9.15. Стереоизомерия циклических соединений. Энантиомерия
Рассмотрим более подробно стереоизомерию циклопентандиолов-1,2. В частности, выясним, почему столь уверенно можно считать, что гликоль с т. пл. 30 °С действительно является ис-изомером, а гликоль с т. пл. 55 °С - транс-изомером.
Изучим модели цис- и транс-циклопентандиолов-1,2; каждое из этих соединений содержит два асимметрических атома углерода. В разд. 7.7 уже говорилось о том, что соединения, содержащие более одного асимметрического атома углерода, часто (но не всегда) являются диссимметричными. Будут ли эти гликоли диссимметричными? Как обычно, для проверки возможности диссимметрии построим модели молекулы и ее зеркального изображения и выясним, можно ли их совместить. После такой проверки мы убедимся, что для транс-гликоля эти модели невозможно совместить, транс-Гликоль является диссимметричным, и поэтому построенные нами модели представляют собой энантиомеры. Далее мы обнаружим, что эти модели невозможно превратить друг в друга путем вращения вокруг простых связей. Поэтому они являются не конформационными, а конфигурационными изомерами, которые можно выделить — разделить, причем в индивидуальном состоянии каждый из них оптически активен.
Теперь рассмотрим цис-циклопентандиол-1,2. Это соединение также содержит два асимметрических атома углерода; будет ли оно диссимметричным? В этом случае модели молекулы и ее зеркального изображения совмещаются. Несмотря на наличие асимметрических атомов углерода, цис-циклопентандиол-1,2 не является диссимметричным соединением; он не может
существовать в виде двух энантиомерных форм и не может быть оптически активным. Он представляет собой мезо-соединение.
Тот факт, что цис-циклопентандиол-1,2 представляет собой мезо-соединение, можно установить, взглянув на структуру этой молекулы: одна половина ее является зеркальным изображением второй (разд. 7.7).
Таким образом, из двух циклопентандиолов-1,2, которые можно получить из циклопентена, один можно разделить на энантиомеры, и таковым
может быть только транс-гликоль. Экспериментально установлено, что гликоль с т. пл. 55 °С, получающийся при окислении надкислотами, представляет собой рацемическую модификацию, разделимую на два оптически активных изомера при помощи методов, описанных в разд. 7.10. Отсюда следует, что этот гликоль должен иметь транс-конфигурацию. Другой гликоль (т. пл. 30 °С, образуется при окислении перманганатом калия) представляет собой индивидуальное оптически неактивное вещество, которое невозможно разделить; поэтому он должен иметь цис-конфигурацию.
Какова взаимосвязь между мезо- цис- гл и кол ем и любым из энантиомерных транс-гликолей? Как мы уже показали, они представляют собой диастереомеры, поскольку они являются стереоизомерами, но не энантиомерами.
Конфигурация изомерных циклогександиолов-1,2 была установлена точно таким же путем; продукт, образующийся при окислении циклогексена надкислотой, можно разделить на рацемические модификации и поэтому он является транс-гликолем. Продукт, образующийся при окислении перманганатом, представляет собой оптически неактивное и неразделимое на оптически активные изомеры вещество и поэтому является ис-гликолем. Этот аспект стереохимии производных циклогексана нуждается, однако, в более тщательном изучении, что и будет сделано в следующем разделе.
