Tabla de Contenidos
Konformere eller konformationelle isomerer er en klasse af isomerer, der kun adskiller sig fra hinanden ved rotation omkring en enkelt kovalent binding. Det betyder, at de er molekyler med samme molekylformel (da de er isomerer), med samme forbindelse mellem alle deres atomer, og at de kan omdannes til hinanden ved hjælp af en simpel rotation omkring en binding.
Konformatorerne svarer til de mest stabile konformationer, som et molekyle kan antage. Det betyder, at de er de konformationer, der svarer til potentielle energiminima, hvorfor molekylet har flere muligheder for at blive i den konformation.
Den roterende energibarriere
Interkonvertering fra en konformer til en anden er styret af en rotationsenergibarriere, som skal overvindes for at falde til et nyt potentielt energiminimum (dvs. til en ny stabil konformation eller konformer).
Hvis energibarrieren for rotation er meget lav, vil molekylet spinde frit omkring bindingen og vil ikke forblive i nogen bestemt konformation. Dette sker, når grupperne knyttet til carbonatomerne er meget små. Men når substituentgrupperne på kæden er betydeligt store eller voluminøse, genereres en stor sterisk hindring, som ikke tillader rotation om aksen. I disse tilfælde er der mulighed for, at der er konformere, der er stabile nok til selv at blive isoleret ved stuetemperatur.
Konformationelle isomerer og Newman-projektioner
Rotation omkring en kemisk binding måles ved den dihedrale vinkel, som er vinklen mellem to planer dannet af de to bindingscarboner og en substituent på hvert kulstof. Den nemmeste måde at tydeligt observere den dihedrale vinkel er ved hjælp af Newman-projektioner.
En Newman-projektion består i at se på substituenternes relative position, når molekylet observeres langs bindingen, som vi ønsker at analysere. Når man ser på molekylet på denne måde, er der tre grupper knyttet til det nærmeste kulstof, der peger mod os og tre, der peger mod molekylets bagside, væk fra os.
Når vi analyserer en binding ved hjælp af Newman-projektioner, er det let at se, at når vi roterer bindingen, gennemgår molekylet forskellige konformationer, i nogle af hvilke alle grupper formørkes. Disse konformationer er de mindst stabile, så de repræsenterer ikke konformere.
På den anden side er de konformationer, hvor substituentgrupperne forbliver og danner vinkler på ca. 60º i forhold til hinanden, de mindst hæmmede, så de svarer til de mest stabile konformationer, det vil sige til de forskellige konformere.
Typer og eksempler på konformationelle isomerer
Konformatorerne kan være meget varierede, men der er nogle, der er mere almindelige end andre. I tilfælde af butan og lignende molekyler kan der skelnes mellem to forskellige typer konformere afhængigt af den dihedrale vinkel mellem de største grupper (methyler, i tilfælde af butan).
Gauche konformation
Når vinklen mellem de to methyler af butan er ca. 60° i begge retninger, kaldes disse konformationelle isomerer Gauche-konformation. Begge svarer til energetiske minima sammenlignet med de formørkede konformationer (vinkler på 0º og 120º), men de er ikke de mest stabile konformationer, da der er en anden, hvor de er længere væk.
Anti konformation
Når den dihedriske vinkel er 180º, er begge voluminøse grupper så langt fra hinanden som muligt og indtager modsatte positioner i forhold til hinanden. Dette er den mest stabile konformer og kaldes antikonformationen.
Konformatorerne af cyclohexan
Cyklerne har ikke fuld rotationsfrihed på grund af tilstedeværelsen af en lukket kulstofkæde. De har dog en vis rotationsfrihed, som giver dem mulighed for at antage forskellige stabile konformationer. I tilfælde af 6-carbon cyklusser (cyclohexan og substituerede cyclohexaner) er der et par konformationer, der er meget mere stabile end alle de andre, og svarer til de stabile konformationer af lineære alkaner.
Sadlens konformation
Stolens konformation er den mest stabile af alle 6-carbon ring konformationerne. Ser man på Newman-projektionen langs den “flade” del af stolen, kan det ses, at denne konformation ligner Gauche-konformationen af lineære alkaner, der danner vinkler på ca. 60º.
Når en cyclohexan antager stolens konformation, ligger både carboner og hydrogener så langt fra hinanden som muligt. Der er to mulige stolekonformationer, hvor alternativt 6 hydrogenatomer eller substituentgrupper forbliver i aksiale positioner (på linje med symmetriaksen for cyklussen, der passerer gennem dens centrum), mens de andre 6 forbliver i ækvatoriale positioner og peger væk fra cyklus. Disse er de foretrukne positioner for de store substituenter, hvor de er til stede.
Den snoede bådbygning
Dette er en anden relativt stabil konformation, der svarer til en deformeret Gauche-konformation, hvor carbonatomerne ikke er formørket, men heller ikke i Gauche-position. Dette får ringen til at dreje i en af to mulige retninger.
Af indlysende grunde kan en 6-carbon-ring ikke antage en antikonformation mellem sine carboner uden at bryde kredsløbets bindinger.
Referencer
http://www.ehu.eus/biomoleculas/moleculas/confor.htm
