torsionswinkel

De torsionswinkel, ook wel dihedraalhoek genoemd, is een maat voor de rotatie rondom een enkele binding in een molecuul. Ze wordt gedefinieerd door vier opeenvolgende gebonden atomen A-B-C-D en is de hoek tussen de vlakken ABC en BCD. De torsionswinkel is een gerichte maat en kan van -180° tot +180° nemen. De tekeningsrichting geeft aan welke rotatie nodig is om vlak ABC in lijn te brengen met vlak BCD als men langs de as B-C kijkt.

Berekening en bereik: gegeven de posities r1, r2, r3, r4 van de vier atomen, stel b1 = r2 − r1, b2 = r3 − r2, b3 = r4 − r3. De normaalvlakken zijn n1 = b1 × b2 en n2 = b2 × b3. De dihedrale hoek φ wordt vaak berekend met φ = atan2( (b2/|b2|) · (n1 × n2), n1 · n2 ). Het resultaat ligt tussen -180° en +180°.

Interpretatie: de torsionswinkel beschrijft de conformatie van moleculen door de rotatie rondom de centrale binding B-C. Voor eenvoudige koolwaterstoffen hebben minima vaak relevante conformaties bij ongeveer 180° (anti) en ±60° (gauche), terwijl eclipsed-conformaties bij ongeveer 0° hogere energie hebben. In de biochemie speelt de backbone van eiwitten een belangrijke rol: de dihedrale hoeken φ (phi) en ψ (psi) bepalen de structuur langs de polypeptideketen; de Ramachandran-plot toont de waarschijnlijke waarden.

Toepassingen: de torsionswinkel wordt veel gebruikt in conformatiestudies, moleculaire modellering, röntgenkristallografie en NMR-analyses om moleculaire structuur en beweging te karakteriseren. Andere termen zijn dihedraalhoek en dihedral angle.