руг другу по величине цикла:

Н3С—СН^ СНз

II /\

Н2С—СН3 Н2С СН—СНз

циклобутан метилциклопропан

При одном и том же составе соединения могут различаться по строению вследствие различного положения в углеродной цепи и других, не углеродных, атомов, например:

СН3—СН3—СН3 СН3—СН—сн3

I I

Вг Вг

изомеры пропилбромида С3Н7ВГ

СН,—СН3—ОН CHj—О—СНз

этялогшй спирт СгК^О диметплозый эфлр С2тГоО

Изомерия может быть обусловлена не только различным порядком соединения атомов. Известно несколько видов пространственной изомерии (стереоизомерии), заключающейся в том, что соответствующие изомеры (с т е р е о п з о м е р ы) при одинаковом составе и порядке соединения атомов отличаются различным расположением атомов (пли групп атомов) в пространстве.

Так, если в соединении имеется атом углерода, связанный с четырьмя разными атомами или группами атомов (асимметрический атом*), то возможны две пространственно-изомерные формы такого соединения. На рис. 130 представлены две тетра-эдрические модели молочной кислоты СН3—*СН—СООН, в которых

I

ОН

* Наличие такого атома приводит к асимметрии молекул; очевидно, что обе модели на рие. 130 несимметричны — ни через одну из них невозможно провести плоскость симметрии.

асимметрический атом углерода (он в формуле помечен звездочкой) находится в центре тетраэдра. Нетрудно заметить, что эти модели невозможно совместить в пространстве: они построены зеркально и отображают пространственную конфигурацию молекул двух различных веществ (в данном примере молочных кислот), отличающихся некоторыми физическими, а главным образом, биологическими свойствами. Такая изомерия называется зер-

соон

он

fa

Q)

to .О

?

ь

с:

СООН

Л

Рис. !S$. Теграэдркческие модели молекул зеркальных изомеров молочной кислоты.

к а л ь н о й стерео изомерией, а соответствующие изомеры —-зеркальными изомерами*. Различие в пространственном строении зеркальных изомеров может быть представлено и при помощи структурных формул, в которых показано различное расположение атомных групп при асимметрическом атоме; например, для приведенных па рис. 130 зеркальных изомеров молочной кислоты:

СООН I

н—с*—он

СНз

Л Е-

о

V

с е

С

соон

I

но—с*—н !

СНз

Как уже указано, атомы углерода,' соединенные двойной связью, лежат в одной плоскости с четырьмя связями, соединяющими их с другими атомами; углы между направлениями этих связей приблизительно одинаковы (рис. 126). Когда с каждым из атомов углерода при двойной связи соединены различные атомы или группы, возможна так называемая геометрическая сте-реоизомерия, или цис-транс-н з о м е р и я. Примером могут служить пространственные геометрические изомеры дихлорэтилена СНС1 = СНС1:

Н

,С1

н\ /С1

с

с

^ай-дяхлорэтилен (темп. кип. 60 °С) с

С1

тракс-дихлорэтилен (темп. кип. 48 °С)

* Стереоизомеры с асимметрическими атомами, в том числе и зеркальные, различается по оптическим свойствам, а именно по влиянию на пропускаемый через них поляризованный свет; поэтому их называют также оптическими изомерами (см. в учебниках органической химии),

В молекулах одного изомера атомы хлора расположены по одну сторону двойной связи, а в молекулах другого—по разные стороны. Первая конфигурация называется цис-, вторая — транс-конфигурацией. Геометрические изомеры отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам. Существование их обусловлено тем, что двойная связь исключает возможность свободного вращения соединенных ею атомов вокруг оси связи (такое вращение требует разрыва д-связи; см. рис. 126).

5. Взаимное влияние в молекулах органических веществ проявляют прежде всего атомы, непосредственно связанные друг с другом. В этом случае оно определяется характером химической связи между ними, степенью различия в их относительной электроотрицательности и, следовательно, степенью полярности связи.

Например, если судить по суммарным формулам, то в молекуле метана (СН4) и в молекуле метилового спирта (СН40) все четыре атома водорода должны обладать одинаковыми свойствами. Но, как будет показано дальше, в метиловом спирте один из атомов водорода способен замещаться щелочным металлом, тогда как в метане атомы водорода такой способности не проявляют. Это объясняется тем, что в спирте атом водорода непосредственно связан не с углеродом, а с кислородом

Н

Н->С<-11

н

н->с->о<-н

В приведенных структурных формулах стрелками на черточках связей условно показано смещение пар электронов, образующих ковалентную связь, вследствие различной электроотрицательности.

атомов. В метане такое смещение в связи Н->-с невелико, поскольку электроотрицательность углерода (2,5) лишь незначительно превышает электроотрицательность водорода (2,1) ( табл. 6, стр. 118). При этом молекула метана симметрична. В молекуле

же спирта связь О^-Н значительно поляризована, поскольку кислород (электроотрицательность 3,5) гораздо больше оттягивает на себя электронную пару; поэтому атом водорода, соединенный с атомом кислорода, приобретает большую подви