Tabla de Contenidos
Konformeerit tai konformaatioisomeerit ovat isomeerien luokka, jotka eroavat toisistaan vain pyörimällä yhden kovalenttisen sidoksen ympäri. Tämä tarkoittaa, että ne ovat molekyylejä, joilla on sama molekyylikaava (koska ne ovat isomeerejä), joilla on sama yhteys kaikkien atomiensa välillä ja että ne voidaan muuntaa toisikseen yksinkertaisella kiertoliikkeellä sidoksen ympärillä.
Konformeerit vastaavat stabiileimpia konformaatioita, jotka molekyyli voi olettaa. Tämä tarkoittaa, että ne ovat niitä konformaatioita, jotka vastaavat potentiaalisia energiaminimejä, minkä vuoksi molekyylillä on enemmän mahdollisuuksia pysyä siinä konformaatiossa.
Pyörimisenergian este
Interkonversiota yhdestä konformeerista toiseen ohjaa pyörimisenergiaeste, joka on ylitettävä, jotta se putoaa uuteen potentiaalisen energian minimiin (eli uuteen vakaaseen konformaatioon tai konformeeriin).
Jos pyörimisen energiaeste on hyvin alhainen, molekyyli pyörii vapaasti sidoksen ympärillä eikä pysy missään tietyssä konformaatiossa. Tämä tapahtuu, kun hiiliatomeihin kiinnittyneet ryhmät ovat hyvin pieniä. Kuitenkin, kun ketjun substituenttiryhmät ovat huomattavan suuria tai tilaa vieviä, syntyy suuri steerinen este, joka ei salli pyörimistä akselin ympäri. Näissä tapauksissa on mahdollista, että konformeerit ovat riittävän stabiileja jopa huoneenlämpötilassa eristettäviksi.
Konformaatioisomeerit ja Newman-projektiot
Kiertyminen kemiallisen sidoksen ympäri mitataan dihedraalisella kulmalla, joka on kahden sidoshiilen ja kummassakin hiilessä olevan substituentin muodostaman kahden tason välinen kulma. Helpoin tapa tarkkailla dihedraalikulmaa on Newman-projektioiden avulla.
Newman-projektio koostuu substituenttien suhteellisen sijainnin tarkastelusta, kun molekyyliä havaitaan analysoitavaa sidosta pitkin. Kun katsot molekyyliä tällä tavalla, lähimpään hiileen on kiinnittynyt kolme ryhmää, jotka osoittavat meitä kohti ja kolme ryhmää, jotka osoittavat molekyylin takaosaan, poispäin meistä.
Kun analysoimme sidosta Newman-projektioiden avulla, on helppo nähdä, että kun pyöritämme sidosta, molekyyli käy läpi erilaisia konformaatioita, joista joissakin kaikki ryhmät peittyvät. Nämä konformaatiot ovat vähiten stabiileja, joten ne eivät edusta konformöörejä.
Toisaalta ne konformaatiot, joissa substituenttiryhmät pysyvät muodostaen noin 60° kulmia toisiinsa nähden, ovat vähiten estettyjä, joten ne vastaavat stabiileimpia konformaatioita eli erilaisia konformereja.
Konformaatioisomeerien tyypit ja esimerkit
Konformeerit voivat olla hyvin erilaisia, mutta jotkut ovat yleisempiä kuin toiset. Butaanin ja vastaavien molekyylien tapauksessa voidaan erottaa kaksi erityyppistä konformeeria riippuen suurimpien ryhmien välisestä dihedraalisesta kulmasta (butaanin tapauksessa metyylit).
Gauche-rakenne
Kun butaanin kahden metyylin välinen kulma on noin 60° kumpaankin suuntaan, näitä konformaatioisomeereja kutsutaan Gauchen konformaatioksi. Molemmat vastaavat energiaminimejä verrattuna pimennettyihin konformaatioihin (kulmat 0º ja 120º), mutta ne eivät ole vakaimpia konformaatioita, koska on toinen, jossa ne ovat kauempana.
Anti-muotoilu
Kun kaksitahoinen kulma on 180º, molemmat isot ryhmät ovat mahdollisimman kaukana toisistaan ja ovat vastakkaisissa paikoissa toisiinsa nähden. Tämä on stabiilin konformaattori ja sitä kutsutaan antikonformaatioksi.
Sykloheksaanin konformeerit
Sykleillä ei ole täyttä pyörimisvapautta suljetun hiiliketjun läsnäolon vuoksi. Niillä on kuitenkin jonkin verran pyörimisvapautta, mikä sallii niiden olettaa erilaisia stabiileja konformaatioita. 6-hiilisykleissä (sykloheksaani ja substituoidut sykloheksaanit) on pari konformaatiota, jotka ovat paljon stabiilimpia kuin kaikki muut ja vastaavat lineaaristen alkaanien stabiileja konformaatioita.
Satulan rakenne
Tuolin rakenne on vakain kaikista 6-hiilirengasrakenteista. Tarkasteltaessa Newmanin projektiota tuolin ”litteää” osaa pitkin, voidaan nähdä, että tämä konformaatio on samanlainen kuin lineaaristen alkaanien Gauche-konformaatio muodostaen kulmia noin. 60º.
Kun sykloheksaani saa tuolirakenteen, sekä hiilet että vedyt sijaitsevat mahdollisimman kaukana toisistaan. On olemassa kaksi mahdollista tuolirakennetta, joissa vaihtoehtoisesti 6 vetyä tai substituenttiryhmää pysyy aksiaalisissa asennoissa (linjassa sen keskustan läpi kulkevan syklin symmetria-akselin kanssa), kun taas muut 6 pysyvät ekvatoriaalisissa asennoissa osoittaen poispäin sykli. Nämä ovat suurten substituenttien edullisia paikkoja, joissa niitä on.
Kierretty veneen muoto
Tämä on toinen suhteellisen vakaa konformaatio, joka vastaa epämuodostunutta Gauche-konformaatiota, jossa hiiliatomit eivät ole peittyneet, mutta eivät myöskään Gauche-asennossa. Tämä saa renkaan kiertymään toiseen kahdesta mahdollisesta suunnasta.
Ilmeisistä syistä 6-hiilirengas ei voi muodostaa antikonformaatiota hiilensä välillä rikkomatta syklin sidoksia.
Viitteet
http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/confor.htm
