Чрезвычайно важным последствием развития методов стереохимических исследований и некоторых теоретических положений было распространение стереохимических представлений в область биологической химии, в первую очередь в область химизма обмена веществ, энзимологии. Первые шаги в этом направлении были сделаны Э. Фишером, разработавшим концепцию специфичности ферментативного действия. Позднее ферментативные реакции использовались для получения оптически активных препаратов различных соединений, органических кислот, аминокислот, спиртов. Наиболее важным обстоятельством, стимулировавшим энзимологический стерео-сцецифический синтез, был чрезвычайно высокий выход конечного продукта —до 100%, что недостижимо при получении вещества химическим путем. По существу асимметрический синтез сводится пока к созданию избытка одного из изомеров с последующим его отделением. Успехи в асимметрическом синтезе были облегчены конформационным подходом.
Основным источником сведений о геометрии молекул с начала развития стереохимии до 20-х годов XX в. оставались данные о химических свойствах веществ. Развитие электронных представлений и усовершенствование физических методов исследования веществ резко изменили ситуацию в изучении геометрической изомерии и привели к возникновению современной стереохимии. Сущность этого процесса заключалась в разработке экспериментальных методов в сочетании с теоретическими, расчетными, в определении расположения атомов и связывающих их ковалентных связей в пространстве, или конфигурации молекулы.
В XX в. физические методы стали главным фактором в развитии стереохимии, так как с их помощью можно было количественно определять геометрические параметры молекул — длины связей и валентные углы. Наиболее ценными методами являются электронографический, спектрографический и рентгенографический. Исторически первым возник рентгенографический метод. Создан он был усилиями М. Лауэ, П. Дебая и главным образом У. Г. Брэггом и У. А. Брэггом.
Сочетание экспериментальных и расчетных методов позволило накопить большой материал, характеризующий свойства отдельных связей или группировок в молекулах. Это привело к постановке новых теоретических и практических задач, одной из которых .было введение понятия конформации и возникновение конформационного анализа.
Термин «конформация» был введен У. Хеуорсом в 1929 г. для обозначения расстановки атомов, связанных простой связью с атомом углерода. Появление представления о конформации было вызвано накоплением экспериментального материала, уточнением положения о свободном вращении вокруг простых связей, постулированном Я. Вант-Гоффом. Оказалось, что такое вращение происходит не совсем свободно, а подвергается определенным ограничениям. При вращении возникают энергетически неравноценные формы молекул — конформации, или поворотные изомеры, одни из которых предпочтительнее других. Большинство молекул существует в одной или двух конформациях, хотя возможно существование значительного числа конформаций.
Понятие конформации имеет немаловажное значение для понимания реакционной, способности органических соединений, поэтому определению конформационной способности и конформаций, особенно у физиологически активных веществ, уделяли большое внимание. Особенно значимыми для разработки принципов определения конформаций были работы английского химика Д. Бартона, который ввел термин «конформационныи анализ».
Метод конформационного анализа играет большую роль в сочетании с другими физическими методами структурного анализа в определении строения сложных молекул и в изучении зависимости реакций от структуры веществ. Мощным стимулом для развития конформационного анализа послужили идеи Д. Бартона, работы В. Прелога по макроциклическим соединениям и Р. Ривза по углеводам.
|