konformaatioasetelmat

Konformaatioasetelmat ovat molekyylin sisäisiä tiloja, jotka syntyvät kiertymisestä sidosakselien ympärillä. Ne kuvaavat erilaisten ryhmien mahdollisia sijainteja kolmiulotteisessa tilassa ilman, että sidoksia tarvitsee katkaista. Rotaation kautta nämä asetelmat voivat konvertoitua toisikseen, ja niiden energiat määrittävät, kuinka yleisiä kukin asettelu on tietyllä lämpötilalla.

Konformaatioasetelmat poikkeavat konfiguraatioisomerioista. Ne ovat interconverteeruvia rotaation kautta, kun taas konfiguraatioisomeria vaatii kemiallista muodonmuutosta ja sidosrakenteiden muuttamista. Tämän vuoksi konformaatioita voidaan pitää samanaikaisesti olemassa olevina, dynaamisina tiloina, jotka vaikuttavat reaktiivisuuteen ja vuorovaikutuksiin.

Jokaisella konformaatioasetelmalla on oma energiansa. Populaatiot seuraavat Boltzmannin jakaumaa: pienemmän energian asema on yleisempi, korkeammin energiatasot harvinaisempia. Tämä näkyy esimerkiksi yksinkertaisissa hiilivetyissä, joissa useat konformaatiot voivat esiintyä samanaikaisesti ja lämpötilan noustessa joidenkin asettelmien osuus kasvaa.

Esimerkkejä ovat etaani (anti- ja gauche-konformaatioita), n-butaan (anti- ja gauche), sekä sykloheksaani, jossa chair-tilaa pidetään huomattavasti vakaimpana ja muut tilat, kuten boat ja twist-boat, ovat vähemmän suotuisia. Substituenttien asento vaikuttaa myös axial- ja equatorial-tiloihin cyclohexaanissa, mikä puolestaan muuttaa reaktiivisuutta ja vuorovaikutuksia.

Tutkimuksessa konformaatioita voidaan analysoida NMR-tekniikalla, varioidulla lämpötilalla, X-ray –menetelmillä sekä laskennallisesti DFT:llä ja molekyylimallinnuksella. Konformaatioasetelmien ymmärtäminen on keskeistä orgaanisen aineen käyttäytymisen tulkinnassa sekä lääkeaineiden suunnittelussa ja biopolkujen toiminnan selittämisessä.