Sidoskiertojen

Sidoskiertojen käsite viittaa molekyylissä tapahtuvaan rotaatioon yksittäisen sidoksen, yleensä σ-sidoksen, ympäri. Tämän kiertoliikkeen seurauksena molekyylillä voi olla useita konformaatiovaihtoehtoja, joiden eroa kuvaa dihedraalikulma. Sidoskiertojen vapautta säätelevat sidoksen luonne sekä ympäristön vuorovaikutukset; esimerkiksi kovat energiansaantiesteet ja konjugaatio hidastavat kiertoa, kun taas vapaammat ympäristöt mahdollistavat nopeita kiertoliikkeitä.

Sidoskiertojen toiminta voidaan kuvata potentiaalienergiapinolla, jonka mukaan dihedraalikulma asettuu minimienergisiin konformaatiokohtiin. Energian ero näiden tilojen välillä määrittää, kuinka todennäköisesti eri konformaatiot esiintyvät ja minkälaisia kiertoaikoja prosessit vaativat. Eri sidosten ympärillä tapahtuva kierto voi olla täyspäiväistä tai rajoittunutta, ja rajoitukset voivat johtua esimerkiksi resonanssista amideissa tai aryyli-aryl-sidosten atropisomerismista.

Esimerkkejä sidoskiertojen tyypeistä ovat alkaanisidosten kierto, aryyli-aryl-sidosten kierto biaryl-systeemeissä sekä C–N-sidosten kierto amidien kohdalla. Sidoskiertojen rooli korostuu sekä biologisissa että materiaalitason ilmiöissä: ne vaikuttavat reaktiivisuuteen, spektroskopiaan sekä polymerien ja biomolekyylien mekaanisiin ominaisuuksiin.

Tutkimuksessa sidoskiertojen ominaisuuksia tarkastellaan dynamiikan NMR-tekniikoilla, joka paljastaa kiertoaikoja ja energiapiirien piirteitä, sekä kvantti- ja molekyylimekaanisella laskennalla. Konformaationhallinta sidoskiertojen avulla mahdollistaa haluttujen ominaisuuksien suunnittelun esimerkiksi lääkkeiden tai polymeerien sovelluksissa.