Izotopomér

Nezamieňať s heslami izomér alebo izotopológ.

Príklad izotopomérov etanolu. Vľavo sú tri ²H izotopoméry (v rámčeku), ktoré sa líšia polohou atómu ²H v molekule. Vpravo sú dva ¹³C izotopoméry (v rámčeku), ktoré sa líšia polohou atómu ¹³C v molekule.

Izotopoméry alebo izotopické izoméry sú izoméry, ktoré majú rovnaký počet atómov každého izotopu, ale majú ich na rôznych miestach vo svojom priestorovom usporiadaní. V princípe sú to konštitučné izoméry alebo stereoizoméry, v ktorých sa líši len pozícia jednotlivých izotopov. Napríklad CH₃CHDCH₃ a CH₃CH₂CH₂D sú konštitučné izotopoméry propánu, pretože sa líšia pozíciou atómu deutéria (D). (R)- a (S)-CH₃CHDOH sú izotopické stereoméry etanolu a (Z)- a (E)-CH₃CH=CHD sú izotopické stereoméry propénu. Názov „izotopomér“ prvýkrát použili Seeman a Paine v roku 1992 na rozlíšenie izotopických izomérov od izotopológov (izotopických homológov).

¹³C-NMR

V nukleárnej magnetickej rezonančnej spektroskopii neprodukuje bežný izotop uhlíka ¹²C žiadny signál. Relatívne vzácny izotop ¹³C je však ľahko detegovateľný. Vďaka tomu je možné pomocou ¹³C NMR študovať uhlíkové izotopoméry, vďaka čomu je možné zistiť viac o rôznych uhlíkových atómoch v danej štruktúre. Všetky jednotlivé štruktúry, ktoré obsahujú jediný ¹³C izotop, poskytujú informácie o štruktúre v tesnej blízkosti tohto atómu. Veľké vzorky obsahujú zmes všetkých izotopomérov, takže jedno spektrum poskytne dáta ohľadne všetkých uhlíkov v zlúčenine. Takmer všetok uhlík prítomný v bežných vzorkách je ¹²C a asi len 1 % atómov uhlíka tvorí izotop ¹³C, takže izotopológy s ¹³C tvoria asi len 1 % celej vzorky. Množstvo molekúl, ktoré obsahuje dva a viac takýchto atómov uhlíka, klesá exponenciálne. Výnimočný prípad, kde sa nachádzajú dva atómy ¹³C hneď vedľa seba v jednej štruktúre, vykazuje merateľné vzájomné ovplyvnenie (coupling) medzi týmito atómami a takisto signály pre každý z nich samostatne. Pri korelačných experimentoch s metódou INADEQUATE sa využíva tento efekt na určenie toho, ktoré atómy sú na seba naviazané, čo je užitočné pre zistenie skutočnej štruktúry neznámej chemikálie.

Reakčná kinetika

V reakčnej kinetike je občas vidieť rôzne reakčné rýchlosti u rôznych izotopomérov danej molekuly. Tento kinetický izotopový efekt sa dá použiť na študovanie reakčných mechanizmov, pretože umožňuje sledovať, ako sa tieto atómy s rôznou hmotnosťou účastnia reakčného procesu.

V biochémii sú rozdiel y medzi izotopomérmi rôznych biomolekúl, napríklad škrobov, užitočné napríklad v archeológii. Umožňujú zistiť, akú stravu konzumovali prehistorickí ľudia, ktorí žili v paleolite.^{[chýba zdroj]} To umožňuje oxid uhličitý, ktorý obsahuje ¹²C i ¹³C. Jednoklíčnolisté rastliny (ako sú ryža a ovos) sa totiž líšia od dvojklíčnolistých rastlín (ako sú zemiaky a ovocné stromy) v relatívnych množstvách ¹²CO₂ and ¹³CO₂, ktoré zabudovávajú do svojich pletív v procese fotosyntézy. Keď sa nájdu pozostatky, napríklad kosti alebo zuby, relatívny izotopický obsah môže naznačiť, akou stravou sa prehistorickí ľudia živili.

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Isotopomers na anglickej Wikipédii.