izomerija, kada je određeni broj liganada cis- ili trans-pozicija jedni drugima. U gran-izomeri, ligandi istog tipa zauzimaju vrhove trokutaste površine oktaedra, a u ose-izomeri, isti ligandi su u tri susjedna položaja tako da su dva liganda na suprotnim stranama središnjeg atoma i na istoj osi s njim

Izomeri- tvari s jednakom molekularnom strukturom, ali različitom kemijskom strukturom i svojstvima.

Vrste izomerije

Ja... Strukturni - sastoji se u različitom slijedu povezivanja atoma u lancu molekule:

1) Izomerija lanca

Treba napomenuti da se atomi ugljika u razgranatom lancu razlikuju po vrsti veze s ostalim atomima ugljika. Dakle, naziva se atom ugljika vezan samo za jedan drugi atom ugljika primarni, s dva druga atoma ugljika - sekundarni, s tri - tercijarni, s četiri - kvartarni.

2) Izomerija položaja

3) Međurazredna izomerija

4) tautomerizam

Tautomerizam (od grčkog ταύτίς - isto i μέρος - mjera) - fenomen reverzibilne izomerije, u kojem dva ili više izomera lako prelaze jedan u drugi. U tom se slučaju uspostavlja tautomerna ravnoteža, a tvar istovremeno sadrži molekule svih izomera u određenom omjeru. Najčešće, tijekom tautomerizacije, atomi vodika premještaju se s jednog atoma u molekuli na drugi i vraćaju se u isti spoj.

II. Prostorni (stereo) - zbog različitog položaja atoma ili skupine u odnosu na dvostruku vezu ili ciklus, isključujući slobodno okretanje povezanih atoma ugljika

1. Geometrijski (cis -, trans - izomerija)

Ako je atom ugljika u molekuli vezan za četiri različita atoma ili atomske skupine, na primjer:

tada je moguće da postoje dva spoja s istom strukturnom formulom, ali koji se razlikuju u prostornoj strukturi. Molekule takvih spojeva međusobno se odnose kao objekt i njegova zrcalna slika te su prostorni izomeri.

Izomerija ove vrste naziva se optička, izomeri optički izomeri ili optički antipodi:

Molekule optičkih izomera su nespojive u prostoru (poput lijeve i desne ruke), nedostaje im ravnina simetrije.
Na ovaj način,

optički izomeri nazivaju se prostorni izomeri, čije se molekule međusobno povezuju kao objekt i zrcalna slika nespojiva s njim.

Optički izomeri aminokiselina

3. Konformacijska izomerija

Treba imati na umu da se atomi i skupine atoma međusobno povezane σ-vezom neprestano okreću oko osi veze, zauzimajući različite položaje u prostoru jedni prema drugima.

Molekule koje imaju istu strukturu i razlikuju se u prostornom rasporedu atoma kao rezultat rotacije oko C-C veza nazivaju se konformerima.

Za prikaz konformacijskih izomera prikladno je koristiti Newmanove formule za projekciju:

Fenomen konformacijske izomerije također se može razmotriti na primjeru cikloalkana. Dakle, za cikloheksan su karakteristični konformeri:

Prethodno razmatrane vrste formula koje opisuju organske tvari pokazuju da nekoliko različitih strukturnih formula može odgovarati jednoj molekularnoj.

Na primjer, molekularna formula C2H6O dopisivati \u200b\u200bse dvije tvari s različitim strukturnim formulama - etilni alkohol i dimetil eter. Lik: 1.

Etilni alkohol je tekućina koja reagira s metalnim natrijem s oslobađanjem vodika, vrije na + 78,50C. Pod istim uvjetima, dimetil eter, plin koji ne reagira s natrijem, ključa na -230C.

Te se tvari razlikuju po svojoj strukturi - ista molekularna formula odgovara različitim tvarima.

Lik: 1. Međurazredna izomerija

Fenomen postojanja tvari istog sastava, ali različite strukture i zbog toga različitih svojstava nazivamo izomerizmom (od grčkih riječi "isos" - "jednak" i "meros" - "dio", "udio").

Vrste izomerije

Postoje različite vrste izomerije.

Strukturna izomerija povezana je s različitim redoslijedom spajanja atoma u molekuli.

Etanol i dimetil eter su strukturni izomeri. Budući da pripadaju različitim klasama organskih spojeva, naziva se ova vrsta strukturne izomerije također interklasa ... Lik: 1.

Strukturni izomeri mogu biti unutar iste klase spojeva, na primjer, tri različita ugljikovodika odgovaraju formuli C5H12. to izomerija ugljikovog kostura... Lik: 2.

Lik: 2 Primjeri tvari - strukturni izomeri

Postoje strukturni izomeri s istim ugljikovim kosturom, koji se razlikuju u položaju višestrukih veza (dvostrukih i trostrukih) ili atoma koji zamjenjuju vodik. Ova vrsta strukturne izomerije naziva se izomerija položaja.

Lik: 3. Izomerija strukturnog položaja

U molekulama koje sadrže samo jednostruke veze, na sobnoj temperaturi, moguće je gotovo slobodno okretanje molekularnih fragmenata oko veza, i, na primjer, sve slike formula 1,2-dikloroetana su ekvivalentne. Lik: 4

Lik: 4. Položaj atoma klora oko jednostruke veze

Ako je rotacija otežana, na primjer, u cikličkoj molekuli ili s dvostrukom vezom, onda geometrijska ili cis-trans izomerija.U cis izomerima supstituenti su na jednoj strani ravnine prstena ili dvostruke veze, u trans izomerima, na suprotnim stranama.

Cis-trans izomeri postoje kada je atom ugljika vezan dva različita zamjenik. Lik: pet.

Lik: 5. Cis i trans izomeri

Druga vrsta izomerije javlja se zbog činjenice da atom ugljika s četiri jednostruke veze sa svojim supstituentima tvori prostornu strukturu - tetraedar. Ako molekula ima barem jedan atom ugljika vezan za četiri različita supstituenta, tada optička izomerija... Takve molekule ne odgovaraju njihovoj zrcalnoj slici. To se svojstvo naziva kiralnost - od grčkog izhier - "ruka". Lik: 6. Optička izomerija karakteristična je za mnoge molekule koje čine žive organizme.

Lik: 6. Primjeri optičkih izomera

Optička izomerija se također naziva enantiomerizam (s grčkog enantios - "suprotno" i meros - "dio") i optički izomeri - enantiomeri ... Enantiomeri su optički aktivni, zakreću ravninu polarizacije svjetlosti pod istim kutom, ali u suprotnim smjerovima: d- , ili (+) - izomer, - udesno, l- , ili (-) - izomer, - lijevo. Smjesa jednakih količina enantiomera tzv racemat, optički neaktivan i označen simbolom d, l- ili (±).

IZVORI

izvor videozapisa - http://www.youtube.com/watch?v\u003dmGS8BUEvkpY

http://www.youtube.com/watch?t\u003d7&v\u003dXIikCzDD1YE

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/10-klass - sinopsis

izvor prezentacije - http://ppt4web.ru/khimija/tipy-izomerii.html

http://www.youtube.com/watch?t\u003d2&v\u003dii30Pctj6Xs

http://www.youtube.com/watch?t\u003d1&v\u003dv1voBxeVmao

http://www.youtube.com/watch?t\u003d2&v\u003da55MfdjCa5Q

http://www.youtube.com/watch?t\u003d1&v\u003dFtMA1IJtXCE

izvor prezentacije - http://mirhimii.ru/10class/174-izomeriya.html

Treba to zapamtiti cis-trans-nomenklatura opisuje srodnik mjesto zamjenika i ne treba ga brkati E, Z-nomenklatura, koja daje apsolutni stereokemijski opis i odnosi se samo na alkene.

Organska kemija

Cis-transAliciklični spojevi, u kojima se supstituenti mogu nalaziti na jednoj ili na suprotnim stranama ravnine prstena, također pokazuju β-izomeriju. Primjer je 1,2-diklorocikloheksan:


trans-1,2-diklorocikloheksan	cis-1,2-diklorocikloheksan

Razlika u fizikalnim svojstvima


cis-2-penten	trans-2-penten

cis-1,2-dikloroetilen	trans-1,2-dikloroetilen

cis-butendijska kiselina (maleinska kiselina)	trans-butendijska kiselina (fumarna kiselina)

Oleinska kiselina	Elaidna kiselina

Stabilnost

Interkonverzija izomera

E, Z-nomenklatura

U anorganskoj kemiji

Cis–trans-izomerija se nalazi i u anorganskim spojevima, prvenstveno u diazenima i složenim spojevima.

Dijazeni


trans-dijazen	cis-dijazen

Složeni spojevi


cis- + i trans- +

II.1. Konformacije (rotacijska izomerija)

Prijelaz s najjednostavnijeg organskog ugljikovodika, metana, na njegov najbliži homolog, etan, stvara probleme prostorne strukture, za čije rješenje nije dovoljno poznavanje parametara razmatranih u ovom odjeljku. Doista, bez mijenjanja kutova veze ili duljina veza, može se zamisliti mnogo geometrijskih oblika molekule etana koji se međusobno razlikuju međusobnim okretanjem ugljikovih tetraedra oko veze C-C koja ih povezuje. Kao rezultat ove rotacije, rotacijski izomeri (konformeri) ... Energije različitih konformera nisu iste, ali energetska barijera koja razdvaja različite rotacijske izomere mala je za većinu organskih spojeva. Stoga je u uobičajenim uvjetima, u pravilu, nemoguće utvrditi molekule u jednoj strogo određenoj konformaciji: obično, u ravnoteži, koegzistira nekoliko rotacijskih oblika koji lako prelaze jedan u drugi.

Metode grafičkog prikazivanja konformacija i njihova nomenklatura su kako slijedi. Krenimo od molekule etana. Za njega se može predvidjeti postojanje dvije maksimalno različite energetske konformacije. U nastavku su prikazani kao projekcije perspektive (1) ("koze u pilani"), bočne projekcije (2) i newmanove formule (3).

U perspektivnoj projekciji (1a, 1b), C-C veza mora se zamisliti kako ide u daljinu; atom ugljika s lijeve strane bliži je promatraču, a onaj s desne strane udaljen je od njega.

U bočnoj projekciji (2a, 2b), četiri H-atoma leže u ravnini crteža; atomi ugljika zapravo su pomalo izvan ove ravnine, ali obično se pretpostavlja da također leže u ravnini crteža. "Masne" klinaste veze zadebljanjem klina označavaju izlaz iz ravnine prema promatraču atoma na koji je zadebljanje usmjereno. Točkaste klinaste veze označavaju udaljenost od promatrača.

U Newmanovoj projekciji (3a, 3b), molekula se razmatra duž veze C-C (u smjeru označenom strelicom u formulama 1a, b). Tri linije koje se razilaze pod kutom od 120 ° od središta kruga označavaju veze atoma ugljika najbliže promatraču; linije "koje strše" iz kruga su veze udaljenog atoma ugljika.

Nazvana je konformacija prikazana slijeva prikriveni : Ovo ime podsjeća na činjenicu da su atomi vodika u obje CH 3-skupine međusobno suprotstavljeni. Ometana konformacija povećala je unutarnju energiju i stoga je nepovoljna. Nazvana je konformacija prikazana s desne strane inhibiran , što znači da je slobodno okretanje oko veze C-C u ovom položaju "inhibirano", tj. molekula pretežno postoji u ovoj konformaciji.

Nazvana je minimalna energija potrebna za potpuno okretanje molekule oko određene veze rotacijska barijera za ovaj link. Zaprečna rotacija u molekuli poput etana može se izraziti kroz promjenu potencijalne energije molekule kao funkciju promjene dvostrani (torzijski) kut sustavima. Dvostrani kut (označen kao tau) prikazan je na donjoj slici:

Energetski profil rotacije oko veze C-C u etanu prikazan je na sljedećoj slici. Rotacija "stražnjeg" atoma ugljika prikazana je promjenom dvostranog kuta između dva prikazana atoma vodika. Radi jednostavnosti, izostavljeni su ostali atomi vodika. Rotacijska barijera koja razdvaja dva oblika etana iznosi samo 3 kcal / mol (12,6 kJ / mol). Minimumi krivulje potencijalne energije odgovaraju inhibiranim konformacijama, a maksimumi - pomračenim. Budući da na sobnoj temperaturi energija nekih sudara molekula može doseći 20 kcal / mol (oko 80 kJ / mol), ta se barijera od 12,6 kJ / mol lako prevlada i rotacija u etanu smatra se slobodnom.

Naglašavamo da svaka točka na krivulji potencijalne energije odgovara određenoj konformaciji. Točke koje odgovaraju minimumima odgovaraju konformacijskim izomerima, tj. pretežne komponente u smjesi svih mogućih konformacija .

Kako molekula postaje složenija, povećava se broj mogućih konformacija koje se bitno razlikuju u energiji. Dakle, za n-butan, već se može prikazati šest konformacija, koje se razlikuju u međusobnom rasporedu CH 3 -grupa, tj. okrećući se oko središnje komunikacije C-C. Ispod su konformacije n-butana prikazane kao Newmanove projekcije. (Zamagljene) konformacije prikazane slijeva energetski su nepovoljne; u praksi se ostvaruju samo inhibirane.

Razne okludirane i inhibirane konformacije butana nejednake su u energiji. Odgovarajuće energije svih konformacija nastalih tijekom rotacije oko središnje C-C veze prikazane su u nastavku:

Kako molekula postaje složenija, povećava se broj mogućih konfomacija.

Dakle, konformacije su različiti neidentični prostorni oblici molekule koji imaju određenu konfiguraciju. Konformeri su stereoizomerne strukture koje su u mobilnoj ravnoteži i sposobne su za međusobnu konverziju okrećući se oko jednostavnih veza.

Ponekad barijera takvih transformacija postane dovoljno visoka da razdvoji stereoizomerne oblike (na primjer, optički aktivni bifenili;). U takvim slučajevima više ne govore o konformerima, već o stvarnom životu stereoizomeri .

II.2. Geometrijska izomerija

Važna posljedica krutosti dvostruke veze (odsutnost rotacije oko nje) je postojanje geometrijski izomeri ... Najčešći su cis-trans izomeri spojevi etilenske serije koji sadrže nejednake supstituente na nezasićenim atomima. Najjednostavniji primjer su izomeri butena-2.

Geometrijski izomeri imaju istu kemijsku strukturu (isti redoslijed kemijskih veza), razlikujući se u prostornom rasporedu atoma, u konfiguracija ... Ova razlika stvara razliku u fizikalnim (kao i kemijskim svojstvima). Geometrijski izomeri, za razliku od konformera, mogu se izolirati u čistom obliku i postojati kao pojedinačne, stabilne tvari. Za njihovu međusobnu transformaciju obično je potrebna energija reda od 125-170 kJ / mol (30-40 kcal / mol). Ta se energija može prenijeti zagrijavanjem ili zračenjem.

U najjednostavnijim slučajevima nomenklatura geometrijskih izomera nije teška: cis- oblici su geometrijski izomeri u kojima isti supstituenti leže na jednoj strani ravnine pi-veze, trans- izomeri imaju iste supstituente na različitim stranama ravnine pi-veze. U složenijim slučajevima primijenite Z, E-nomenklatura ... Njegov glavni princip: naznačiti konfiguraciju, naznačiti cis- (Z, od njemačkog Zusammen - zajedno) ili trans-(E, od njemačkog Entgegena - nasuprot) mjesto viši zamjenici s dvostrukom vezom.

U Z, E-sustavu supstituenti s velikim atomskim brojem smatraju se starijima. Ako su atomi izravno povezani s nezasićenim ugljikom isti, onda prelaze u "drugi sloj", ako je potrebno - u "treći sloj" itd.

Razmotrimo primjenu pravila Z, E-nomenklature na dva primjera.

Krenimo od formule I, gdje o svemu odlučuju atomi "prvog sloja". Raspoređujući njihove atomske brojeve, nalazimo da su stariji supstituenti svakog para (brom na vrhu formule i dušik na dnu) u trans-položaj, otuda i stereokemijski zapis E:

E-1-bromo-1-kloro-2-nitroeten

Da bi se odredila stereokemijska oznaka strukture II, potrebno je potražiti razliku u "višim slojevima". Za prvi se sloj skupine CH3, C2H5, C3H7 ne razlikuju. U drugom sloju CH 3 skupina ima zbroj atomskih brojeva jednak tri (tri atoma vodika), dok skupine C 2 H 5 i C 3 H 7 imaju 8. To znači da se CH 3 skupina ne uzima u obzir - mlađa je od druge dvije. Dakle, starije skupine su C 2 H 5 i C 3 H 7, on je u cis-položaj; stereokemijska oznaka Z.

Z-3-metilhepten-3

Da je potrebno utvrditi koja je skupina starija - C 2 H 5 ili C 3 H 7, trebalo bi ići do atoma "trećeg sloja"; zbroj atomskih brojeva u ovom sloju za obje skupine bio bi jednak 3, odnosno 8, tj. C 3 H 7 stariji je od C 2 H 5. U složenijim slučajevima određivanja starosne dobi moraju se uzeti u obzir dodatni uvjeti, kao što su: atom vezan dvostrukom vezom broji se dva puta, trostruko vezan jedan - tri puta; od starijih izotopa, teži (deuterij je stariji od vodika) i neki drugi.

Imajte na umu da je oznaka Z ne je sinonim cis-oznake, kao i oznake E ne odgovaraju uvijek mjestu trans-, npr.:

cis-1,2-dikloropropen-1 cis-1,2-dikloro-1-bromopropen-1

Z-1,2-dikloropropen-1 E-1,2-dikloro-1-bromopropen-1

Kontrolni zadaci

1. Bombicol, feromon (privlačitelj spola) svilene bube, je E-10-Z-12-hexadecadienol-1. Nacrtajte njegovu strukturnu formulu.

2. Navedi sljedeće spojeve prema Z, E-nomenklaturi:

II.3. Optička izomerija (enantiomerizam)

Među organskim spojevima postoje tvari koje mogu okretati ravninu polarizacije svjetlosti. Taj se fenomen naziva optička aktivnost, a odgovarajuće tvari - optički aktivan ... Optički aktivne tvari javljaju se u parovima optički antipodi - izomeri, čija su fizikalna i kemijska svojstva ista u normalnim uvjetima, s izuzetkom jednog - znaka rotacije ravnine polarizacije. (Ako jedan od optičkih antipoda ima, na primjer, određenu rotaciju [NAPOMENA 1] +20 o, tada drugi ima specifičnu rotaciju od -20 o).

II.4. Formule za projekciju

Za uobičajenu sliku asimetričnog atoma na ravnini upotrijebite e. Fischerove projekcijske formule ... Dobivaju se projiciranjem na ravninu atoma s kojima je asimetrični atom povezan. U ovom se slučaju sam asimetrični atom, u pravilu, izostavlja, zadržavajući samo crte križanja i simbole supstituenata. Da se sjetimo prostornog rasporeda supstituenata, iscrtkana okomita crta često se drži u formulama za projekciju (gornji i donji supstituenti uklanjaju se izvan ravnine crteža), ali to se često ne čini. Ispod su različiti načini zapisivanja formule za projekciju koja odgovara lijevom modelu na prethodnoj slici:

Evo nekoliko primjera formula za projekcije:

(+) - alanin (-) - butanol (+) - glicerin aldehid

Kada se imenima tvari daju znakovi rotacije: to znači, na primjer, da levokretajući antipod butanola-2 ima prostorna konfiguracija , izražen upravo gornjom formulom, a njegova zrcalna slika odgovara desno okretajućem butanolu-2. Definiranje konfiguracije optički antipodi provode se eksperimentalno [NAPOMENA 3].

U principu, svaki optički antipod može biti predstavljen s dvanaest (!) Različitih formula za projekciju - ovisno o tome kako je model pozicioniran u projekciji, s koje ga strane gledamo. Da bi se standardizirale formule za projekciju, uvedena su određena pravila za njihovo pisanje. Dakle, glavna funkcija, ako je na kraju lanca, obično se postavlja na vrh, glavni lanac je prikazan okomito.

Da biste usporedili "nestandardne" napisane formule za projekciju, morate znati sljedeća pravila za transformiranje formula za projekciju.

1. Formule se mogu rotirati u ravnini crteža za 180 ° bez mijenjanja njihovog stereokemijskog značenja:

2. Dvije (ili bilo koji parni broj) permutacije supstituenata na jednom asimetričnom atomu ne mijenjaju stereokemijsko značenje formule:

3. Jedna (ili bilo koji neparan broj) permutacija supstituenata u asimetričnom centru dovodi do formule optičkog antipoda:

4. Zakretanje u ravnini crteža za 90 o pretvara formulu u antipodnu, osim ako se istodobno ne promijeni uvjet za mjesto supstituenata u odnosu na ravninu crteža, tj. nemojte pretpostavljati da su sada bočni supstituenti iza ravnine crteža, a gornji i donji ispred. Ako koristite formulu s isprekidanom crtom, promijenjena orijentacija iscrtane crte izravno će vas podsjetiti na ovo:

5. Umjesto permutacija, formule za projekciju mogu se transformirati okretanjem bilo koja tri supstituenta u smjeru kazaljke na satu ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu; četvrti supstituent ne mijenja položaj (takva operacija ekvivalentna je dvjema permutacijama):

6. Formule za projekciju ne mogu se izvesti iz ravnine crteža (odnosno, nemoguće ih je, na primjer, gledati "kroz svjetlost" sa stražnje strane papira - u ovom će se slučaju promijeniti stereokemijsko značenje formule).

II.5. Racemati

Ako formula tvari sadrži asimetrični atom, to uopće ne znači da će takva tvar imati optičku aktivnost. Ako se tijekom uobičajene reakcije pojavi asimetrični centar (supstitucija u CH2 skupini, dodavanje dvostrukom vezom itd.), Tada je vjerojatnost stvaranja obje antipodne konfiguracije jednaka. Stoga je, usprkos asimetriji svake pojedine molekule, rezultirajuća tvar optički neaktivna. Pozvane su optički neaktivne modifikacije ove vrste, koje se sastoje od jednakog broja oba antipoda racemati [NAPOMENA 4].

II.6. Dijastereomerija

Spojevi s nekoliko asimetričnih atoma imaju važne značajke koje ih razlikuju od prethodno razmatranih jednostavnijih optički aktivnih tvari s jednim središtem asimetrije.

Pretpostavimo da u molekuli određene tvari postoje dva asimetrična atoma; označimo ih uvjetno A i B. Lako je uočiti da su moguće molekule sa sljedećim kombinacijama:

Molekule 1 i 2 su par optičkih antipoda; isto se odnosi na par molekula 3 i 4. Ako međusobno uspoređujemo molekule iz različitih parova antipoda - 1 i 3, 1 i 4, 2 i 3, 2 i 4, tada ćemo vidjeti da navedeni parovi nisu optički antipodi: konfiguracija jednog asimetričnog atoma podudara se u njima, konfiguracija drugog se ne poklapa. Sve su to parovi dijastereomeri , tj. prostorni izomeri, ne koji međusobno čine optičke antipode.

Diastereomeri se međusobno razlikuju ne samo po optičkoj rotaciji, već i po svim ostalim fizikalnim konstantama: imaju različita tališta i vrelišta, različitu topljivost itd. Razlike u svojstvima dijastereomera često nisu manje od razlika u svojstvima između strukturnih izomera.

Primjer spoja dotičnog tipa je klorovodična kiselina

Njegovi stereoizomerni oblici imaju sljedeće formule za projekciju:

eritro-oblik treo-oblik

Imena eritro- i treo- potječu od imena ugljikohidrata eritroza i treoza. Ovi se nazivi koriste za označavanje međusobnog položaja supstituenata u spojevima s dva asimetrična atoma: eritro -izomeri nazivaju se oni kod kojih su dva identična bočna supstituenta u standardnoj projekcijskoj formuli s jedne strane (desno ili lijevo); treo -izomeri imaju iste bočne supstituente na različitim stranama projekcijske formule [PRIMJER 5].

Dva eritro-izomeri su par optičkih antipoda; kad se pomiješaju, stvara se racemat. Par optičkih izomera su i treo-obrasci; oni također daju, kad se pomiješaju, racemat, koji se po svojstvima razlikuje od racemata eritro-oblici. Dakle, postoje ukupno četiri optički aktivna izomera kloro-jabučne kiseline i dva racemata.

Daljnjim povećanjem broja asimetričnih središta povećava se broj prostornih izomera, a svaki novi asimetrični centar udvostručuje broj izomera. Određuje se formulom 2 n, gdje je n broj asimetričnih centara.

Broj stereoizomera može se smanjiti zbog djelomične simetrije koja se pojavljuje u nekim strukturama. Primjer je vinska kiselina, u kojoj se broj pojedinačnih stereoizomera smanjuje na tri. Njihove formule za projekciju su:

Formula I identična je formuli Ia: pretvara se u nju zakretanjem za 180 ° u ravnini crteža i, prema tome, ne predstavlja novi stereoizomer. Ovo je optički neaktivna preinaka - mezo-oblik ... Za razliku od racemata, koji se može optički razgraditi antipodi, mezo-oblik se u osnovi ne može cijepati: svaka od njegovih molekula ima jedno asimetrično središte jedne konfiguracije, a drugu suprotne. Kao rezultat, javlja se intramolekularna kompenzacija rotacije oba asimetrična centra.

Meso-dostupni su oblici za sve optički aktivne tvari s nekoliko identičnih (tj. povezanih s istim supstituentima) asimetričnih centara [PRIMJER 6]. Formule za projekciju mezo-obrasci se uvijek mogu prepoznati po tome što se uvijek mogu podijeliti vodoravnom crtom na dvije polovice, koje su formalno identične kad su napisane na papiru, ali se u stvarnosti zrcale:

Formule II i III prikazuju optičke antipode vinske kiseline; kada se pomiješaju nastaje optički neaktivan racemat - grožđana kiselina.

II.7. Nomenklatura optičkih izomera

Najjednostavniji, najstariji, ali još uvijek korišteni sustav nomenklature optičkih antipoda temelji se na usporedbi projekcijske formule pozvanog antipoda s projekcijskom formulom neke standardne tvari odabrane kao "ključ". Dakle, za alfa hidroksi kiseline i alfa aminokiseline ključ je gornji dio njihove projekcijske formule (u standardnom zapisu):

L-hidroksi kiseline (X \u003d OH) D-hidroksi kiseline (X \u003d OH)

L-aminokiseline (X \u003d NH2) D-aminokiseline (X \u003d NH2)

Konfiguracija svih alfa-hidroksi kiselina koje imaju hidroksilnu skupinu s lijeve strane u standardnoj Fischerovoj projekcijskoj formuli označena je znakom L; ako se hidroksil nalazi u projekcijskoj formuli s desne strane - uz znak D [NAPOMENA 7].

Ključ koji označava konfiguraciju šećera je gliceraldehid:

L - (-) - gliceraldehid D-(+) - glicerinski aldehid

U molekulama šećera oznaka D- ili L- odnosi se na konfiguraciju dno asimetrično središte.

Sustav D-,L-oznaka ima značajne nedostatke: prvo, oznaka D- ili L- označava konfiguraciju samo jednog asimetričnog atoma, drugo, za neke spojeve dobivaju se različite oznake, ovisno o tome uzima li se ključ kao gliceraldehid ili oksidna kiselina, na primjer:

Ovi nedostaci ključnog sustava ograničavaju njegovu trenutnu uporabu na tri klase optički aktivnih tvari: šećere, aminokiseline i hidroksi kiseline. Za opću upotrebu, dizajniran je "R, S-sustav Kahn, Ingold i Prelog [NAPOMENA 8].

Da bi se odredila R- ili S-konfiguracija optičkog antipoda, potrebno je tetraedar supstituenata rasporediti oko asimetričnog atoma ugljika na takav način da mlađi supstituent (obično vodik) ima smjer "od promatrača". Tada ako se dogodi kretanje u prijelazu u krugu ostale tri zamjene iz starijeg u srednji u starijem, a zatim u najmlađeg suprotno od sata - ovo je R -izomer (povezan s istim pokretom ruke pri pisanju slova R), ako u smjeru kazaljke na satu - ovo je S- izomer (povezan s istim pokretom ruke pri pisanju slova S).

Da bi se odredio starost supstituenata u asimetričnom atomu, koriste se pravila za izračunavanje atomskih brojeva, koja smo već razmatrali u vezi sa Z, E-nomenklaturom geometrijskih izomera (vidi).

Da biste odabrali R, S-oznake prema projekcijskoj formuli, potrebno je, parnim brojem permutacija (koje ne mijenjaju, kao što znamo, stereokemijsko značenje formule), rasporediti supstituente tako da je najmanji od njih (obično vodik) na dnu projekcijske formule. Tada prvenstvo preostala tri supstituenta, padajući u smjeru kazaljke na satu, odgovara oznaci R, a u suprotnom smjeru - oznaci S [NAPOMENA 9]:

Kontrolni zadaci

3. Odrediti konfiguraciju asimetričnog središta askorbinske kiseline (vitamin C) (pomoću R, S-nomenklatura i u usporedbi s gliceraldehidom):

4. Alkaloidni efedrin ima formulu:

Dajte naziv ovom spoju pomoću R, S-nomenklatura.

5. Cistein - nebitna aminokiselina koja sudjeluje u regulaciji metaboličkih procesa, je L-1-amino-2-merkaptopropionska kiselina. Nacrtajte njegovu strukturnu formulu i nazovite je R, S-nomenklatura.

6. Levomicetin (antibiotik širokog spektra) je D(-) - treo-1-para-nitro-fenil-2-dikloroacetilamino-propandiol-1,3. Nacrtajte njegovu strukturu kao Fisherovu formulu za projekciju.

7. Sinestrol je sintetički estrogeni lijek nesteroidne strukture. Dajte mu ime s oznakom stereokemijske konfiguracije:

II.8. Stereokemija cikličkih spojeva

Kad se lanac ugljikovih atoma zatvori u ravninskom ciklusu, kutovi veza atoma ugljika prisiljeni su odstupati od njihove normalne tetraedarske vrijednosti, a veličina ovog odstupanja ovisi o broju atoma u ciklusu. Što je veći kut otklona valentnih veza, to je veća rezerva energije molekule, to je stabilnost ciklusa manja. Međutim, samo tročlani ciklički ugljikovodik (ciklopropan) ima ravninsku strukturu; počevši od ciklobutana, molekule cikloalkana imaju neravninsku strukturu, što smanjuje "napon" u sustavu.

Molekula cikloheksana može postojati u obliku nekoliko konformacija u kojima su sačuvani "normalni" uglovi veze (radi jednostavnosti prikazani su samo atomi ugljika):

Energetski najpovoljnija konformacija je I - takozvani oblik "fotelje". Konformacija II - "uviti" - zauzima srednji položaj: manje je povoljan od konformacije stolice (zbog prisutnosti začepljenih atoma vodika u njoj), ali povoljniji od konformacije III. Konformacija III - "kupka" - najmanje povoljna od ove tri zbog značajnog odbijanja prema gore usmjerenih atoma vodika.

Razmatranje dvanaest CH veza u konformaciji stolice omogućuje im podjelu u dvije skupine: šest aksijalni veze usmjerene naizmjence gore-dolje i šest ekvatorijalni veze usmjerene na strane. U monosupstituiranim cikloheksanima supstituent može biti ili u ekvatorijalnom ili u aksijalnom položaju. Ove dvije konformacije su obično u ravnoteži i brzo prelaze jedna u drugu kroz konformaciju uvijanja:

Ekvatorijalna konformacija (e) obično je siromašnija energijom i stoga je korisnija od aksijalne (a).

Kada se u prstenovima pojave supstituenti (bočni lanci), uz problem konformacije samog prstena, istraživač se suočava i s problemima zamjenske konfiguracije : dakle, u slučaju dva identična ili različita supstituenta, cis-trans-izomer. Zabilježite o čemu razgovarati cis-trans-konfiguracija supstituenata ima smisla samo kada se primjenjuje na zasićene male i srednje prstenove (do C 8): u prstenovima s velikim brojem jedinica pokretljivost postaje toliko značajna da rasuđivanje o cis- ili trans- položaj zamjenika gubi smisao.

Dakle, stereoizomerne ciklopropan-1,2-dikarboksilne kiseline klasičan su primjer. Postoje dvije stereoizomerne kiseline: jedna od njih ima tako pl. 139 o C, sposoban je stvoriti ciklički anhidrid i stoga je cis-izomer. Druga stereoizomerna kiselina, talište. 175 o C, ne tvori ciklički anhidrid; ovo je trans-izomer [NAPOMENA 10]:

Dvije stereoizomerne 1,2,2-trimetilciklopentan-1,3-dikarboksilne kiseline međusobno su u istom odnosu. Jedna od njih, kamforna kiselina, tako pl. 187 o C, tvori anhidrid i, prema tome, jest cis-izomer. Druga je izokamforna kiselina, pa je pl. 171 o S, - ne tvori anhidrid, nego trans-izomer:

cis-trans

Iako molekula ciklopentana zapravo nije ravna, radi preglednosti prikladno ju je prikazati u ravnom obliku, kao na gornjoj slici, imajući na umu da u cis-izomer, dva supstituenta su s jedne strane petlje i u trans-izomer - na suprotnim stranama ciklusa .

Dupstituirani derivati \u200b\u200bcikloheksana mogu također postojati u cis ili trans obliku:

Atom ugljika nema monopol na stvaranje hiralnih centara u molekulama organskih spojeva. Središte kiralnosti mogu biti i atomi silicija, kositra, tetrakovalentnog dušika u kvartarnim amonijevim solima i tercijarni aminski oksidi:

U tim spojevima središte asimetrije ima tetraedarsku konfiguraciju, poput asimetričnog atoma ugljika. Međutim, postoje i spojevi s različitom prostornom strukturom kiralnog središta.

Kiralni centri formirani od atoma trovalentnog dušika, fosfora, arsena, antimona i sumpora imaju piramidalnu konfiguraciju. U principu, središte asimetrije može se smatrati tetraedrom ako se usamljeni elektronski par heteroatoma uzme kao četvrti supstituent:

Može doći do optičke aktivnosti i bez kiralno središte, zbog hiralnosti strukture cijele molekule u cjelini ( molekularna hiralnost ili molekularna asimetrija ). Najčešći primjeri su prisutnost kiralna os ili kiralna ravnina .

Kiralna os nastaje, na primjer, u alela koji sadrže razne supstituente na sp 2 -hibridni atomi ugljika. Lako je uočiti da su sljedeći spojevi zrcalne slike, a samim tim i optički antipodi:

Os kiralnosti prikazana je na slikama strelicom.

Sljedeća klasa spojeva koji imaju kiralnu os su optički aktivni bifenili koji imaju a orto-pozicionira glomazne supstituente koji ometaju slobodno okretanje oko C-C veze koja povezuje arenske prstenove:

Kiralna ravnina karakteriziran činjenicom da može razlikovati "gornju" i "donju", kao i "desnu" i "lijevu" stranu. Primjer spojeva s kiralnom ravninom je optički aktivan trans-ciklookten i optički aktivni derivat ferocena.