Konformasjonelt

Konformasjonelt er et begrep innen kjemi som refererer til den romlige utformingen av atomer i et molekyl som kan endres ved rotasjon rundt enkeltbindinger. Ulike konformasjoner kalles konformasjoner eller rotamerer, og de kan være interkonverterbare uten at kjemiske bindinger brytes. Ved en gitt temperatur vil de mest stabile konformasjonene ha lavest energi, og konformasjonell atferd påvirker både reaksjonsveier og fysiske egenskaper.

Eksempler illustrerer konseptet. Ethan har to hovedkonformasjoner, staggered og eclipsed, hvor den staggerede formen er mest stabil fordi torsjonsspennet er lavere. For butan er anti-konformasjonen vanligst stabil, mens gauche-konformasjoner forekommer med litt høyere energi. Cycloalkaner som cyclohexan har forskjellige ringformer; chair-formen er den mest stabile, mens boat og twist-boat er mindre stabile. Ringflip mellom chair-tilstander viser hvordan konformasjonell fleksibilitet påvirker strukturen.

Metoder for å studere konformasjon inkluderer både eksperimentelle og teoretiske tilnærminger. NMR-spektroskopi brukes til å undersøke konformer og rotasjonshastigheter i løsning, mens IR-spektroskopi og andre teknikker gir tilleggsinformasjon om bindinger og nærhet. X-ray krystallografi kan gi detaljer om molekylstruktur i fast tilstand. Beregningsmessig kartlegges potensialenergiflaten (torsjonsvinkler) ved hjelp av molekylmekanikk, semi-empiriske metoder og kvantkjemiske tilnærminger (for eksempel DFT eller ab initio) for å identifisere energiminnima og overgangstilstander. Boltzmann-fordelingen ved ønsket temperatur gir relative sannsynligheter for de ulike konformasjonene.

Betydning: Konformasjonell fleksibilitet påvirker reaktivitet, selektivitet og fysisk egenskaper hos molekyler. I biologi er konformasjon avgjørende for proteinfolding, ligandbinding og allosteriske prosesser; i legemiddeldesign må man ofte vurdere hvilke konformasjoner et molekyl vil anta under virkning i kroppen.