Кіріспе
3D органикалық молекулаларды 2D кескін ретінде көрсету әдісі. Химияда 1891 жылы Эмиль Фишер ұсынған Фишер проекциясы – үш өлшемді органикалық молекуланың проекция арқылы екі өлшемді бейнеленуі. Фишер проекциялары бастапқыда көмірсуларды бейнелеу үшін ұсынылған және химияшылар, әсіресе органикалық химия және биохимия салаларында қолданған. Көмірсулар емес Фишер проекцияларын пайдалануға кеңес берілмейді, себебі мұндай суреттер түсініксіз және басқа түрлермен шатастырылуы мүмкін. Фишер проекцияларының басты мақсаты – молекуланың хиралдығын көрсету және энантиомерлер жұбын ажырату. Маңызды қолданыстарының ішінде қанттарды салу және изомерлерді бейнелеу бар.
In chemistry, the Fischer projection, devised by Emil Fischer in 1891, is a two dimensional representation of a three dimensional organic molecule by projection. Fischer projections were originally proposed for the depiction of carbohydrates and used by chemists, particularly in organic chemistry and biochemistry. The use of Fischer projections in non carbohydrates is discouraged, as such drawings are ambiguous and easily confused with other types of drawing. The main purpose of Fischer projections is to show the chirality of a molecule and to distinguish between a pair of enantiomers. Some notable uses include drawing sugars and depicting isomers.
Конвенциялар
Барлық байланыстар көлденең немесе тік сызықтар түрінде бейнеленеді. Көміртек тізбегі тік көрсетіледі, көміртек атомдары кейде көрсетілмей, қиылысқан сызықтардың ортасымен белгіленеді (төмендегі суретті қараңыз). Көміртек тізбегінің бағыты осылай орналастырылады: бірінші көміртек (С1) жоғарыда орналасады. Алдозада С1 – альдегид тобының көміртегі; кетозада С1 – кетон тобына ең жақын көміртегі, ол әдетте С2-де болады. Фишер проекциясын дұрыс қарау үшін молекуланы көміртек тізбегіне қатысты тік бағыттау керек, барлық көлденең байланыстар көрерменге қарай, ал барлық тік байланыстар көрерменнен алысқа бағытталған болуы тиіс. Жақсы анықталған тетраэдрлік геометриясы бар молекулаларды кеңістікте оңай бұруға болады, осылайша бұл талап орындалады (суреттерді қараңыз). Фишер проекциялары көбінесе «аттың інісі» (sawhorse) түріндегі бейнелеуден құрастырылады. Мұны істеу үшін, басты тізбектегі барлық топтар айналдырылуы керек, нәтижесінде Ньюман проекциясы тұтылған конфигурацияны көрсетуі тиіс. Осы тұрғыдан Фишер проекциясы қаңқа формулаларынан өзгеше.
Хиралдылық
Хиральды молекулалар стереоизомерлер немесе сол және оң жақты энантиомерлер жиынтығымен сипатталуы мүмкін. Лорд Кельвин анықтағандай, молекула хиральды болады, егер оның жазық айнадағы бейнесі, идеалды жағдайда жасалса, өзімен толық сәйкес келмейтін болса. Басқаша айтқанда, хиральды молекула асимметриялық, себебі оның айнадағы бейнесі өзінің нақты көшірмесі бола алмайды. Хиральдылық, мысалы, дәрі-дәрмектерді әзірлеу сияқты көптеген салаларда түсіну үшін маңызды, өйткені дәрінің бір энантиомері ауыр қосымша әсерлерге алып келуі мүмкін, ал екіншісі аурудан құтылуға көмектеседі. Бұл Фишер проекциялары тұрғысынан да маңызды, себебі хиральдылық оларды салу және түсіну кезінде ескерілуі тиіс фактор. Модельдің басты артықшылығы – алмастырушылардың орналасуына байланысты хиральдылықты оңай түсіндіру мүмкіндігі. Бұл модельдердің пішімдеуіндегі шағын өзгерістер стереохимияның басқаша түсіндірілуіне әкелуі мүмкін, яғни молекула дұрыс бейнеленбеген. Фишер проекциялары хиральдылықты визуализациялауға және алмастырушылардың кеңістікте қалай орналасқанын көрсетуге көмектеседі, сондықтан олардың қолданылуы көптеген жағдайларда пайдалы болуы мүмкін.
Жобалаудан хиралдылық
Фишер проекциясы негізінде хиралдылықты анықтау стандартты әдіспен шамалас. Басты айырмашылық – Фишер проекцияларының вертикаль және горизонталь сызықтар арқылы топтардың бағытын көрсетудегі ыңғайлылығы. Молекулалардың бағыты белгілі болғандықтан, қажет болған жағдайда оларды кеңістіктік бейнелеу үшін штрихтар мен сызықтармен бейнелеуге болады. Содан кейін, көміртекке байланысқан топтардың басымдығы сараланып, хиралдылық стандартты тәсілмен анықталады. Хиралдылықты анықтау процесінде маңызды айырмашылық болмаса да, Фишер проекциялары топтардың кеңістікте орналасуын жақсырақ көруге мүмкіндік береді, бұл модель негізінде S немесе R хиралдылығын анықтауды жеңілдетеді. Кейбір жағдайларда, нақты бір көміртек атомының хиралдылығын визуализациялау және анықтау үшін үлкен молекуладан Фишер проекциясын салу пайдалы болуы мүмкін.
Басқа үлгілер
Хаворт проекциялары – қанттарды сақина түрінде көрсетуге арналған химиялық жазбалардың бір түрі. Фишер проекциясының оң жағындағы топтар, Хаворт проекцияларында сақина жазықтығының астындағы топтармен сәйкес келеді. Фишер проекцияларын үш өлшемді геометрия туралы ешқандай ақпарат бермейтін Льюис құрылымдарымен шатастырмау керек. Ньюман проекциялары – молекуланың құрылымын эклипстік немесе шашыраңқы конформациялық күйлерде көрсетуге мүмкіндік беретін тағы бір жүйе. Бұрыштық және пунктирлі белгілер нақты молекуланың стереохимиясын көрсетуге көмектеседі.