КОНФИГУРА́ЦИЯ МОЛЕ́КУЛ

КОНФИГУРА́ЦИЯ МОЛЕ́КУЛ, от­но­си­тель­ное про­стран­ст­вен­ное рас­по­ло­же­ние ато­мов или групп ато­мов в мо­ле­ку­ле; од­но из осн. по­ня­тий сте­рео­хи­мии.

В про­стей­ших слу­ча­ях под К. м. под­ра­зу­ме­ва­ет­ся ха­рак­те­ри­сти­ка гео­мет­рич. фи­гу­ры или мно­го­гран­ни­ка, об­ра­зо­ван­но­го ато­ма­ми мо­ле­ку­лы. Так, напр., го­во­рят о тет­ра­эд­ри­че­ской К. м. ме­та­на CH₄ или о три­го­наль­но-би­пи­ра­ми­даль­ной К. м. пен­та­хло­ри­да фос­фо­ра PCl₅. Для пред­ска­за­ния К. м. в этом слу­чае час­то при­ме­ня­ет­ся мо­дель от­тал­ки­ва­ния элек­трон­ных пар – тео­рия Гил­лес­пи, со­глас­но ко­то­рой для дос­ти­же­ния ста­биль­но­сти элек­трон­ные па­ры ва­лент­ных ор­би­та­лей центр. ато­ма мо­ле­ку­лы долж­ны на­хо­дить­ся на макс. рас­стоя­нии друг от дру­га.

Наи­бо­лее час­то тер­мин «К. м.» ис­поль­зу­ет­ся для ха­рак­те­ри­сти­ки рас­по­ло­же­ния за­мес­ти­те­лей при двой­ной свя­зи, от­но­си­тель­но цик­ла или эле­мен­та хи­раль­но­сти (напр., во­круг асим­мет­рич. ато­ма). Разл. К. м. свя­за­ны с су­ще­ст­во­ва­ни­ем гео­мет­ри­че­ских и оп­ти­че­ских изо­ме­ров (см. в ст. Изо­ме­рия). Кон­фи­гу­ра­ция за­мес­ти­те­лей от­но­си­тель­но двой­ной свя­зи мо­жет быть цис- или транс- (Z- или E- по бо­лее об­щей но­менк­ла­ту­ре), как, напр., в изо­ме­рах 2-бу­те­на (фор­му­ла I – Z- или цис-2-бу­тен; II – E- или транс-2-бу­тен). Кон­фи­гу­ра­ция асим­мет­ри­че­ско­го (имею­ще­го че­ты­ре разл. за­ме­с­ти­те­ля) ато­ма уг­ле­ро­да мо­жет быть R- или S-, как в энан­тио­ме­рах 2-бу­та­но­ла (фор­му­ла III – R-2-бу­та­нол; IV – S-2-бу­та­нол); мо­ле­ку­лы, не сов­па­даю­щие со сво­им зер­каль­ным от­ра­же­ни­ем, на­зы­ва­ют­ся хи­раль­ны­ми. В хо­де хи­мич. ре­ак­ций К. м., со­дер­жа­щих асим­мет­ри­че­ский атом уг­ле­ро­да, ли­бо со­хра­ня­ет­ся, ли­бо из­ме­ня­ет­ся на зер­каль­но про­ти­во­по­лож­ную – об­ра­ще­ние кон­фи­гу­ра­ции. Ана­ло­гич­ное из­ме­не­ние К. м., со­дер­жа­щих трёх­ко­ор­ди­ни­ро­ван­ный пи­ра­ми­даль­ный атом, напр. N, P, As, С^–, Si^–, при­ня­то на­зы­вать пи­ра­ми­даль­ной ин­вер­си­ей. Пи­ра­ми­даль­ная ин­вер­сия осу­ще­ст­в­ля­ет­ся че­рез про­ме­жу­точ­ную фор­му с пло­ской кон­фи­гу­ра­ци­ей.

Срав­не­ние ме­ж­ду со­бой кон­фи­гу­ра­ций асим­мет­ри­че­ских ато­мов уг­ле­ро­да в разл. струк­ту­рах на­зы­ва­ют кор­ре­ля­ци­ей кон­фи­гу­ра­ций, а оп­ре­де­лён­ные та­ким об­ра­зом кон­фи­гу­ра­ции – от­но­си­тель­ны­ми кон­фи­гу­ра­ция­ми. Ме­то­дом ано­маль­но­го рас­сея­ния рент­ге­нов­ских лу­чей бы­ли до­ка­за­ны кон­фи­гу­ра­ции асим­мет­ри­че­ских ато­мов уг­ле­ро­да в энан­тио­ме­рах вин­ной ки­сло­ты – (2R,3R)-вин­ной ки­сло­те (фор­му­ла V) и (2S,3S)-вин­ной ки­сло­те (VI). От­но­си­тель­ные кон­фи­гу­ра­ции, оп­ре­де­лён­ные пу­тём срав­не­ния с ус­та­нов­лен­ны­ми кон­фи­гу­ра­ция­ми энан­тио­ме­ров вин­ной ки­сло­ты (или про­дук­тов их хи­ми­че­ской мо­ди­фи­ка­ции), на­зы­ва­ют аб­со­лют­ны­ми кон­фи­гу­ра­ция­ми. Для уг­лево­дов и α-ами­но­кис­лот ис­поль­зу­ют от­не­се­ние к L- или D-ря­ду пу­тём срав­не­ния кон­фи­гу­ра­ции асим­мет­ри­че­ско­го ато­ма с кон­фи­гу­ра­ци­ей L-гли­це­ри­но­во­го аль­де­ги­да (фор­му­ла VII) и D-гли­цери­но­во­го аль­де­ги­да (фор­му­ла VIII). При­род­ные ами­но­кис­ло­ты, вхо­дя­щие в со­став бел­ков, име­ют L-кон­фи­гу­ра­цию, как в L-ала­ни­не (фор­му­ла IX). При нали­чии двух свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой асим­мет­ри­че­ских ато­мов в мо­ле­ку­ле рас­смат­рива­ют­ся ме­зо-, трео- и эрит­ро-кон­фи­гу­ра­ции ли­бо ис­поль­зу­ет­ся R,S-но­мен­к­ла­ту­ра, ко­то­рая при­ме­ни­ма для лю­бо­го ко­ли­че­ст­ва асим­мет­ри­че­ских ато­мов в мо­ле­ку­ле. Для оп­ре­де­ле­ния К. м., по­ми­мо рент­ге­но­ст­рук­тур­но­го ме­то­да, ис­поль­зу­ют хи­роп­ти­че­ские ме­то­ды, ИК-, УФ- и ЯМР-спек­тро­ско­пию и др. ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния.

По­ня­тие о кон­фи­гу­ра­ции энан­тио­мер­ных мо­ле­кул свя­зы­ва­ет её с ана­ли­зом мо­ле­ку­ляр­ной то­по­ло­гич. фор­мы – гео­мет­рич. фи­гу­ры (в то­по­ло­гич. смыс­ле), ха­рак­те­ри­зую­щей про­стран­ст­вен­ное рас­по­ло­же­ние ядер в со­че­та­нии с осо­бы­ми точ­ка­ми, та­ки­ми как, напр., центр ин­вер­сии. К. м. со­хра­ня­ет­ся при де­фор­ма­ци­ях мо­ле­ку­лы до тех пор, по­ка не ис­че­за­ет хи­раль­ность и по­ка со­хра­ня­ет­ся мо­ле­ку­ляр­ная то­по­ло­гич. фор­ма.

Хи­мич. со­еди­не­ния, об­ла­даю­щие R- и S-кон­фи­гу­ра­ци­ей, име­ют оди­на­ко­вые фи­зи­ко-хи­мич. свой­ст­ва (за ис­клю­че­ни­ем ре­ак­ций с оп­ти­че­ски ак­тив­ны­ми ве­ще­ст­ва­ми и фи­зи­че­ских свойств в хи­раль­ной сре­де), но раз­ный знак вра­ще­ния плос­ко­по­ля­ри­зо­ван­но­го све­та и, как пра­ви­ло, разл. фи­зио­ло­гич. ак­тив­ность. Учёт К. м. иг­ра­ет важ­ную роль при син­те­зе при­род­ных со­еди­не­ний, фар­ма­ко­ло­гич. пре­па­ра­тов, мо­ле­ку­лы ко­то­рых долж­ны иметь стро­го оп­ре­де­лён­ную кон­фи­гу­ра­цию, ре­гу­ляр­ных по­ли­ме­ров, жид­ких кри­стал­лов, ма­те­риа­лов для не­ли­ней­ной оп­ти­ки и ря­да др. ма­те­риа­лов.