تشابه تشكلي

متشاكلات البيوتان (eclipsed = مكسوف، gauche = متذبذب، anti = معاكس

التشابه التشكلي أوالتزامر التشاكلي هوأحد أشكال المتزامرات ويصف ظاهرة الجزيئات التى لها نفس المعادلة البنائية ولكن لها تشكل كيميائي مختلف نظرا لدوران الذرات حول الرابطة الكيميائية. وهناك ثلاث مبادئ أساسية تجعل بعض المتشاكلات أكثر ثباتا من الأخرى:

1- تفاعل الرابطة مع فصوص المدارات في الذرات المجاورة يمكن حدوثه فقط عندما تكون الذرات المجاورة مقاربة.
2- تأثير الإعاقة سيجعل بعض المتشاكلات لها ثبات أكثر من الأخرى.
3-وأخيرا، عزم الروابط القطبية سيؤثر على ثبات المتشاكلات.

ويمكن للمتشاكلات التحول لبعضها البعض بالدوران حول الرابطة المفردة، بدون كسر الرابطة الكيميائية. وأحد أبسط الأمثلة على ذلك هوجزيء البيوتان الذى المشروح بواسطة مسقط نيومان، فمثلا، عند النظر لأسفل الرابطة C-C المركزية بالدوران النسبي للذرة C² ، C². المتدورات أوالروتاميرز هى مجموعة من المتشاكلات وعائق الدوران هوطاقة التنشيط اللازمة للوصول من أحد المتشاكلات للآخر.

ويتبع توزيع المتشاكلات توزيع بولتزمان:

{\displaystyle {\frac {N_{i {N_{j ={\frac {g_{i {g_{j \exp \left({\frac {-(E_{i -E_{j ) {RT \right)

وتمثل i، وj السفلى أقصى وأقل طاقة. g تمثل عدد المتشاكلات الممكنة عند هذه الطاقة، التفسخ. N هوتوزيع الجزيئات لتشاكل معين.

والشكلان المهمان من المتشاكلات يوجد في متشاكلات الألكان بالمتشاكلات مقارب، مكسوف، متذبذب وتشاكل الهكسان الحلقي بالمتشاكلات مقعد وقارب. ومثال أخر للتزامر التشكلي هوثني البروتين، حيث تكون بعض الأشكال أكثر ثباتا ومؤثرة عن الأخرى. كما يتواجد التزامر التشكلي ايضا في المتزامرات الأتروبية

طاقات الوضع للبيوتان

طاقات الوضع للمتشاكلات التى لها إعاقة فراغية أكبر من المتشاكل 'العكسي' الذى يمثل الحالة الأرضية.

المقارب والمعروف أيضا بالمتذبذب – 16 كيلوجول \ مول.
المكسوف H، CH₃ - 3.8 كيلوجول \ مول.
المكسوف CH₃، CH₃ - 19 كيلوجول \ مول.

مجموعتي الميثيل المكسوفتان تعانى من إعاقة فراغية نظرا لأن لها كثافة إلكترونية عالية بالمقارنة بذرات الهيدروجين.

النتائج

لوحتى المتشاكلات المكسوفة لأى متزامر لها طاقة وضع عالية، يمكن حتى يتم منع عمليات الدوران للمستبدلات للمتشاكلات المقاربة في ظروف الطاقة المنخفضة. وقد يؤدى هذا لتكون خليط راسمي للمتشاكلات والتى قد يحدث أولاقد يكون لها نشاطية مختلفة، وفى بعض الحالات مثل الإنزيمات تعتمد التفاعلات بصورة كبيرة على شكل الجزيء وترتيبه في الفراغ.

التفاعلات المتوقفة على المتشاكلات

ألية التفاعلات E2 تعتمد على الحمض أوالقاعدة ةعملية الهجوم التى تتم على المستبدل ومكان وجوده في الفراغ بالنسبة لمجموعة المغادرة. وهذا الشرط هام للغاية في فهم كيفية تفاعلات الإستبعادات العضوية، وخاصة التى تتضمن الألكانات الحلقية المهلجنة. فيمكن لمستبدلين متجاورين على ألكان حلقي حتى يحدث لهما إستبعاد E2 فقط لوأنها محوريين بالنسبة للحلقة أى أنهما متعاكسين في المستوى. ولا يمكن لخليط من المستبدلات المحورية والإستوائية حتى تتفاعل عن طريق الإستبعاد E2، ومع ذلك فإن إنقلاب الحلقة يمكن حتى يسمح للتفاعلات حتى تحدث في حالة عدم وجود حواجز طاقة أوإمتناع فراغي من الأيزوبروبيل أوالمستبدلات الأكبر.

الشروط

التزامر التشاكلي يحدث فقط عند وجود رابطة مفردة، ولهذا فإن ذلك يحتاج تكسير راطة أوأكثر ما الروابط باي في الجزيئئات التى بها روابط ثنائية أوثلاثية للوصول إلى رابطة مفردة من النوع سيجما. ولا يحدث للمتشاكلات تزامر مستمر لأن هذا مربوط بوجود متزامر منهم مفضل على الأخر طبقا للطاقة المتاحة للنظام.