Izomerizacija

V kemiji je izomerizacija proces, pri katerem se molekula, ion ali delec molekule pretvori v svoj izomer, ki ima drugačno kemijsko strukturo.^[1] Poenostavljeno povedano gre za proces pretvorbe enega izomera v drugega.^[2]

Dva dobro poznana primera izomerizacije sta denimo enolizacija in tavtomerizacija.^[3] V bioloških sistemih je še posebej prepoznavna izomerizacija rodopsina v očeh, ki je ključna za vid.^[4]

Pri dovolj majhni aktivacijski energiji izomerizacijske reakcije bosta v sistemu prisotna oba izomera, in sicer v od temperature odvisnem medsebojnem ravnotežju.^[5]

Primeri in uporaba

Alkani

Do skeletne izomerizacije prihaja pri tako imenovanem procesu krekinga, ki se uporablja v petrokemični industriji. Pri tovrstni izomerizacijski reakciji pride do krajšanja ogljikovih verig, medtem ko se linearne (nerazvejane) verige pretvarjajo v razvejane izomere.^[6]^[7]

CH₃CH₂CH₂CH₃ → CH₃CH(CH₃)CH₃ ((n-)butan) → (i-butan/metilpropan/izobutan)

V industriji se izomerizacije poslužujejo, ker so razvejani ogljikovodiki bolj učinkoviti v motorjih z notranjim izgorevanjem.^[8]

Alkeni

V fotokemijski reakciji se lahko trans izomer resveratrola pretvori v cis izomer. Gre za tako imenovano cis-trans izomerizacijo, saj se cis/trans izomer pretvori v svoj par, trans/cis izomer.^[9]

Med bolje poznane alkenske izomerizacijske reakcije človeškega organizma spada proces gledanja. Del mrežnice je tudi velika molekula rodopsin, ki ima predel z večjim številom alkenskih dvojnih vezi, pri čemer ima le ena postavitev cis (preostale so v konfiguraciji trans). Zaradi svetlobe, ki vdre v oko in doseže plast mrežnice, se cis-izomer rodopsina spremeni v trans-izomer, posledica česar je kaskada kemijskih reakcij, ki omogočijo zaznavanje slike.^[4]^[10]

Drugi primeri

V biokemiji ogljikovih hidratov je ključna izomerizacija aldoz (aldehidna funkcionalna skupina, −CHO) v ketoze (ketonska funkcionalna skupina, −CO). Znan primer sta izomera glukoza (aldoza) in fruktoza (ketoza), ki imata enaki molekulski formuli, a se razlikujeta v svoji strukturni formuli.^[11]

Primer organokovinske izomerizacije je nastajanje dekafenilaferocena [(η⁵-C₅Ph₅)₂Fe] iz njegovega izomera.^[12]^[13]

Glej tudi

Sklici

↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. izd. (the "Gold Book") (1997). Spletna izdaja: (2006–) "isomerization". DOI: 10.1351/goldbook.I03295
↑ »Termania - Slovenski medicinski slovar - izomerizácija«. www.termania.net. Pridobljeno 10. septembra 2021.
↑ Antonov L (2016). Tautomerism: Concepts and Applications in Science and Technology (1. izd.). Weinheim, Germany: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33995-2.
↑ ^4,0 ^4,1 Leioatts, Nicholas; Romo, Tod D.; Danial, Shairy Azmy; Grossfield, Alan (4. avgust 2015). »Retinal Conformation Changes Rhodopsin's Dynamic Ensemble«. Biophysical Journal. Zv. 109, št. 3. str. 608–617. doi:10.1016/j.bpj.2015.06.046. ISSN 1542-0086. PMC 4572577. PMID 26244742.
↑ How to Compute Isomerization Energies of Organic Molecules with Quantum Chemical Methods Stefan Grimme, Marc Steinmetz, and Martin Korth J. Org. Chem.; 2007; 72(6) pp 2118 - 2126; (Article) DOI: 10.1021/jo062446p
↑ »Chemistry of Catalytic Cracking | FSC 432: Petroleum Refining«. www.e-education.psu.edu. Pridobljeno 10. septembra 2021.
↑ »Cracking - Organic chemistry - (CCEA) - GCSE Chemistry (Single Science) Revision - CCEA«. BBC Bitesize (v britanski angleščini). Pridobljeno 10. septembra 2021.
↑ Griesbaum, Karl; Behr, Arno; Biedenkapp, Dieter; Voges, Heinz-Werner; Garbe, Dorothea; Paetz, Christian; Collin, Gerd; Mayer, Dieter; Höke, Hartmut (2002). »Hydrocarbons«. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_227.
↑ Bernard, Elyse; Britz-McKibbin, Philip; Gernigon, Nicholas (Julij 2007). »Resveratrol Photoisomerization: An Integrative Guided-Inquiry Experiment«. Journal of Chemical Education. 84 (7): 1159.
↑ Smrdu, Andrej (2008). Kemija. Snov in spremembe 3 : učbenik za kemijo v 3. letniku gimnazije. Ljubljana: Jutro. ISBN 978-961-6433-94-5. OCLC 449373975.
↑ »FPT 121: 3.2.1.1.2.1 Aldose - Ketose isomerism«. ecoursesonline.iasri.res.in. Pridobljeno 10. septembra 2021.
↑ Brown, K. N.; Field, L. D.; Lay, P. A.; Lindall, C. M.; Masters, A. F. (1990). »(η⁵-Pentaphenylcyclopentadienyl){1-(η⁶-phenyl)-2,3,4,5-tetraphenylcyclopentadienyl}iron(II), [Fe(η⁵-C₅Ph₅){(η⁶-C₆H₅)C₅Ph₄}], a linkage isomer of decaphenylferrocene«. J. Chem. Soc., Chem. Commun. (5): 408–410. doi:10.1039/C39900000408.
↑ Field, L. D.; Hambley, T. W.; Humphrey, P. A.; Lindall, C. M.; Gainsford, G. J.; Masters, A. F.; Stpierre, T. G.; Webb, J. (1995). »Decaphenylferrocene«. Aust. J. Chem. 48 (4): 851–860. doi:10.1071/CH9950851.

[1] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. izd. (the "Gold Book") (1997). Spletna izdaja: (2006–) "isomerization". DOI: 10.1351/goldbook.I03295

[2] »Termania - Slovenski medicinski slovar - izomerizácija«. www.termania.net. Pridobljeno 10. septembra 2021.

[3] Antonov L (2016). Tautomerism: Concepts and Applications in Science and Technology (1. izd.). Weinheim, Germany: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33995-2.

[#1-4] 4,0 ^4,1 Leioatts, Nicholas; Romo, Tod D.; Danial, Shairy Azmy; Grossfield, Alan (4. avgust 2015). »Retinal Conformation Changes Rhodopsin's Dynamic Ensemble«. Biophysical Journal. Zv. 109, št. 3. str. 608–617. doi:10.1016/j.bpj.2015.06.046. ISSN 1542-0086. PMC 4572577. PMID 26244742.

[5] How to Compute Isomerization Energies of Organic Molecules with Quantum Chemical Methods Stefan Grimme, Marc Steinmetz, and Martin Korth J. Org. Chem.; 2007; 72(6) pp 2118 - 2126; (Article) DOI: 10.1021/jo062446p

[6] »Chemistry of Catalytic Cracking | FSC 432: Petroleum Refining«. www.e-education.psu.edu. Pridobljeno 10. septembra 2021.

[7] »Cracking - Organic chemistry - (CCEA) - GCSE Chemistry (Single Science) Revision - CCEA«. BBC Bitesize (v britanski angleščini). Pridobljeno 10. septembra 2021.

[8] Griesbaum, Karl; Behr, Arno; Biedenkapp, Dieter; Voges, Heinz-Werner; Garbe, Dorothea; Paetz, Christian; Collin, Gerd; Mayer, Dieter; Höke, Hartmut (2002). »Hydrocarbons«. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_227.

[9] Bernard, Elyse; Britz-McKibbin, Philip; Gernigon, Nicholas (Julij 2007). »Resveratrol Photoisomerization: An Integrative Guided-Inquiry Experiment«. Journal of Chemical Education. 84 (7): 1159.

[10] Smrdu, Andrej (2008). Kemija. Snov in spremembe 3 : učbenik za kemijo v 3. letniku gimnazije. Ljubljana: Jutro. ISBN 978-961-6433-94-5. OCLC 449373975.

[11] »FPT 121: 3.2.1.1.2.1 Aldose - Ketose isomerism«. ecoursesonline.iasri.res.in. Pridobljeno 10. septembra 2021.

[12] Brown, K. N.; Field, L. D.; Lay, P. A.; Lindall, C. M.; Masters, A. F. (1990). »(η⁵-Pentaphenylcyclopentadienyl){1-(η⁶-phenyl)-2,3,4,5-tetraphenylcyclopentadienyl}iron(II), [Fe(η⁵-C₅Ph₅){(η⁶-C₆H₅)C₅Ph₄}], a linkage isomer of decaphenylferrocene«. J. Chem. Soc., Chem. Commun. (5): 408–410. doi:10.1039/C39900000408.

[13] Field, L. D.; Hambley, T. W.; Humphrey, P. A.; Lindall, C. M.; Gainsford, G. J.; Masters, A. F.; Stpierre, T. G.; Webb, J. (1995). »Decaphenylferrocene«. Aust. J. Chem. 48 (4): 851–860. doi:10.1071/CH9950851.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]