Оксиќышќылдар

Бір негізді екі атомды оксиқышқылдардың ең маңызды өкілдерінің бірі сүт қышқылы СН₃—СНОН—СООН. Сүт қышқылын сүт қышқылының нитрилінен (ацетальдегидтің циангидридінен) қантты заттарды сүт қышқылымен ашытып, моноқанттардың судағы ерітінділерін сілтілермен әрекеттестіріп алады. Ашыту арқылы алынған сүт қышқылы техникада қолданылады (басытқылап бояуда, былғары өндірісінде және т. с.).

Сүт қышқылы табиғатта, бір-біріне жазық поляризацияланған жарықка қарым-қатынастарымен өзгешеленетін, үш түрде кездеседі.

Оптикалық изомерия. Әдетте көзге көрінетін жарық, оның таралу бағытына тік бұрышталып, мүмкіндік бағыттың бәріне таралатын (көлденең толқындар) электр-магниттік тербеліс (толқын), болып келеді. Жарықтың сәулесі кейбір оптикалық аспаптар арқылы, мысалы Николь призмасы арқылы өткенде белгілі бір жазықтықтағыларынан басқалары толқынымен жоғылады. Бөлініп шыққан сәуле жазық полюстенген деп аталады (сурет). Ол сәуле бірінші призма сияқты бағытталған болса Никольдің екінші призмасы арқылы да өте алады. Егер Никольдің екінші призмасын жарық сәулесінің бағытына қарай 90°-қа бұрып қойса, ол бірінші призма арқылы өткен, толқынды сіңіреді.

Ішінде зерттелетін сұйық заты немесе ерітіндісі бар және араларына түтік қойылатын кеңістігі бар Никольдің екі призмасынан құралған (екеуінің біреуі құралдың өсін айналады) аспапты поляриметр деп атайды. Оның схемасы суретте көрсетілген.

Бірінші призмада Р —полюстенуші, екіншісі A — анализатор, S — монохроматикалық жарық көзі (мысалы натрийлі шам), Т — сұйық затқа немесе ерітіндіге арналған екі ұшы жалпайтылған түтік деп аталады.

Егер, түтігінде суы бар, поляриметрдің анализаторын, жарық толық өшкенше айналдырса және орнына судың еттен шаймалап алынған сүт қышқылының (ет-сүт қышқыл деп аталатын) ерітіндісін пайдаланса, жарықтың жарым-жартысы анализатор арқылы өтеді: бірақта анализаторды оңға қарай (жарык көзіне қарсы қарағанда, сағат тілінің жүру бойымен) белгілі бір бұрышқа бұрып айналдырса, жарық тағы да өшеді.

Сөйтіп, полюстенген тербелістері жүретін жазықтық жалпақ полюстенген жарық ерітінді арқылы өткенде, оңға бұрылды. Сондықтан сүт қышқылының бұл түрі оңға бұрғыш деп аталады және оң сүт қышқылы, яғни ( + ) сүт қышқылы (d-сүт қышқылы) ретінде белгіленеді. Ол қышқыл жануарлардың бұлшық еттерінен бөлінеді.

Жарықтың полюстену жазықтығын солға (сағат тілінің қозғалысына кері) бұратын сүт қышқылының түрі, Bacillus acidi laevoloctici бактериясының жәрдемімен сахароза ферменттелгенде алынады. Сүт қышқылының бұл түрі солға бұрушы (сол) сүт қышқылы немесе ( —) сүт қышқылы (1-сүт қышқылы) деп аталады.

Полюстену жазықтығын бұратын, қосылысты оптикалық пәрменді немесе оптикалық актив деп атайды.

Тек бұрылыс белгілері (таңбаларында) ғана бар изомерлер антиподтар (қарама-қарсы) деп аталады.

Қышқыл сүттен немесе синтезбен алынған сүт қышқылы, жарықтың полюстенуіне әсер етпейді, яғни поляриметрдегі жарықты өшіру үшін анализатордың айналуын қажет етпейді. Ондай қышқыл бірдей мөлшердегі оң және сол қышқылдардың араласуынан құралады және оптикалық пәрменсіз (актив емес), ( + , — )-сүт қышқылы (dl-немесе r-сүт қышқылы) деп аталады.

Бір заттың бірдей мөлшерде оң және сол изомерлері пәрменсіз молекулалық қосылыс — рацемат бере алады.

Соныменен, сүт қышқылының үш түрі бар: ( + )-сүт қышқылы, ( —)сүт қышқылы және ( + , —)сүт қышқылы. ( + ) және ( —)-сүт қышқылдары қандай болмасын қасиеттері жағынан бір-бірінен айырмасы жоқ, олардың айырмасы өздері бұратын полюстену жазықтықтың бағытына қарым-қатынасында ғана (әрқайсысының бұру шамасы бірдей, айырма белгілерінде).

Сұйық заттың немесе ерітіндінің жасайтын бұру шамасы: а) полюстенген жарық өтетін сұйық заттың немесе қабатының қалыңдығына ә) ерітіндінің концентрациясына, б) температураға, в) жарық толқының ұзындығына тәуелді болады.

Сөйтіп, тәжірибе үшін монохроматикалық жарықты пайдалану керек. Әдетте натрийлі жарықты (натрий сызығы D) пайдаланады.

Кейбір органикалық заттар және анорганикалық заттарда кристалдық немесе сұйық күйлерінде не ерітіндіде оптикалық пәрменді келеді. Полюстену жазықтығын қатты күйінде ғана бұратын заттар, ассиметр түрінде кристалданады. Олардың кристалдарының айналық көрінісі өзінің түпнұсқасымен дәл келмейді. Ондай заттардың кейбір молекулалары симметриялы болады (симметриялы жазықтығы болады).

Полюстену жазықтығын өзінің физикалық күйіне тәуелсіз бұратын заттардың, молекула құрылысы ассиметриялы болады.

Бұрын қарастырылған қосылыстар арасындағы мұндай атом мысалы оптикалық актив амил спиртінде болады:

Осы екеуінде де көміртектің ассиметриялы атомы жұлдызшамен белгіленген. ( + ) және ( —) сүт қышқылдары молекулаларының кеңістіктегі құрылыстары бір-біріне айнадағы көріністер болып келеді. Ол қышқылдардың тетраэдрлік моделі суретте көрсетілген.

Оңдағы моделді сол жақтағыға салса, оған дәл келмейтіндігі суреттен көрініп тұр: СН₃ және СООН топтары дәл келеді, ал Н және ОН дәл келмейді. Кеңістіктегі осы тұлғалардың дәл келмеуін сурет,  сутек атомынан гидроксилға бару СООН арқылы сағат тілінің қозғалу бағытымен орындалып тұрғанынан көруге болады. Сол сурет, δ оған керісінше. Бұл құбылыс оң қолмен сол қолдың дәл келмеуіне ұқсайды, мұны да заттың айнадағы көрінісі деп қарауға болады. Оң қолды сол қолдың үстіне салсаң екеуінің саусақтары дәл келмейді.

Оптикалық қажырлы қосылыстарды сызып көрсеткенде әдетте проекциялық формулалар қолданылады, проекциялық формулалар дегеніміз чертеж жазықтығына түсірілген тиісті молекулалардын, тетраэдрлік моделінің проекциялары

Молекулалардың бір түрлі немесе әр түрлі екендігіне көз жеткізу үшін, проекциялық формулалардың орналасу күйін өзгертуге, олардың бір-бірінің үстіне салуға болады, тек оларды чертеж жазықтығында ғана қозғалту керек. Екі формуланы біріне-бірін салу, кітаптың екі бетін бір-біріне жабуға болмайты-ны тәрізді, мүмкін емес, өйткені онда мысалы 1 және 2 формулалардағыдай, дәл келгені тәрізді болып қана көрінеді, екі топ әр түрлі жазықтықтарда болады — сызық жазықтығының алдында және сыртында.

Полюстену жазықтығы бұрылысының бағыты және шамасы қосылыстың тұлғасымен қандай болмасын бір жай аралық қатынаста емес. Бұлшық ет шырынынан алынған сүт қышқылы онға бұрғыш келеді, ал бірақ оның металдармен беретін барлық тұздары және күрделі эфирлер жарықтың полюстену жазықтығын солға бұрады.

Оңға бүрғыш сүт қышқылының метилді және этилді жай эфирлері, тұлғалары, бос күйіндегі ет-сүт қышқылынікіндей бола тұра, солға бұрғыштықтары күшті келеді.

Сөйтіп, қатардың бір мүшесінің бұру таңбасы қатардын, мүшелерінің бәріне бірдей ортақ, тұлғаның сенімді сипаттамасы бола алмайды. Оптикалық актив молекулалардың нақтылы дәл тұлғаларын тағайындарлық химиялық әдістер жоқ. Дегенмен де оптикалық актив қосылыстардың ассиметриялы центрлерінің тұлғаларын бұзбай химиялық жолмен бірін-біріне айналдыруға болады. Сондай жолмен қосылыстардың қатары жасалған, олардың тұлғаларының бір-біріне аралық қатынастары белгілі.

Қатардық бір мүшесінің абсолют дәл тұлғасы белгілі болса, сол қатардағы әр заттың дәл тұлғасын тағайындауға болады.

1951 жылға дейін абсолют дәл тұлғаны тағайындау мүмкін болмады. Э. Фишер (1891 ж.) және Розанов (1906 ж.) салыстырмалы үлгі ретінде оңға бұрғыш ( + ) глицерин ангидридін пайдалануды ұсынды, ол ангидридке төменд көрсетілгендей дәлелсіз тұлға Д берілді.

Оған сәйкес солға бұрғыш антипод, (қарама-қарсы) L әрпімен белгіленетін болады.