Konformacioni izomerizam

Konformaciona izomerija je forma stereoizomerije u kojoj izomeri mogu preći jedan u drugi ekskluzivno putem rotacije oko jednostrukih veza. Takvi izomeri se generalno nazivaju konformacionim izomerima ili konformerima, i specifično rotamerima kad se razlikuju po rotaciji oko samo jedne veze. Konformacioni izomeri su razlikuju od drugih klasa stereoizomera kod kojih je za interkonverziju neohodno raskidanje i ponovno formiranje hemijskih veza. Rotaciona barijera je energija aktivacije koja je neohodna za interkonverziju rotamera.

Konformeri butana, prikazani u Njumanovoj projekciji.

Tipovi konformacionog izomerizma

Postojanje više od jedne konformacije, obično sa različitim energijama, je posledica rotacije oko hemijskih veza. Butan ima tri rotamera: dva gauche konformera, koji su enantiomerni i jedan anti konformer, kod koga su četiri ugljenična centra koplanarna. Tri konformacije sa diedralnim uglovima od 0°, 120° i 240° se ne smatraju rotamerima, nego tranzicionim sta++njima.

Primeri konformacionog izomerizma su:

1. Linearna konformacija alkana
2. Konformacija prstena
   • Konformacije cikloheksana sa konformerima stolice i kade.
   • Konformacije ugljenih hidrata
3. Atropizomerizam - usled ograničene rotacije oko veze, molekul može da bude hiralan.
4. Uvijanje molekula, pri čemu su neki oblici stabilni i funkcionalni, a drugi nisu.

Ravnotežna populacija konformera

Bolcmanova distribucija % konformera najniže energije u dve komponente sistema u ravnoteži na različitim temperaturama (stepeni Celzijusa, boja) i razlika energije u kcal/mol (x-osa

Populacija različitih konformera sledi Bolcmanovu distribuciju:

${\frac {N_{i}}{N_{total}}}={\frac {e^{-E_{rel}/RT}}{\sum _{k=1}^{N_{total}}e^{-E_{k}/RT}}}$

Na levoj strani je ravnotežni odnos broja konformera i i totalnog broja konformera. $E_{rel}$ je relativna energija i-tog konformera u odnosu na konformer minimalne energije. $E_{k}$ je relativna energija k-tog konformera u odnosu na konformer minimalne energije. R je molarna konstanta idealnog gasa (8.31 J/(mol·K)), i T je temperature u Kelvinima (K). Delilac na desnoj strani je particiona funkcija.