Stereoelektroniikka

Stereoelektroniikka koskee orgaanisessa kemiassa elektronien jakautumista molekyylien sisällä ja sen stereokemiallisia vaikutuksia. Aaltofunktioiden muodosta voi ennustaa sen, miten ja erityisesti missä asennossa (konformaatiossa) molekyyli reagoi. Yksinkertaiset ideaalitapaukset riittävät usein, mutta tarkkaan laskentaan kvanttimekaniikkaa käyttäen tarvitaan paljon tietokonetehoa.

Stereokemia muuttuu tai pysyy usein stereokemian takia. (Muita syitä ovat steerinen vaikutus ja epimerisaatio.) Esimerkiksi bimolekyläärisessä substituutioreaktiossa havaitaan, että stereokemia kääntyy täsmälleen toisin päin: vasenkätisestä tulee oikeakätinen ja toisin päin. Syy on siinä, että katkeavan sidoksen hajottava orbitaali on vastakkaisessa suunnassa sidoksen suhteen. Kun sidos katkeaa, se tapahtuu lisäämällä nukleofiili hajottavalla orbitaalille.

Hyperkonjugaatio on ilmiö, jossa jotkin elektronit, kuten sidosten elektronit tai vapaat elektroniparit luovuttavat elektronitiheyttä toisen sidoksen hajottavalle orbitaalille. Tämä heikentää sidosta, mutta myös tekee molekyylin vakaammaksi. Koska sekä sidoksilla että niiden hajottavilla orbitaaleilla on avaruudellinen suunta, hyperkonjugoitunut konformaatio on vakaampi (alemman energian) muoto.

Esimerkiksi anomeerinen efekti johtuu stereoelektroniikasta: substituenttien hajottava orbitaali vuorovaikuttaa elektroneja luovuttavan happiatomin vapaiden elektroniparien kanssa. Esimerkiksi pyranoosisokerimolekyyli on siksi siinä konformaatiossa, jossa renkaassa olevan hapen vapaat elektroniparit ja viereinen substituentti ovat samassa linjassa. Tämä siitäkin huolimatta, että tämä konformaatio on jännittynyt.

Erilaisten diastereomeerien erilainen reaktiivisuus selittyy stereoelektroniikalla ja steerisillä vaikutuksilla.

Katso myös
Orgaaninen kemia
Stereokemia

Orgaaninen kemia