konformaatioihin

Konformaatio tarkoittaa molekyylin kolmiulotteista rakennetta, joka voi muuttua toiseen konformaatioon rotaation kautta sidosakselien ympärillä. Näitä tiloja kutsutaan konformaatioiksi tai konformereiksi. Konformaatioiden muutos ei yleensä vaadi kovalenttien sidosrakenteiden katkaisemista, joten muunnokset ovat useimmiten nopeita ja lämpötilan sekä ympäristön vaikutusta.

Konformaatioiden energiatasot määräytyvät steriikasta, vetysidoksista ja elektronegatiivisuuksien välisistä vuorovaikutuksista. Eri konformaatioiden energiat eroavat toisistaan, joten vakaimmat konformaatioiden tilat ovat eniten populaareja. Koko systeemin konformaatioiden jakaantuminen seuraa Boltzmannin jakaumaa: lämpötilan noustessa korkeampien konformaatioiden osuus kasvaa.

Esimerkkejä konformaatioista ovat: etaanin rotaation seurauksena esiintyvät stag- ja eclipsed-konformaatit; butaanin anti- ja gauche-konformaatit, joiden energianero selittää niiden esiintyvyyden vaihtelua. Sykloheksaani on kuuluisa siitä, että sen istuva (chair) konformaatio on erittäin vakaa, kun taas boat- ja twist-boat-konformaatit ovat energialtaan korkeampia. Ringien konformaatioiden muunnokset tapahtuvat usein nopeina ring-flip- tai päänettäyden kautta.

Tutkimus ja sovellukset: konformaatioita tutkitaan sekä kokeellisesti että laskennallisesti. NMR-spektroskopia, röntgenkristallografia ja cryo-EM sekä IR/Raman-spektroskio voivat paljastaa konformaatioiden populaatioita ja liikkeen nopeuksia. Laskennallinen kemia käyttää molekyylimekaniikkaa ja kvantti-kenttälaskelmia konformaatioseurantaan sekä potentiaalien energia-pyörästöjen kartoitukseen. Konformaatioilla on keskeinen merkitys kemiallisessa reaktiivisuudessa, biokemiassa ja lääkkeiden suunnittelussa, koska ne vaikuttavat sitoutumiseen, aktiivisuus ja materiaalien ominaisuuksiin.