isomerointiprosessit

Isomerointiprosessit ovat kemiallisia reaktioita, joissa sama molekyylikaava muuttuu toiseksi isomeeriksi. Isomeerit voivat poiketa toisistaan rakennettaisesti eli rakenneisomerian kautta tai konfiguraation ja asettelun perusteella, jota kutsutaan stereoisomeriaan. Näin ollen isomerointiprosessit voivat olla sekä rakenne- että stereoisomerian aiheuttamia.

Rakenneisomerisaatio tarkoittaa, että molekyylin sisäinen rakennetta tai köynnöstäminen muuttuu. Tällaisia ovat esimerkiksi rearrangement-reaktiot, kuten Wagner–Meerwein -siirrot, sekä rengasrakenteiden muutokset ja ringin sulkeutumiset. Rakenneisomerointi on yleinen ilmiö sekä polttoaineen jalostuksessa että orgaanisten yhdisteiden synteeseissä, missä lineaarinen runko hajotetaan ja syntyy haarautuneempia isomeerejä.

Stereoisomerisaatio koskee konfiguraation muutoksia, kuten cis-trans- tai E/Z-isomeria alkenien ympärillä sekä kirteä autourtautuneita (chiral) keskuksia. Tämänkaltaiset muutokset voivat tapahtua valon vaikutuksesta (fotokemiallisesti) tai lämpötilan sekä katalyyttien vaikutuksesta. Esimerkkeinä ovat cis-trans-isomerian vaihtelut molekyylien surface-ominaisuuksissa sekä fotoreaktiot, joita käytetään esimerkiksi materiaalien ja lääkkeiden hallittuun muokkaukseen.

Biologiassa isomerointia katalysoivat isomeraasit, joita tarvitaan usein aineenvaihdunnan eri vaiheissa. Ne muuttavat yhdisteiden kloonaa tai konfiguraatiota, jolloin biokemialliset reitit kulkevat eteenpäin. Esimerkkeinä ovat glukoosin muuntaminen fruktoosiksi sekä eräiden aminohappojen epimerisaatio.

Teollisuudessa isomerointia hyödynnetään parantamaan hyödyntämisketjuja ja ominaisuuksia, kuten polttoaineiden oktanisuutta tai monien kemiallisten tuotteiden rakennetta. Prosessit käyttävät erilaisia katalyyttejä ja olosuhteita, jotka vaikuttavat valintaan, nopeuteen ja tietyllaisen isomeerin muodostumiseen. Isomerointiprosessit ovat keskeinen osa sekä synteettistä kemiaa että energiatehokkaan tuotannon suunnittelua.