Diastereomeeri

Stereokemiassa toistensa diastereomeerejä ovat kaikki molekyylien stereoisomeerit, jotka eivät ole toistensa enantiomeerejä eli peilikuvaisomeerejä. Diastereomeriaa on esimerkiksi aineilla, joissa useampi kuin yksi kiraliakeskus. Diastereomeerejä ovat kuitenkin myös molekyylien erilaiset konformeerit eli tietyt konformaatiot.^[1] Konformeereillä ei välttämättä ole kiraliakeskusta.

Kahdella toistensa diastereomeerillä on yleensä erilaiset fyysiset ominaisuudet (kiehumispisteet, poolisuus jne.) ja myös niiden reaktiivisuus voi olla erilainen, toisin kuin enantiomeereillä, joiden fyysiset ominaisuudet ovat samanlaiset (lukuun ottamatta optista aktiivisuutta).^[1] Tästä syystä diastereomeerien erottaminen toisistaan rasemaatista esimerkiksi kromatografialla on usein helppoa. Asia on toisin enantiomeerien kohdalla, joiden kromatografinen erottelu yleensä vaatii ensin enantiomeerien reagointia jonkin yksittäisen eli enantiopuhtaan stereoisomeerin kanssa.^[2] Diastereomeeristen konformeerien erottelu voi kuitenkin olla mahdotonta.

Diastereomeria voidaan karkeasti jakaa kiraliakeskuksiin, kaksoissidoksiin ja konformeereihin pohjautuviin diastereomerian muotoihin.

Kiraliakeskukset

Toistensa diastereomeerit voivat erota yhden tai useamman kiraliakeskusten osalta. Poikkeuksia ovat mesoyhdisteet, joiden mahdollisista diastereomeeristä osa on oikeasti identtisiä, eivätkä ne siten ole diastereomeerejä.^[1]

Jos jätetään mahdollinen konformeria huomiotta, on 2 kiraliakeskusta omaavalla ja vain yksöissidoksia sisältävällä molekyylillä enintään 4 stereoisomeeriä. Näistä 2 ovat toistensa enantiomeerejä ja loput 2 ovat diastereomeerejä. Esimerkiksi treoniinilla on 2 kiraliakeskusta, joten sillä on 4 erilaista stereoisomeeriä: isomeeriparit (2R,3R) ja (2S,3S) ovat toistensa enantiomeerejä kuten ovat myös (2R,3S) ja (2S,3R). Muut isomeeriparit kuten (2S,3S) ja (2R,3S) ovat toistensa diastereomeerejä.

Kaikki treoniinin kiraliakeskuksista johtuvat stereoisomeerit.

Muita kiraliakeskuksista riippuvan diastereomerian mahdollisia ilmenemismuotoja ovat muun muassa (lista ei ole täydellinen)

• anomeerit – vain hemiasetaalien, glykosidien ja muiden sokereiden tietynlainen diastereoisomerian muoto.^[1]
• epimeerit – kaksi tai useamman kiraliakeskuksen omaavat aineet, jotka eroavat keskenään ainoastaan yhdestä tetraedrisestä kiraliakeskuksesta.^[1]
• endo-ekso-syn-anti -isomeerit.^[1]

cis/trans ja E/Z

Pääartikkelit: Cis-trans-isomeria ja E,Z-isomeria

cis-trans-Isomeerit ja E, Z -isomeerit ovat diastereomeerejä. Näitä isomerian muotoja ilmentävissä molekyyleissä on kaksoissidoksia, jotka voidaan luokitella tietyin ehdoin joko cis- tai trans -sidoksiksi, tai E- tai Z-sidoksiksi.^[1]

Lisäksi cis-trans-isomerian käsite pätee myös muun muassa oktaedrisiin ja tasoneliömäisiin kompleksiyhdisteisiin, joissa ei aina ole rakenteissaan kaksoissidoksia.^[1]

Konformeerit

Pääartikkeli: Konformaatio

Butaanin (esitetty Newman-projektiona) keskimmäisen yksöissidoksen kiertyminen johtaa lähinnä steeristen ja hyperkonjugaatiovaikutusten vuoksi kohdakkaisissa konformaatioissa C ja D potentiaalienergian (E) kasvuun. Siksi butaani on suurimman osan ajasta matalaenergisisissä konformaatioissa A ja B.^[2] A ja B ovat paikallisessa energiaminimissä ja siten toistensa konformeerejä ja tarkemmin ottaen rotameerejä.^[1]

Konformeerillä on tietty konformaatio, jossa molekyylin potentiaalienergia on selkeästi tunnistettavassa paikallisessa energiaminimissä. Molekyylit, jotka ovat toistensa konformeerejä, eivät eroa toisistaan konfiguraatioiltaan eli kolmiulotteisilta järjestyksiltään. Konfiguraation muuntuminen yhdestä toiseksi vaatii kemiallisten sidosten rikkoutumista.^[1]

Hienojakoisempia konformeerien luokitteluita ovat muun muassa (lista ei ole täydellinen)

• rengaskonformaatiot – esimerkiksi sykloheksaanin tuoli-vene -konformeria.
• rotameerit – yhden yksöissidoksen kiertymisen aiheuttama konformeria.^[1] Esimerkki: butaani.
  • atropisomeerit – yksöissidoksen kiertyminen on rajoittunutta esimerkiksi steeristen esteiden vuoksi. Tämä estää konformeerien muuntumisen toisikseen, jolloin konformeerit esiintyvät eri yhdisteinä, jotka voidaan erottaa toisistaan.^[1] Esimerkki: BINAP.
• laskostuminen – sanaa käytetään tavasta, jolla proteiinit ovat muodostaneet sekundääri- ja tertiäärirakenteensa.^[3]
• akamptisomeria – 2018 löydetty diastereoisomerian muoto.^[4][5] Tämä ei kuitenkaan ole IUPAC:n tunnistama termi.