Isotopomeri

Gli isotopomeri o isomeri isotopici sono isomeri che contengono i medesimi atomi isotopici ma disposti in posizioni differenti. Il termine deriva per contrazione da isotopi isomeri. A seconda di come sono disposti gli isotopi, gli isotopomeri possono dar luogo a isomeri costituzionali o a stereoisomeri. Ad esempio gli isotopomeri CH₃CHDCH₃ e CH₃CH₂CH₂D sono una coppia di isomeri costituzionali del propano. (R)- e (S)-CH₃CHDOH o (Z)- e (E)-CH₃CH=CHD sono esempi di stereoisomeri isotopici rispettivamente dell'etanolo e del propene.[1]

^13C-NMR

Nella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare l'isotopo ^12C pur essendo molto abbondante non produce alcun segnale, mentre l'isotopo ^13C si misura facilmente pur essendo poco abbondante. Di conseguenza tramite ^13C-NMR si possono studiare gli isotopomeri di carbonio di un composto per avere informazioni sui diversi atomi di carbonio della struttura. Ogni singola molecola che contiene un unico atomo ^13C dà informazioni sulla struttura nelle sue immediate vicinanze. Un campione reale contiene una miscela di tutti questi isotopomeri, e quindi un singolo spettro del campione fornisce informazioni su tutti gli atomi di carbonio presenti. In campioni normali contenenti carbonio quasi tutti gli atomi di carbonio sono ^12C (la sua abbondanza isotopica è 98,9%), mentre l'abbondanza isotopica di ^13C è solo circa 1%; così in totale c'è solo l'1% circa di abbondanza di isotopologhi contenenti un solo ^13C, e quantità esponenzialmente minori di molecole contenenti due o più ^13C. Nei rari casi in cui due atomi ^13C siano adiacenti oltre al loro segnale caratteristico si osserva un effetto di accoppiamento J che può essere sfruttato per chiarire la struttura di composti sconosciuti.[2]

Cinetica di reazione

Per quanto riguarda la cinetica di reazione, a volte diversi isotopomeri dello stesso composto possono reagire con velocità diverse. Questo effetto isotopico cinetico può servire a studiare i meccanismi di reazione analizzando come atomi di massa diversa influenzano il processo.[3]

Note

1. McNaught e Wilkinson
2. Keeler 2010, pp. 184–187.
3. Blake et al. 2003

Bibliografia

• M. E. Blake, K. L. Bartlett e M. Jones, A m-Benzyne to o-Benzyne Conversion through a 1,2-Shift of a Phenyl Group, in J. Am. Chem. Soc., vol. 125, n. 21, 2003, pp. 6485–6490, DOI:10.1021/ja0213672.
• (EN) J. Keeler, Understanding NMR Spectroscopy, 2ª ed., Wiley, 2010, ISBN 978-0-470-74608-0.
• (EN) A. D. McNaught e A. Wilkinson (a cura di), Isotopomer, in IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"), 2ª ed., Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI:10.1351/goldbook.I03352.