Кіріспе

Молекуладағы стереоизомерлікке жауапты атом – стереоизомерлік орталық. Стереохимияда молекуланың стереоорталығы – стереоизомерлік орталық болып табылатын атом (орталық), ось немесе жазықтық; яғни, стереоорталыққа кем дегенде үш түрлі топ байланған кезде, кез келген екі түрлі топты алмастыру жаңа стереоизомерді жасайды. Стереоорталықтар стереогендік орталықтар деп те аталады. Стереоорталық геометриялық тұрғыдан молекуладағы нүкте (орналасқан жер) ретінде анықталады; стереоорталық әдетте, бірақ әрқашан емес, белгілі бір атом, көбінесе көміртек. Стереоорталықтар хиральды немесе ахиральды молекулаларда болуы мүмкін; стереоорталықтар бір немесе екі байланысты қамти алады. Көптеген стереоорталықтары бар молекула көптеген стереоизомерлерді тудырады. Стереоизомерлігі тетраэдрлі (sp3) стереогендік орталықтарға байланысты қосылыстарда гипотетикалық мүмкін стереоизомерлердің жалпы саны 2n-ден аспайды, мұнда n – тетраэдрлі стереоорталықтардың саны. Алайда, бұл жоғарғы шек, өйткені симметриясы бар молекулаларда стереоизомерлер жиі аз болады. Көптеген стереоорталықтардың болуымен пайда болған стереоизомерлерді энантиомерлер (үстіне келмейтін айна суреттері) және диастероимерлер (үстіне келмейтін, бірдей емес, айна суреті жоқ молекулалар) деп анықтауға болады. Мезоқосылыс өзінің айна суретімен сәйкес келетіндіктен, екі «стереоизомер» шын мәнінде бірдей. Нәтижесінде, мезоқосылыс симметрияға байланысты стереоизомерлердің санын гипотетикалық 2n мөлшерінен төмендетеді. R белгісі стереоорталықтың айналасындағы топтардың басымдығының сағат тілімен бағытталуын, ал S белгісі – сағат тіліне қарсы бағытталуын білдіреді. Органикалық химияда хиральдық орталық әдетте көміртек, фосфор немесе күкірт атомын білдіреді, бірақ басқа атомдардың да хиральдық орталық болуы мүмкін, әсіресе органометалдық және бейорганикалық химия салаларында. Хиральдық орталықтың түсінігі асимметриялық көміртек атомы (төрт түрлі топқа байланған көміртек атомы) түсінігін кез келген атомның төрт түрлі байланыс тобы бар кеңірек анықтамасымен жалпылайды, онда кез келген екі байланыс тобының алмасуы энантиомерді тудырады.

Көміртегідегі стереогендік

Төрт түрлі алмастырушы топқа байланысқан көміртек атомы асимметриялық көміртек атомы немесе хиральды көміртек деп аталады. Хиральды көміртектер хиральдық орталықтың ең көп кездесетін түрі болып табылады. Дегенмен, азот инверсиясы, пирамидалық инверсияның бір түрі, рацемизацияға алып келеді, яғни қалыпты жағдайда сол азоттың екі эпимері де кездеседі. Азот инверсиясы арқылы болатын рацемизация шектелуі (мысалы, төртінші аммоний немесе фосфоний катиондары) немесе баяу болуы мүмкін, бұл хиральдылықтың сақталуына жағдай жасайды. Тетраэдрлік немесе октаэдрлік геометриялы металл атомдары да әртүрлі лигандаларының болуына байланысты хиральды болуы мүмкін. Октаэдрлік жағдайда бірнеше хиральдық түрлері болуы мүмкін. Екі түрлі үш лиганда болғанда, лигандалар меридиан бойымен тізіліп, *mer* изомерін немесе беттік изомерін (*fac* изомерін) құрайды. Тек бір типті үш бидентатты лиганда болғанда, екі түрлі энантиомері Λ және Δ белгісімен көрсетілетін бұранда тәрізді құрылым пайда болады.

Хиральдық және стереоцентрлер

Жоғарыда айтылғандай, атомның хиральдық орталық болуы үшін қажетті талап – атомның төрт түрлі байланысымен sp3 гибридті болуы. Осы себепті, барлық хиральдық орталықтар стереоорталықтар болып табылады. Дегенмен, керісіншесі тек кейбір жағдайларда ғана дұрыс. Естеріңізге сала кетейік, нүкте кем дегенде үш байланыс нүктесі болса стереоорталық деп есептелуі мүмкін; стереоорталықтар sp3 немесе sp2 гибридті болуы мүмкін, егер кез келген екі түрлі топты ауыстыру жаңа стереоизомер тудырса. Яғни, барлық хиральдық орталықтар стереоорталықтар болғанымен, әрбір стереоорталық хиральдық орталық емес. Стереоорталықтар хиральды немесе ахиральды молекулаларды анықтауда маңызды рөл атқарады. Жалпы ереже бойынша, егер молекулада стереоорталық болмаса, ол ахиральды деп есептеледі. Егер оның кем дегенде бір стереоорталығы болса, молекула хиральды болу мүмкіндігіне ие. Алайда, бірнеше стереоорталығы бар молекулаларды ахиральды деп санауға болатын мезоқосылыстар сияқты ерекше жағдайлар да бар.