Izomerizácia

Izomerizácia stilbénu prebieha fotochemicky.

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, $\mathrm{\Delta }{G}^{\circ }$, 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:Šablóna:Citation needed

$\stackrel{n\text{-}\mathrm{b}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{e}}{\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3}⟶\stackrel{i\text{-}\mathrm{b}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{e}}{\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3)\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3}$

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.Šablóna:Citation needed

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:

Pozri aj

• Epimerizácia
• Racemizácia
• Tautomerizácia