Izomerizácia

Izomerizácia je proces, v ktorom sa mení štruktúra organickej molekuly, teda konkrétne usporiadanie atómov alebo skupín v priestore, bez zmeny zloženia či molárnej hmotnosti. V širšom zmysle možno tento pojem uplatniť i mimo organickej chémie, a to napríklad na polyatómové ióny alebo koordinačné zlúčeniny. Podľa IUPAC je to chemická reakcia, v ktorej sú reaktant a produkt navzájom izomérmi. Táto definícia takisto uvádza, že intramolekulárna izomerizácia, v ktorej sa tvoria a zanikajú väzby, je špecifickým prípadom molekulárnych prešmykov; naopak to však neplatí a u niektorých izomerizácií nemusí dôjsť k prešmyku atómov či skupín (napríklad pri epimerácii dochádza len k zmene konfigurácie jedného chirálneho centra). Medzi príklady izomerizácie patria enolizácia a tautomerizácia.

Ak je aktivačná energia izomerizačnej reakcie dostatočne malá, môžu existovať oba izoméry zároveň v rovnováhe, ktorá je závislá na teplote. Bolo spočítaných mnoho hodnôt zmeny štandardnej voľnej energie, , ktoré odpovedajú pozorovaným hodnotám.

Typy izomerizácií 
Všeobecne existuje mnoho druhov izomerizácie, patrí sem ale napríklad:

 zmena uhlíkového skeletu (napr. presun metylovej skupiny)
 zmenšenie či zväčšenie cyklu alicyklických zlúčenín
 zmena polohy funkčnej skupiny
 zmena charakteru funkčnej skupiny (napr. zmena oxímu na amid)
 zmena priestorového usporiadania molekuly (napr. Z-izoméru na E-izomér alebo (R)-izoméru na (S)-izomér)
 u tohto druhu sa ako u jediného z uvedených nevytvára väzba medzi atómami, ktoré by už predtým neboli spojené väzbou

Mechanizmus izomerizácie je väčšinou radikálový alebo iónový.

Niektoré izomerizácie sú katalyzované enzýmami izomerázami (EC 5).

Príklady a aplikácie

Alkány 
Izomerizácia reťazcov alkánov prebieha počas krakovania, ktoré sa využíva v petrochemickom priemysle. Okrem skracovania priemernej dĺžky väzby sa lineárne uhľovodíky premieňajú na vetvené izoméry, ako vidieť napr. v reakcii premeny n-butánu na izobután:

 \overset{n-butane}{CH3CH2CH2CH3} -> \overset{i-butane}{CH3CH(CH3)CH3}

Palivá obsahujúce vetvené uhľovodíky sú uprednostňované v motoroch s vnútorným spaľovaním kvôli ich vyššiemu oktánovému číslu.

Alkény 
Terminálne alkény izomerizujú na interné alkén v prítomnosti kovových katalyzátorov. Tento proces sa využíva v spracovaní vyšších olefínov firmy Shell na premenu α-olefínov na interné olefíny, ktoré podliehajú olefínovej metatéze. V niektorých druhoch polymerizácie alkénov vznikajú vetvené reťazce pomocou metódy zvanej chain walking.

Trans izomér resveratrolu možno premeniť na cis izomér pomocou fotochemickej reakcie:

 

Teplotný prešmyk azulénu na naftalén bol takisto pozorovaný.

Ďalšie príklady 
Premena z aldózy na ketózu, známa i ako Lobry de Bruynova–van Ekensteinova transformácia, je príkladom izomerizácie z chémie sacharidov:

 

Príkladom organokovovej izomerizácie je produkcia dekafenylferocénu, [(η5-C5Ph5)2Fe], z jeho izoméru viazaného fenylovým jadrom:

Referencie

Pozri aj 

 Epimerizácia
 Racemizácia
 Tautomerizácia

Zdroj