izotopomer
Izotopomer lub izomer izotopowy jest izomerem , który jest izotopem , mającym taką samą liczbę masową każdego izotopu każdego pierwiastka w innym układzie . W rezultacie cząsteczki są albo izomerami konstytucyjnymi , albo stereoizomerami opartymi wyłącznie na lokalizacji izotopowej. Znajdują zastosowanie w takich dziedzinach, jak spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego , kinetyka reakcji i biochemia .
Opis
Izotopomery lub izomery izotopowe to izomery z atomami izotopowymi , mające taką samą liczbę każdego izotopu każdego pierwiastka , ale różniące się pozycjami subatomowymi. W rezultacie cząsteczki są albo izomerami konstytucyjnymi , albo stereoizomerami opartymi wyłącznie na lokalizacji izotopowej. Termin izotopomer został po raz pierwszy zaproponowany przez Seemana i Paine'a w 1992 r. W celu odróżnienia izomerów izotopowych od izotopologów (homologów izotopowych).
Przykłady
- CH 3 CHDCH 3 i CH 3 CH 2 CH 2 D to para konstytucyjnych izotopomerów propanu .
- ( R )- i ( S )-CH3CHDOH są izotopowymi stereoizomerami etanolu .
- ( Z )- i ( E )-CH3CH = CHD są przykładami izotopowych stereoizomerów propenu .
Używać
13C -NMR
W spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego występujący w dużych ilościach izotop 12C izotop nie wytwarza żadnego sygnału, podczas gdy stosunkowo rzadki . 13C jest łatwy do wykrycia W rezultacie izotopomery węgla związku można badać za pomocą NMR węgla-13, aby dowiedzieć się o różnych atomach węgla w strukturze. Każda pojedyncza struktura zawierająca pojedynczą 13 Izotop C dostarcza danych o strukturze w jego bezpośrednim sąsiedztwie. Duża próbka substancji chemicznej zawiera mieszaninę wszystkich takich izotopomerów, więc pojedyncze widmo próbki zawiera dane o wszystkich zawartych w niej atomach węgla. Prawie cały węgiel w normalnych próbkach chemikaliów na bazie węgla to 12 C , z tylko około 1% obfitości 13 C, więc jest tylko około 1% obfitości wszystkich pojedynczo podstawionych izotopologów i wykładniczo mniejsze ilości struktur mających dwa lub więcej 13 C w nich. Rzadki przypadek, w którym dwa sąsiadujące ze sobą atomy węgla w pojedynczej strukturze mają oba atomy 13 C, powoduje wykrywalny efekt sprzężenia między nimi, a także sygnały dla każdego z nich. Eksperyment NIEODPOWIEDNIEJ korelacji wykorzystuje ten efekt, aby dostarczyć dowodów na to, które atomy węgla w strukturze są ze sobą połączone, co może być przydatne do określenia rzeczywistej struktury nieznanej substancji chemicznej.
Kinetyka reakcji
W kinetyce reakcji czasami obserwuje się efekt szybkości między różnymi izotopomerami tej samej substancji chemicznej. Ten kinetyczny efekt izotopowy można wykorzystać do badania mechanizmów reakcji, analizując, w jaki sposób atom o różnej masie jest zaangażowany w ten proces.
Biochemia
W biochemii różnice między izotopomerami substancji biochemicznych, takich jak skrobie, mają praktyczne znaczenie w archeologii. Oferują wskazówki dotyczące diety prehistorycznych ludzi, którzy żyli tak dawno, jak w czasach paleolitu. [ potrzebne źródło ] Wynika to z faktu, że naturalnie występujący dwutlenek węgla zawiera zarówno 12 C, jak i 13 C. Rośliny jednoliścienne , takie jak ryż i owies , różnią się od roślin dwuliściennych , takich jak ziemniaki i owoce drzew we względnych ilościach 12 CO 2 i 13 CO 2 , które wprowadzają do swoich tkanek jako produkty fotosyntezy . Po odzyskaniu tkanek takich osobników, zwykle zęba lub kości, względna zawartość izotopów może dostarczyć użytecznych wskazówek co do głównego źródła podstawowego pożywienia badanych .