Кіріспе

Изотоптар немесе изотоптық изомерлер - изотоптық алмастыру арқылы ерекшеленетін, әр изотоптың атомдарының саны бірдей, бірақ әртүрлі орналасуы бар изомерлер. Мысалы, CH3OD және CH2DOH - монодеутерленген метанолдың екі изотопомеры. Молекулалар изотоптардың орналасуына байланысты құрылымдық изомерлер (конституциялық изомерлер) немесе стереоизомерлер болуы мүмкін. Изотопомерлер ядролық магниттік резонанс спектроскопиясы, реакция кинетикасы және биохимия сияқты салаларда қолданылады.

Сипаттама

Изотопомерлер немесе изотоптық изомерлер - әрбір элементтің әрбір изотобының бірдей саны бар, бірақ молекуладағы орындары бойынша айырмашылықтары бар изотоптық атомдары бар изомерлер. Нәтижесінде молекулалар тек изотоптық орналасуына байланысты конституциялық изомерлер немесе стереоизомерлер болып табылады. Изотопомер терминін алғаш рет 1992 жылы Симан мен Пэйн изотоптық изомерлерді изотопологтардан (изотоптық гомологтардан) ажырату үшін ұсынды.

Мысалдар

CH3CHDCH3 және CH3CH2CH2D - пропанның екі құрылымдық изотомерлері. (R) және (S) CH3CHDOH - этанолдың изотоптық стереоизомерлері. (Z) және (E) CH3CH=CHD пропеннің изотоптық стереоизомерлерінің мысалы болып табылады.

13C-NMR

Ядролық магниттік резонанс спектроскопиясында 12C изотобының өте көп болуы ешқандай сигнал бермейді, ал салыстырмалы түрде сирек 13C изотобы оңай анықталады. Нәтижесінде, құрамадағы әртүрлі көміртек атомдары туралы білу үшін құраманың көміртек изотоптарын көміртек 13 NMR арқылы зерттеуге болады. 13C-нің бір ғана изотобын қамтитын әрбір жеке құрылым оның жақын маңдағы құрылым туралы деректерді береді. Химиялық заттардың үлкен үлгісінде барлық осындай изотомерлердің қоспасы болады, сондықтан үлгідегі бір спектрде оның барлық көміртектері туралы мәліметтер болады. Көміртекті химиялық заттардың қалыпты үлгілеріндегі көміртектің барлығы 12С, 13С-ның 1% -ға жуығы ғана, сондықтан жеке алмастырылған изотопологтардың жалпы санының 1% -ға жуығы ғана және екі немесе одан да көп 13С-ты құрайтын құрылымдардың экспоненциалды түрде аз мөлшері бар. Бір құрылымдағы екі іргелес көміртек атомының екеуі де 13C болатын сирек жағдайда олардың арасындағы анықталатын қосқыш әсері, сондай-ақ әрқайсысының өзіне сигналдар пайда болады. INADEQUATE корреляциялық эксперименті осы әсерді белгілі бір құрылымдағы көміртек атомдарының бір-біріне қосылғандығын дәлелдеу үшін пайдаланады, бұл белгісіз химиялық заттардың нақты құрылымын анықтау үшін пайдалы болуы мүмкін.

Реакция кинетикасы

Реакция кинетикасында кейде бір химиялық заттың әр түрлі изотомерлері арасында жылдамдық эффектісі байқалады. Бұл кинетикалық изотоп әсерін реакция механизмдерін зерттеу үшін әртүрлі массалы атомның процеске қалай қатысатынын талдау арқылы қолдануға болады.

Биохимия

Биохимияда крахмал сияқты биохимиялық заттардың изотомерлері арасындағы айырмашылықтар археологияда практикалық маңызы бар. Олар палеолит дәуірінде өмір сүрген ежелгі адамдардың тамақтануына нұсқайды. Себебі, көмірқышқыл газының құрамында 12С және 13С бар. Біртекті өсімдіктер, мысалы күріш пен сұлы, картоп пен ағаш жемістер сияқты екітекті өсімдіктерден фотосинтез өнімдері ретінде тіндеріне қосылатын 12CO2 және 13CO2 салыстырмалы мөлшерлерінде ерекшеленеді. Мұндай зерттеуге қатысқан адамдардың тіндері, әдетте, тіс немесе сүйек, салыстырмалы изотоптық құрамы зерттеуге қатысқан адамдардың негізгі азық-түлік көзін анықтай алады.

Құммер

Кумомер - ұқсас қасиеттерді бөлісетін изотомерлердің жиынтығы және метаболикалық ағындылық талдаумен байланысты ұғым. Бұл тұжырымдама 1999 жылы жасалды. Метаболистік каскадта көптеген молекулалар изотоптар таңбалануының бірдей үлгісін қамтиды. Мұндай каскадтарды талдауды жеңілдету үшін бірдей аталатын атомдар бар молекулалар кумомер (құралды және изотомердің үйлесімі) деп аталатын виртуалды молекулаға біріктіріледі.