రసాయన ఐసోమెరిజం

ఐసోమెరిజం అంటే ఏమిటి? ఐసోమర్లు అంటే ఏమిటి?#

ఐసోమెరిజం అనేది ఒక దృగ్విషయం, దీనిలో ఒకే అణుసూత్రం కలిగిన సమ్మేళనాలు వేర్వేరు నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ సమ్మేళనాలను ఐసోమర్లు అంటారు. ఐసోమెరిజం ఒక సాధారణ సంఘటన, ఇది గణనీయంగా మారవచ్చు.

ఐసోమెరిజం రకాలు#

ఐసోమెరిజం యొక్క రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:

• నిర్మాణ ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది. బ్యూటేన్లో నాలుగు కార్బన్ పరమాణువుల సరళ గొలుసు ఉంటుంది, అయితే ఐసోబ్యూటేన్లో నాలుగు కార్బన్ పరమాణువుల శాఖాయుత గొలుసు ఉంటుంది.
• స్టీరియో ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, అవి ఒకే క్రమంలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, కానీ వాటికి వేర్వేరు ప్రాదేశిక అమరికలు ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సిస్-2-బ్యూటీన్ మరియు ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్ స్టీరియో ఐసోమర్లు. సిస్-2-బ్యూటీన్లో రెండు మిథైల్ సమూహాలు ద్విబంధం యొక్క ఒకే వైపు ఉంటాయి, అయితే ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్లో రెండు మిథైల్ సమూహాలు ద్విబంధం యొక్క వ్యతిరేక వైపులా ఉంటాయి.

నిర్మాణ ఐసోమెరిజం#

నిర్మాణ ఐసోమెరిజాన్ని మరిన్ని రకాలుగా విభజించవచ్చు, వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• గొలుసు ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, ఒక అణువులోని కార్బన్ పరమాణువులు వేర్వేరు గొలుసుల్లో అమర్చబడి ఉన్నప్పుడు. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ మరియు ఐసోబ్యూటేన్ గొలుసు ఐసోమర్లు.
• స్థాన ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, ఒక అణువులోని క్రియాత్మక సమూహాలు కార్బన్ గొలుసులో వేర్వేరు స్థానాల్లో ఉన్నప్పుడు. ఉదాహరణకు, 1-బ్యూటనాల్ మరియు 2-బ్యూటనాల్ స్థాన ఐసోమర్లు.
• క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, ఒక అణువులో వేర్వేరు క్రియాత్మక సమూహాలు ఉన్నప్పుడు. ఉదాహరణకు, ఇథనాల్ మరియు డైమిథైల్ ఈథర్ క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమర్లు.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం#

స్టీరియో ఐసోమెరిజాన్ని మరిన్ని రకాలుగా విభజించవచ్చు, వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• జ్యామితీయ ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, ఒక అణువులోని పరమాణువులు ద్విబంధం చుట్టూ వేర్వేరు ప్రాదేశిక అమరికలలో అమర్చబడి ఉన్నప్పుడు. ఉదాహరణకు, సిస్-2-బ్యూటీన్ మరియు ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్ జ్యామితీయ ఐసోమర్లు.
• దృక్ ఐసోమెరిజం ఏర్పడుతుంది, ఒక అణువులోని పరమాణువులు కైరల్ కేంద్రం చుట్టూ వేర్వేరు ప్రాదేశిక అమరికలలో అమర్చబడి ఉన్నప్పుడు. కైరల్ కేంద్రం అనేది నాలుగు వేర్వేరు సమూహాలతో బంధితమై ఉన్న కార్బన్ పరమాణువు. ఉదాహరణకు, (R)-2-బ్యూటనాల్ మరియు (S)-2-బ్యూటనాల్ దృక్ ఐసోమర్లు.

ఐసోమెరిజం యొక్క ప్రాముఖ్యత#

ఐసోమెరిజం రసాయన శాస్త్రంలో ఒక ముఖ్యమైన భావన, ఎందుకంటే ఇది ఒక సమ్మేళనం యొక్క లక్షణాలను ప్రభావితం చేయగలదు. ఉదాహరణకు, నిర్మాణ ఐసోమర్లు వేర్వేరు బాష్పీభవన స్థానాలు, ద్రవీభవన స్థానాలు మరియు సాంద్రతలను కలిగి ఉండవచ్చు. స్టీరియో ఐసోమర్లు వేర్వేరు జీవసంబంధ క్రియాశీలతలను కలిగి ఉండవచ్చు. ఉదాహరణకు, థాలిడోమైడ్ యొక్క సిస్ ఐసోమర్ ఒక టెరాటోజెన్ (గర్భస్థ శిశువుకు వైకల్యం కలిగించే పదార్థం), అయితే ట్రాన్స్ ఐసోమర్ కాదు.

ఐసోమెరిజాన్ని అర్థం చేసుకోవడం కర్బన సమ్మేళనాల రసాయన శాస్త్రాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి అవసరం. ఇది మందులు మరియు ఇతర రసాయనాల జీవసంబంధ క్రియాశీలతను అర్థం చేసుకోవడానికి కూడా ముఖ్యమైనది.

ఐసోమర్ల రకాలు#

ఐసోమర్లు అనేవి ఒకే అణుసూత్రాన్ని కలిగి ఉండి వేర్వేరు నిర్మాణాలు కలిగిన అణువులు. ఐసోమర్లకు రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: నిర్మాణ ఐసోమర్లు మరియు స్టీరియో ఐసోమర్లు.

నిర్మాణ ఐసోమర్లు#

నిర్మాణ ఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి కానీ వేర్వేరు బంధన అమరికలను కలిగి ఉంటాయి. ఇది వేర్వేరు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలకు దారి తీయవచ్చు. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ మరియు ఐసోబ్యూటేన్ రెండూ అణుసూత్రం $\ce{C4H10}$ కలిగిన హైడ్రోకార్బన్లు. అయితే, బ్యూటేన్ ఒక సరళ-గొలుసు హైడ్రోకార్బన్, అయితే ఐసోబ్యూటేన్ ఒక శాఖాయుత-గొలుసు హైడ్రోకార్బన్. ఈ నిర్మాణంలోని వ్యత్యాసం ఆ రెండు సమ్మేళనాలకు వేర్వేరు బాష్పీభవన స్థానాలు మరియు సాంద్రతలకు కారణమవుతుంది.

స్టీరియో ఐసోమర్లు#

స్టీరియో ఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రం మరియు ఒకే బంధన అమరికను కలిగి ఉంటాయి, కానీ వాటి పరమాణువుల ప్రాదేశిక అమరికలో భిన్నంగా ఉంటాయి. ఇది వేర్వేరు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలకు దారి తీయవచ్చు. ఉదాహరణకు, సిస్-2-బ్యూటీన్ మరియు ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్ రెండూ అణుసూత్రం $\ce{C4H8}$ కలిగిన హైడ్రోకార్బన్లు. అయితే, సిస్-2-బ్యూటీన్లో రెండు మిథైల్ సమూహాలు ద్విబంధం యొక్క ఒకే వైపు ఉంటాయి, అయితే ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్లో రెండు మిథైల్ సమూహాలు ద్విబంధం యొక్క వ్యతిరేక వైపులా ఉంటాయి. ఈ ప్రాదేశిక అమరికలోని వ్యత్యాసం ఆ రెండు సమ్మేళనాలకు వేర్వేరు బాష్పీభవన స్థానాలు మరియు సాంద్రతలకు కారణమవుతుంది.

ఎనాంటియోమర్లు#

ఎనాంటియోమర్లు ఒకదానికొకటి అద్దంలా ప్రతిబింబించే స్టీరియో ఐసోమర్లు. వాటికి ఒకే భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి, కానీ అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి. కైరల్ అణువులు అనేవి వాటి అద్దపు ప్రతిబింబాలపై సూపర్ ఇంపోజ్ చేయలేని అణువులు. ఉదాహరణకు, అమైనో ఆమ్లం సెరిన్ ఒక కైరల్ అణువు. దీనికి రెండు ఎనాంటియోమర్లు ఉన్నాయి, L-సెరిన్ మరియు D-సెరిన్. L-సెరిన్ సెరిన్ యొక్క సహజంగా లభించే రూపం, అయితే D-సెరిన్ ఒక సంశ్లేషిత రూపం.

డయాస్టీరియోమర్లు#

డయాస్టీరియోమర్లు ఒకదానికొకటి అద్దపు ప్రతిబింబాలు కాని స్టీరియో ఐసోమర్లు. వాటికి వేర్వేరు భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి మరియు అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, టార్టారిక్ ఆమ్ల అణువుకు రెండు డయాస్టీరియోమర్లు ఉన్నాయి, మీసో-టార్టారిక్ ఆమ్లం మరియు రేసిమిక్ టార్టారిక్ ఆమ్లం. మీసో-టార్టారిక్ ఆమ్లం ఒక సుష్ట అణువు, అయితే రేసిమిక్ టార్టారిక్ ఆమ్లం ఒక అసుష్ట అణువు.

ఐసోమర్లు ముఖ్యమైనవి, ఎందుకంటే అవి వేర్వేరు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉండవచ్చు. ఇది వేర్వేరు అనువర్తనాలలో వాటి ఉపయోగాన్ని ప్రభావితం చేయగలదు. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ యొక్క వేర్వేరు ఐసోమర్లకు వేర్వేరు బాష్పీభవన స్థానాలు మరియు సాంద్రతలు ఉంటాయి, ఇది వాటిని వేర్వేరు ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగపడేలా చేస్తుంది. సిస్-2-బ్యూటీన్ మరియు ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్ వేర్వేరు రియాక్టివిటీలను కలిగి ఉంటాయి, ఇది వాటిని వేర్వేరు రసాయన ప్రతిచర్యల కోసం ఉపయోగపడేలా చేస్తుంది.

నిర్మాణ ఐసోమర్లు లేదా రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు#

నిర్మాణ ఐసోమర్లు మరియు రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు ఐసోమర్ల యొక్క రెండు రకాలు, ఇవి ఒకే అణుసూత్రాన్ని కలిగి ఉండి వేర్వేరు నిర్మాణాలు కలిగిన అణువులు.

నిర్మాణ ఐసోమర్లు#

నిర్మాణ ఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి కానీ పరమాణువుల వేర్వేరు అమరికలను కలిగి ఉంటాయి. ఇది వేర్వేరు బంధన నమూనాలు లేదా పరమాణువుల వేర్వేరు ప్రాదేశిక అమరికల కారణంగా సంభవించవచ్చు.

నిర్మాణ ఐసోమర్ల రకాలు#

నిర్మాణ ఐసోమర్లకు రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:

• గొలుసు ఐసోమర్లు: ఈ ఐసోమర్లు ఒకే కార్బన్ గొలుసును కలిగి ఉంటాయి కానీ వేర్వేరు శాఖాయుత నమూనాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ మరియు ఐసోబ్యూటేన్ గొలుసు ఐసోమర్లు.
• స్థాన ఐసోమర్లు: ఈ ఐసోమర్లు ఒకే క్రియాత్మక సమూహాన్ని కలిగి ఉంటాయి కానీ కార్బన్ గొలుసులో వేర్వేరు స్థానాల్లో ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, 1-బ్యూటనాల్ మరియు 2-బ్యూటనాల్ స్థాన ఐసోమర్లు.

రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు#

రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి కానీ పరమాణువుల వేర్వేరు అనుసంధానాన్ని కలిగి ఉంటాయి. దీనర్థం పరమాణువులు వేర్వేరు క్రమంలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, ఫలితంగా వేర్వేరు అణు నిర్మాణాలు ఏర్పడతాయి.

రాజ్యాంగ ఐసోమర్ల రకాలు#

రాజ్యాంగ ఐసోమర్లకు అనేక రకాలు ఉన్నాయి, వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమర్లు: ఈ ఐసోమర్లు వేర్వేరు క్రియాత్మక సమూహాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, ఇథనాల్ మరియు డైమిథైల్ ఈథర్ క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమర్లు.
• అస్థిపంజర ఐసోమర్లు: ఈ ఐసోమర్లు వేర్వేరు కార్బన్ అస్థిపంజరాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ మరియు సైక్లోబ్యూటేన్ అస్థిపంజర ఐసోమర్లు.
• టాటోమెరిక్ ఐసోమర్లు: ఈ ఐసోమర్లు ఒక ప్రోటాన్ యొక్క కదలిక ద్వారా పరస్పరం మార్పిడి చేయబడతాయి. ఉదాహరణకు, కీటో-ఎనాల్ టాటోమర్లు టాటోమెరిక్ ఐసోమర్లు.

నిర్మాణ మరియు రాజ్యాంగ ఐసోమర్ల పోలిక#

లక్షణం	నిర్మాణ ఐసోమర్లు	రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు
నిర్వచనం	ఒకే అణుసూత్రం, పరమాణువుల వేర్వేరు అమరిక	ఒకే అణుసూత్రం, పరమాణువుల వేర్వేరు అనుసంధానం
రకాలు	గొలుసు ఐసోమర్లు, స్థాన ఐసోమర్లు	క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమర్లు, అస్థిపంజర ఐసోమర్లు, టాటోమెరిక్ ఐసోమర్లు
ఉదాహరణలు	బ్యూటేన్ మరియు ఐసోబ్యూటేన్	ఇథనాల్ మరియు డైమిథైల్ ఈథర్

నిర్మాణ ఐసోమర్లు మరియు రాజ్యాంగ ఐసోమర్లు రెండు ముఖ్యమైన రకాల ఐసోమర్లు, వీటికి వేర్వేరు లక్షణాలు మరియు రియాక్టివిటీలు ఉంటాయి. అణువుల ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు అంచనా వేయడానికి ఈ రకాల ఐసోమర్లను గుర్తించడం మరియు వాటి మధ్య వ్యత్యాసం తెలుసుకోవడం ముఖ్యం.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం లేదా ప్రాదేశిక ఐసోమెరిజం#

స్టీరియో ఐసోమెరిజం, దీనిని ప్రాదేశిక ఐసోమెరిజం అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది ఒక రకమైన ఐసోమెరిజం, ఇది అణువులు ఒకే అణుసూత్రం మరియు అనుసంధానాన్ని కలిగి ఉన్నప్పుడు కానీ వాటి పరమాణువుల ప్రాదేశిక అమరికలో భిన్నంగా ఉన్నప్పుడు సంభవిస్తుంది. స్టీరియో ఐసోమర్లు అనేవి ఒకే అనుసంధానాన్ని కలిగి ఉండి వాటి త్రిమితీయ అమరికలో భిన్నంగా ఉండే అణువులు.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం అనేది ద్విబంధాల చుట్టూ పరిమిత భ్రమణం లేదా ఒక అణువులో కైరల్ కేంద్రాల ఉనికి ఫలితం. కైరల్ కేంద్రాలు అనేవి నాలుగు వేర్వేరు సమూహాలతో బంధితమై ఉన్న పరమాణువులు, మరియు అవి రెండు వేర్వేరు ప్రాదేశిక అమరికలలో ఉండగలవు, వీటిని ఎనాంటియోమర్లు అంటారు. ఎనాంటియోమర్లు ఒకదానికొకటి అద్దపు ప్రతిబింబాలు మరియు ఒకదానిపై మరొకటి సూపర్ ఇంపోజ్ చేయలేవు.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం రకాలు#

స్టీరియో ఐసోమెరిజం యొక్క రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:

• ఎనాంటియోమెరిజం: ఎనాంటియోమర్లు ఒకదానికొకటి అద్దపు ప్రతిబింబాలు అయిన స్టీరియో ఐసోమర్లు. వాటికి ఒకే భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి, కానీ అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి.
• డయాస్టీరియోమెరిజం: డయాస్టీరియోమర్లు ఒకదానికొకటి అద్దపు ప్రతిబింబాలు కాని స్టీరియో ఐసోమర్లు. వాటికి వేర్వేరు భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి మరియు అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం ఉదాహరణలు#

• ఎనాంటియోమర్లు: లాక్టిక్ ఆమ్లానికి రెండు ఎనాంటియోమర్లు ఉన్నాయి, (R)-లాక్టిక్ ఆమ్లం మరియు (S)-లాక్టిక్ ఆమ్లం. ఈ రెండు ఎనాంటియోమర్లకు ఒకే భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి, కానీ అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, (R)-లాక్టిక్ ఆమ్లం మానవ శరీరం ద్వారా (S)-లాక్టిక్ ఆమ్లం కంటే వేగంగా జీర్ణమవుతుంది.
• డయాస్టీరియోమర్లు: టార్టారిక్ ఆమ్లానికి రెండు డయాస్టీరియోమర్లు ఉన్నాయి, మీసో-టార్టారిక్ ఆమ్లం మరియు రేసిమిక్ టార్టారిక్ ఆమ్లం. ఈ రెండు డయాస్టీరియోమర్లకు వేర్వేరు భౌతిక లక్షణాలు ఉంటాయి మరియు అవి కైరల్ అణువులతో పరస్పర చర్యలో భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, మీసో-టార్టారిక్ ఆమ్లం దృక్ సక్రియం కాదు, అయితే రేసిమిక్ టార్టారిక్ ఆమ్లం దృక్ సక్రియం.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం యొక్క ప్రాముఖ్యత#

స్టీరియో ఐసోమెరిజం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే స్టీరియో ఐసోమర్లు వేర్వేరు జీవసంబంధ క్రియాశీలతలను కలిగి ఉండవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక మందులోని ఒక ఎనాంటియోమర్ ఒక వ్యాధిని చికిత్స చేయడంలో ప్రభావవంతంగా ఉండవచ్చు, అయితే మరొక ఎనాంటియోమర్ హానికరంగా ఉండవచ్చు. అందువల్ల, సురక్షితమైన మరియు ప్రభావవంతమైన మందులను అభివృద్ధి చేయడానికి స్టీరియో ఐసోమర్లను వేరు చేయడం మరియు గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం.

స్టీరియో ఐసోమెరిజం ఒక సంక్లిష్టమైన విషయం, కానీ అణువుల త్రిమితీయ నిర్మాణం మరియు ఇతర అణువులతో వాటి పరస్పర చర్యలను అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది అర్థం చేసుకోవడానికి ముఖ్యమైనది.

ఇథేన్ యొక్క కన్ఫర్మేషన్లు#

ఇథేన్ అనేది అణుసూత్రం $\ce{C2H6}$ కలిగిన సరళమైన ఆల్కేన్ హైడ్రోకార్బన్. ఇది ఒకే బంధంతో కలిసి బంధితమై ఉన్న రెండు కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది, ప్రతి కార్బన్ పరమాణువు మూడు హైడ్రోజన్ పరమాణువులతో బంధితమై ఉంటుంది. ఇథేన్లో కార్బన్-కార్బన్ బంధం పొడవు 1.54 Å, మరియు కార్బన్-హైడ్రోజన్ బంధం పొడవు 1.09 Å.

ఇథేన్ రెండు వేర్వేరు కన్ఫర్మేషన్లలో ఉండగలదు: స్టాగర్డ్ కన్ఫర్మేషన్ మరియు ఎక్లిప్స్డ్ కన్ఫర్మేషన్.

స్టాగర్డ్ కన్ఫర్మేషన్#

స్టాగర్డ్ కన్ఫర్మేషన్లో, ఒక కార్బన్ పరమాణువుపై ఉన్న హైడ్రోజన్ పరమాణువులు మరొక కార్బన్ పరమాణువుప