Изотопомеры или изотопные изомеры представляют собой изомеры с изотопными атомами, имеющими одинаковое количество каждого изотопа каждого элемента, но различающиеся своим положением. В результате молекулы являются либо структурными изомерами, либо стереоизомерами, исходя исключительно из изотопного положения. Например, CH 3 CHDCH 3 и CH 3 CH 2 CH 2 D представляют собой пару конституциональных изотопомеров пропана . ( R ) - и ( S ) -CH 3 CHDOH или ( Z ) - и ( E ) -CH 3CH = CHD представляют собой примеры изотопных стереоизомеров этанола и пропена соответственно. [1] Термин изотопомер был впервые предложен Seeman и Paine в 1992 году для различения изотопных изомеров от изотопологов (изотопных гомологов). [2] [3]
13 C-ЯМР
В спектроскопии ядерного магнитного резонанса очень распространенный изотоп 12 C не дает никакого сигнала, тогда как сравнительно редкий изотоп 13 C легко обнаруживается. В результате изотопомеры углерода соединения могут быть изучены с помощью ЯМР углерода-13, чтобы узнать о различных атомах углерода в структуре. Каждая отдельная структура, содержащая один изотоп 13 C, предоставляет данные о структуре в непосредственной близости от нее. Большой образец химического вещества содержит смесь всех таких изотопомеров, поэтому один спектр образца содержит данные обо всех содержащихся в нем углеродах. Почти все углерод в нормальных образцах на основе углерод химических веществ 12 С, лишь около 1% избытка от 13 С, так что есть только около 1% изобилия в части общего количества одиночно-замещенные изотопологов , и экспоненциально меньших количествах структур, содержащих два или более 13 C в них. Редкий случай, когда два соседних атома углерода в единой структуре имеют 13 C, вызывает заметный эффект связи между ними, а также сигналы для каждого из них. НЕДОСТАТОЧНЫЙ корреляционный эксперимент использует этот эффект , чтобы предоставить доказательство , для которых атомы углерода в структуре прикреплены друг к другу, которые могут быть полезны для определения фактической структуры неизвестного химического вещества.
Кинетика реакции
В кинетике реакции иногда наблюдается эффект скорости между разными изотопомерами одного и того же химического вещества. Этот кинетический изотопный эффект можно использовать для изучения механизмов реакции путем анализа того, как атом с разной массой участвует в процессе. [4]
В биохимии различия между изотопомерами биохимических веществ, таких как крахмалы, имеют практическое значение в археологии. Они дают ключ к разгадке диеты доисторических людей, которые жили еще во времена палеолита. [ необходима цитата ] Это связано с тем, что встречающийся в природе углекислый газ содержит как 12 C, так и 13 C. Однодольные , такие как рис и овес , отличаются от двудольных , таких как картофель и плоды деревьев , относительными количествами 12 CO 2 и 13 CO 2 что они включаются в свои ткани как продукты фотосинтеза . При восстановлении тканей таких субъектов, обычно зубов или костей, относительное содержание изотопов может дать полезные сведения об основном источнике основных пищевых продуктов субъектов исследования.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « изотопомер ». DOI : 10,1351 / goldbook.I03352
- ^ Seeman, Джеффри I .; Secor, Генрих V .; Disselkamp, R .; Бернштейн, ER (1992). «Конформационный анализ посредством селективного изотопного замещения: сверхзвуковое струйное спектроскопическое определение конформации минимальной энергии о-ксилола» . Журнал химического общества, химические коммуникации (9): 713. DOI : 10.1039 / C39920000713 . Проверено 25 марта 2019 .
- ^ Seeman, Джеффри I .; Пейн, III, Дж. Б. (7 декабря 1992 г.). «Письмо в редакцию:« Изотопомеры, изотопологи » » . Новости химии и машиностроения . Американское химическое общество. 70 (2). DOI : 10.1021 / СЕН-v070n049.p002 . Проверено 28 августа 2020 .
- ^ Блейк, Майкл Э .; Бартлетт, Кевин Л .; Джонс, Мейтленд (2003). « Превращение м- бензина в о- бензин посредством 1,2-сдвига фенильной группы» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 125 (21): 6485–6490. DOI : 10.1021 / ja0213672 . PMID 12785789 .