Органическая химия, к/р 2, вариант 20

Оптическая изомерия винной кислоты отличается определенной сложностью. Винная кислота имеет два асимметрических атома, а поэтому следует ожидать существования четырех оптических изомеров и двух рацематов.

В действительности же винная кислота имеет два оптических активных изомера, один недеятельный изомер и один рацемат (звездочкой обозначены асимметрические атомы углерода):

Это можно объяснить так. Если каждый асимметрический атом углерода обеспечивает правое или левое вращение, то для винной кислоты можно представить следующие комбинации таких вращений:

1) 2) 3) 4).

Структуры (I) и (II) (D-винная и L-винная кислоты) являются зеркальными изображениями друг друга, а значит, оптическими антиподами. Кроме того, структуры (I), (III) и (II), (III) являются диастереоизомерами — стереоизомерами, у которых не все центры имеют зеркальную конфигурацию. Структуры (III) и (IV) при повороте на 180° вокруг оси, перпендикулярной плоскости листа, совпадают, то есть они идентичны и повторяют друг друга. Таким образом, это одна и та же кислота, называемая мезовинной кислотой. Верхняя и нижняя части ее молекулы содержат одинаково расположенные группы. Асимметрический атом углерода верхней части молекулы обеспечивает вращение вправо, а такой же углеродный атом нижней части молекулы — влево. Очевидно, в результате таких одинаковых по величине, но противоположных по направлению вращений отдельных частей молекулы произойдет внутримолекулярная компенсация. Поэтому мезовинная кислота, хотя и содержит два асимметрических атома углерода, не обладает оптической активностью. Она не может быть разделена на оптически активные изомеры.

Смесь правовращающей и левовращающей винных кислот называют виноградной кислотой. Эта кислота также недеятельна, но может быть расщеплена на антиподы: правовращающую (+) винную кислоту (виннокаменную), встречающуюся в природе (D-винная), и левовращающую (-), получаемую при расщеплении виноградной кислоты (L-винная).