Konformationsstopp

Konformationsstopp är ett begrepp inom organisk kemi som avser strukturella egenskaper hos ett molekyl som kraftigt begränsar eller förhindrar interkonvertering mellan olika konformationer. När rotation omkring en eller flera centrala bindningar hindras av starka steriska krafter, rigiditet i ramverket eller kovalenta broar, kan molekylen vara låst i en eller några få konformationer. Fenomenet är särskilt känt i sammanhanget atropisomerism, där rotation runt en biaryl-axel är hinderad till den grad att isolerbara enantiomerer uppstår vid rumstemperatur.

Orsakerna till konformationsstopp varierar. Bulky substituenter närmare varandra (till exempel i ortho-positioner på biaryler) skapar sterisk hinder som minskar rotationsbarheten. Riggade eller bridgade strukturer som spirocentrum, bryggor mellan ringar eller cykliska ramverk såsom cyclophanes och calixarenes kan också ge konformationsstopp. Intramolekylära vätebindningar och andra stabiliserande interaktioner kan vidare bidra till att vissa konformationer blir särskilt stabila.

Vanliga exempel är atropisomeriska biaryler där rotation kring aryl-aryl-bindningen är tillräckligt hinderad för att enskilda konfigurationer är separerbara; norbornan- eller andra rigida bicykliska system; samt spiro- och bryggkopplade molekyler som ger fasta tre-dimensionella former. Konformationsstopp mäts ofta genom energibarriärer för rotation, uttryckt i kcal/mol, och kan undersökas med kända tekniker som temperaturberoende NMR och beräkningskemiska metoder.

Betydelse och tillämpningar sträcker sig från läkemedelsdesign där låsta konformationer förbättrar bindningsspecificitet, till funktionella material och katalysatorer där fastställd konformation ger önskade egenskaper och stereoselektivitet.