Isotopomer

En isotopomer eller isotopisk isomer är en isomer som är en isotop , som har samma massnummer av varje isotop av varje element i ett annat arrangemang. Resultatet är att molekylerna är antingen konstitutionella isomerer eller stereoisomerer enbart baserade på isotopplacering. De har tillämpningar inom områden inklusive kärnmagnetisk resonansspektroskopi , reaktionskinetik och biokemi .

Beskrivning

Isotopomerer eller isotopisomerer är isomerer med isotopiska atomer, som har samma antal av varje isotop av varje element men skiljer sig åt i deras subatomära positioner. Resultatet är att molekylerna är antingen konstitutionella isomerer eller stereoisomerer enbart baserat på isotopplacering. Termen isotopomer föreslogs först av Seeman och Paine 1992 för att skilja isotopiska isomerer från isotopologer (isotophomologer).

Exempel

CH ₃ CHDCH ₃ och CH ₃ CH ₂ CH ₂ D är ett par konstitutionella isotopomerer av propan .
( R )- och ( S ) _-CH3CHDOH är isotopiska stereoisomerer av etanol .
( Z )- och ( E ) _-CH3CH =CHD är exempel på isotopiska stereoisomerer av propen .

Använda sig av

^13C -NMR

I kärnmagnetisk resonansspektroskopi ^13C producerar den mycket rikliga ^12C - isotopen ingen signal medan den jämförelsevis sällsynta -isotopen lätt kan detekteras. Som ett resultat kolisotopomerer av en förening studeras med kol-13 NMR för att lära sig om de olika kolatomerna i strukturen. Varje enskild struktur som innehåller en enda ¹³ C isotop ger data om strukturen i dess omedelbara närhet. Ett stort prov av en kemikalie innehåller en blandning av alla sådana isotopomerer, så ett enda spektrum av provet innehåller data om alla kol i det. Nästan allt kol i normala prover av kolbaserade kemikalier är ¹² C, med endast cirka 1 % förekomst av ¹³ C, så det finns bara cirka 1 % förekomst av summan av de enkelsubstituerade isotopologerna , och exponentiellt mindre mängder av strukturer som har två eller fler ¹³ C i sig. Det sällsynta fallet där två intilliggande kolatomer i en enda struktur båda är ¹³ C orsakar en detekterbar kopplingseffekt mellan dem såväl som signaler för var och en själv. Det Otillräckliga korrelationsexperimentet använder denna effekt för att ge bevis för vilka kolatomer i en struktur som är fästa vid varandra, vilket kan vara användbart för att bestämma den faktiska strukturen hos en okänd kemikalie.

Reaktionskinetik

I reaktionskinetik observeras ibland en hastighetseffekt mellan olika isotopomerer av samma kemikalie. Denna kinetiska isotopeffekt kan användas för att studera reaktionsmekanismer genom att analysera hur atomen med olika massa är involverad i processen.

Biokemi

Inom biokemi är skillnader mellan isotopomererna av biokemikalier såsom stärkelse av praktisk betydelse inom arkeologi. De ger ledtrådar till kosten för förhistoriska människor som levde så länge sedan som paleolitisk tid. ^{[ citat behövs ]} Detta beror på att naturligt förekommande koldioxid innehåller både ¹² C och ¹³ C. Enhjärtblad , såsom ris och havre , skiljer sig från dikkottar , såsom potatis och trädfrukter , i de relativa mängderna ¹² CO ₂ och ¹³ CO ₂ som de införlivar i sina vävnader som produkter av fotosyntes . När vävnader från sådana försökspersoner återvinns, vanligtvis tand eller ben, kan det relativa isotopinnehållet ge användbara indikationer på huvudkällan till basfödan hos försökspersonerna i undersökningarna.

Se även