Կոնֆորմացիոն անալիզ

Կոնֆորմացիոն անալիզ, ստերեոքիմիայի բաժին, որն ուսումնասիրում է մոլեկուլի կոնֆորմացիաները և դրանց կապը նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների հետ։ «Կոնֆորմացիոն անալիզ» տերմինն առաջարկել է անգլիացի քիմիկոս Դ. Բարտոնը (1950)։ Պարզ կապի շուրջն ատոմների կամ ատոմական խմբերի պտտման ժամանակ ծագում են էներգետիկորեն ոչ համարժեք երկրաչափական ձևեր՝ կոնֆորմացիաներ (պտտական իզոմերներ)։ Կայուն կոնֆորմացիայից անկայունին անցնելու անհրաժեշտ էներգիան 3-15 կկալ/մոլ է։ Եթե այդ էներգիան փոքր է, ապա կոնֆորմացիաներն անընդհատ անցնում են մեկը մյուսին և իրարից դժվար բաժանվում։ Հակառակ դեպքում, երբ այդ էներգիան մեծ է, ապա կոնֆորմացիաների բաժանումը հեշտանում է։ Սկզբունքորեն կոնֆորմացիոն և երկրաչափական իզոմերների սահմանազատումը պայմանական է, քանի որ վերջիններս նույնպես պտտական իզոմերներ են, միայն դրանց էներգիաների տարբերությունը մեծ է (40 կկալ/մոլ), իսկ փոխադարձ անցումը մեկը մյուսին հնարավոր է միայն բարձր ջերմաստիճաններում։ Հագեցած ածխաջրածինների շարքում էթանից սկսած հանդես են գալիս կոնֆորմացիաներ, որի համար հնարավոր է երկու կոնֆորմացիա՝ դիմակայված (կամ զույգ) և արգելակված (կամ կենտ)։ Դրանք առաջանում են, երբ մեթիլխմբերից մեկը պտտվում է մյուսի նկատմամբ (նկ. 1)։ Ածխածնային շղթայի երկարացման հետ հնարավոր կոնֆորմացիաների թիվն արագ աճում է։ Կոնֆորմացիաներից մեկի գերակշռումը, ինչպես նաև մի քանիսի առկայությունն արտացոլվում է միացության ֆիզիկական հատկություններում և հաստատվում դիպոլի մոմենտով, միջուկային մագնիսական ռեզոնանսով (ՄՄՌ), ինֆրակարմիր (ԻԿ) սպեկտրներով և այլն։ Միացության քիմիական հատկությունները նույնպես կախված են մոլեկուլների կոնֆորմացիաների հարաբերական կայունությունից։ Հաճախ կոնֆորմացիայի կայունությունը փոխում է նյութի փոխազդման ունակությունը և ռեակցիայի ուղղությունը։ Այսպես, 2, 3-դիբրոմբուտանի մեզո-իզոմերի (I) դեբրոմացման ռեակցիայի արագությունը երկու անգամ մեծ է d, l-իզոմերի (II) դեբրոմացման ռեակցիայի արագությունից, ընդ որում առաջին դեպքում ստացվում է տրանս-բուտեն-2 (III), երկրորդ դեպքում՝ ցիս-բուտեն-2 (IV) (նկ. 2)։ Սովորաբար ձեռնտու է այն կոնֆորմացիան, որի ծավալավոր տեղակալիչներն առավելագույն չափով են հեռացած իրարից (ինչպես դիբրոմբուտանում բրոմի ատոմները)։ Կոնֆորմացիաների հարաբերական կայունության վրա ազդող գործոններն են՝ ատոմների և ատոմական խմբերի միջև գործող տորսիոնային (պիտցերյան) լարվածությունը և վանդերվատլսյան ուժերը, ինչպես նաև դիպոլ-դիպոլային փոխազդեցությունը։ Կոնֆորմացիոն պատկերացումների նշանակությունը մեծ է հատկապես ցիկլոհեքսանի շարքի միացությունների հատկությունները բացատրելու համար։ Ցիկլոհեքսանը կարող է գոյություն ունենալ անկյունային լարվածությունից ազատ երկու կոնֆորմացիաների՝ կոշտ «բազկաթոռի» և ճկուն (դյուրաթեք) «վաննայի» ձևով։ Առաջին կոնֆորմացիան ավելի կայուն է, քանի որ արժեքական անկյունները չեն աղավաղված, իսկ կոնֆորմացիան բոլոր C-C կապերի նկատմամբ գտնվում է արգելակված ձևում։ Տեղակալիչներից մեկը դիրքորոշված է օղակի հարթությանն ուղղահայաց (աքսիալ կապեր՝ a), իսկ մյուսը՝ դեպի օղակի ծայրամասերը (էքվատորիալ կապեր՝ e) (նկ. 3)։ Տեղակալիչների էքվատորիալ դասավորությունը ավելի ձեռնտու է, օրինակ, սենյակային ջերմաստիճանում քլորցիկլոհեքսանի կոնֆորմացիաների հավասարակշռությունը՝ e։ a= 70։ 30։ -150 °C-ում հնարավոր է առանձնացնել քլորցիկլոհեքսանի e-ձևը։ Կոնֆորմացիոն անալիզի նշանակությունը մեծ է սինթետիկ և բնական բարձրմոլեկուլային միացությունների քիմիայում, ֆիզիոլոգիապես ակտիվ նյութերի բնագավառում և այլուր։