Izotopomér

Nezamieňať s heslami izomér alebo izotopológ.
Príklad izotopomérov etanolu. Vľavo sú tri 2H izotopoméry (v rámčeku), ktoré sa líšia polohou atómu 2H v molekule. Vpravo sú dva 13C izotopoméry (v rámčeku), ktoré sa líšia polohou atómu 13C v molekule.

Izotopoméry[1] alebo izotopické izoméry sú izoméry, ktoré majú rovnaký počet atómov každého izotopu, ale majú ich na rôznych miestach vo svojom priestorovom usporiadaní. V princípe sú to konštitučné izoméry alebo stereoizoméry, v ktorých sa líši len pozícia jednotlivých izotopov. Napríklad CH3CHDCH3 a CH3CH2CH2D sú konštitučné izotopoméry propánu, pretože sa líšia pozíciou atómu deutéria (D). (R)- a (S)-CH3CHDOH sú izotopické stereoméry etanolu a (Z)- a (E)-CH3CH=CHD sú izotopické stereoméry propénu.[2] Názov „izotopomér“ prvýkrát použili Seeman a Paine v roku 1992 na rozlíšenie izotopických izomérov od izotopológov (izotopických homológov).[3][4]

13C-NMR

[upraviť | upraviť zdroj]
Bližšie informácie v hlavnom článku: 13C nukleárna magnetická rezonancia

V nukleárnej magnetickej rezonančnej spektroskopii neprodukuje bežný izotop uhlíka 12C žiadny signál. Relatívne vzácny izotop 13C je však ľahko detegovateľný. Vďaka tomu je možné pomocou 13C NMR študovať uhlíkové izotopoméry, vďaka čomu je možné zistiť viac o rôznych uhlíkových atómoch v danej štruktúre. Všetky jednotlivé štruktúry, ktoré obsahujú jediný 13C izotop, poskytujú informácie o štruktúre v tesnej blízkosti tohto atómu. Veľké vzorky obsahujú zmes všetkých izotopomérov, takže jedno spektrum poskytne dáta ohľadne všetkých uhlíkov v zlúčenine. Takmer všetok uhlík prítomný v bežných vzorkách je 12C a asi len 1 % atómov uhlíka tvorí izotop 13C, takže izotopológy s 13C tvoria asi len 1 % celej vzorky. Množstvo molekúl, ktoré obsahuje dva a viac takýchto atómov uhlíka, klesá exponenciálne. Výnimočný prípad, kde sa nachádzajú dva atómy 13C hneď vedľa seba v jednej štruktúre, vykazuje merateľné vzájomné ovplyvnenie (coupling) medzi týmito atómami a takisto signály pre každý z nich samostatne. Pri korelačných experimentoch s metódou INADEQUATE sa využíva tento efekt na určenie toho, ktoré atómy sú na seba naviazané, čo je užitočné pre zistenie skutočnej štruktúry neznámej chemikálie.

Reakčná kinetika

[upraviť | upraviť zdroj]

V reakčnej kinetike je občas vidieť rôzne reakčné rýchlosti u rôznych izotopomérov danej molekuly. Tento kinetický izotopový efekt sa dá použiť na študovanie reakčných mechanizmov, pretože umožňuje sledovať, ako sa tieto atómy s rôznou hmotnosťou účastnia reakčného procesu.[5]

V biochémii sú rozdiel y medzi izotopomérmi rôznych biomolekúl, napríklad škrobov, užitočné napríklad v archeológii. Umožňujú zistiť, akú stravu konzumovali prehistorickí ľudia, ktorí žili v paleolite.[chýba zdroj] To umožňuje oxid uhličitý, ktorý obsahuje 12C i 13C. Jednoklíčnolisté rastliny (ako sú ryža a ovos) sa totiž líšia od dvojklíčnolistých rastlín (ako sú zemiaky a ovocné stromy) v relatívnych množstvách 12CO2 and 13CO2, ktoré zabudovávajú do svojich pletív v procese fotosyntézy. Keď sa nájdu pozostatky, napríklad kosti alebo zuby, relatívny izotopický obsah môže naznačiť, akou stravou sa prehistorickí ľudia živili.

Referencie

[upraviť | upraviť zdroj]
  1. ↑ KRIVOSUDSKÝ, L.; GALAMBOŠ, M.; LEVICKÁ, J.. Koncept formálneho oxidačného čísla IX a návrh valenčných prípon pre oxidačné čísla vyššie ako VIII. Chemické listy, 2017-08-15, roč. 111, čís. 8, s. 509–515. Dostupné online [cit. 2022-05-04]. ISSN 1213-7103. (po česky)
  2. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version:  (2006–) "isotopomer". DOI:10.1351/goldbook.I03352
  3. ↑ Conformational analysis through selective isotopic substitution: supersonic jet spectroscopic determination of the minimum energy conformation of o-xylene. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1992, s. 713. Dostupné online [cit. 2019-03-25]. DOI: 10.1039/C39920000713. Archivované 2021-03-04 na Wayback Machine
  4. ↑ Letter to the Editor: 'Isotopomers, Isotopologs'. Chemical & Engineering News (American Chemical Society), December 7, 1992. Dostupné online [cit. 2020-08-28]. DOI: 10.1021/cen-v070n049.p002.
  5. ↑ A m-Benzyne to o-Benzyne Conversion through a 1,2-Shift of a Phenyl Group. Journal of the American Chemical Society, 2003, s. 6485–6490. Dostupné online. DOI: 10.1021/ja0213672. PMID 12785789.

Zdroj

[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Isotopomers na anglickej Wikipédii.