Isomeri er et fænomen hvor to molekyler forskellige selvom de har samme molekylformel. Stereoisomeri er spejlbilledisomeri hvor to molekyler der har samme molekylformel kan være et spejlbilled af hinanden.

Hvis et molekyle omkring et C-atom har 4 forskellige grupper, siges det at have et asymmetrisk C-atom eller et stereocenter. Et molekyle har stereoisomeri hvis det har ét eller flere asymmetriske C-atomer. Man markerer ofte et asymmetrisk C-atom med en stjerne *.

Stoffer der har asymmetriske C-atomer kaldes for chirale – ellers kaldes de for achirale.

Enantiomerer og diastereomerer

Hvis man har et molekyle med et eller flere asymmetriske C-atomer vil dette molekyle have flere stereoisomerer. Hvis man sammenligner to af stereoisomererne som et molekyle har og de er hinandens spejlbilleder siges de at være enantiomere, hvis de ikke er hinandens spejlbilleder siges de at være diastereomere.

Enantiomere har ikke nogen fysiske forskelle (smeltepunkt, kogepunkt, densitet osv.) – bortset fra at de drejer planpolariseret lys i hver sin retning. Diastereomere har også fysiske forskelle såsom smeltepunkt, kogepunkt, densitet osv. Det betyder at man kan ikke adskille enantiomere let. Som udgangspunkt kan dette kun lade sig gøre ved:

1. at lave en stereospecifik syntese der tilgodeser den ene enantiomer frem for den anden
2. at adskille de to enantiomere ved forskellige oprensningsmetoder, der alle sammen kræver at man benytter noget andet enantiomerisk rent – f.eks. enzymer og lign.

Navngivning af stereocentre – R & S systemet

R & S systemet er en navngivningsmetode hvor man kan navngive stoffer, så man navngivningsmæssigt kan adskille de forskellige stereoisomere. R står for rectus = højre og S står for sinister = venstre. For hvert asymmetrisk C-atom der er i et molekyle, skal der være en R/S-konfiguration. Man bestemmer R/S-konfigurationen for et asymmetrisk C-atom efter følgende metode:

1. Molekylet skal være tegnet, så to af bindingerne i centeret ligger i plan med papiret, en binding vender ind i papiret og en binding vender ud af papiret.
2. Nu findes prioriteringerne af bindingerne. Dette gør man ved at gå ét atom væk fra centeret ad gangen. Jo tungere atomet er, desto mere prioriterer den. Hvis to af grupperne har samme atom, går man endnu et trin ud. Igen jo tungere det samlede antal atomer er, desto mere prioriterer den. Således inddeler man de 4 grupper i prioriteringer 1,2,3 og 4.
3. Nu kigger man på de 3 grupper 1,2 og 3 og finder ud af om grupperne set i den rækkefølge gør  at man tæller højre rundt – Så er den i første omgang R – eller venstre om – så er den i første omgang S.
4. Til slut kigger man på gruppe 4 – hvis den vender indad er den R eller S værdi man har fundet korrekt – vender den udad skal man skifte konfiguration.

Man kan også rotere molekylet rundt for at finde den placering som gør det nemmest at finde konfigurationen.

Navngivning af stereocentre – + og – systemet

Man kan også navngive stereocenteret alt efter om centeret svinger det planpolariseret lys til højre – så er det + konfiguration – eller til venstre – så er det  – konfiguration.

Sammenligning mellem R/S og +/- system

R/S systemet navngiver efter konfiguration og +/- system navngiver efter optisk aktivitet. Der er ikke en sammenhæng mellem hvorvidt en R også er + eller omvendt. R kan sagtens være + i nogle molekyler og – i andre molekyler.

Antal stereoisomere

Det maksimale antal stereoisomere et molekyle har kan findes ved 2ⁿ reglen. Denne siger at et chiralt stof har maksimalt 2ⁿ stereoisomere. Eller mere nøjagtig, et chiralt stof har 2ⁿ stereoisomere fratrukket antallet af meso molekyler – se nedenunder.

Meso molekyler

Meso molekyler er achirale molekyler som har 2 eller flere asymmetriske C-atomer. Grunden til at de er achirale er at der kan tegnes et spejlplan direkte inde i molekylet og at dette gør at de to isomere man når frem til ikke bliver hinandens spejlbilleder, men blot bliver en rotation af hinanden.

Ovenstående to molekyler har to asymmetriske C-atomer – men er ikke et chiralt stof da de er en rotation af hinanden.

Cycliske molekyler og stereoisomeri

Ved cycliske molekyler kan der også være stereoisomeri efter samme princip. Her benytter man ofte cis-trans systemet til at navngive dem. Hvis to grupper vender til samme side af ringen kaldes det for cis, ellers kaldes det for trans. Igen kan der her også være meso molekyler, hvis der er et indre spejlplan.

Optisk aktivitet

Chirale stoffer er optisk aktive, dvs. de kan dreje planpolariseret lys i hver sin retning. Den optiske aktivitet kan måles ved et polarimeter. Ved dette polarimeter måles en rotation (observeret rotation) og denne kan så omdannes til en specifik rotation ved formlen:

Hvor observeret rotation er den rotation man måler på apperatet, længden er cellens længde for den celle man anvender i apperatet (typisk 1 dm = 10 cm). Koncentrationen er koncentrationen af det stof man kigger på.

Racemisk blanding

En racemisk blanding er en 1:1 blanding af to enantiomere. En sådan blanding vil ikke have nogen optisk aktivitet, da den ene halvdel drejer det planpolariseret lys med + og den anden gør med – – disse to ophæver hinanden. En racemisk blanding skrives ofte med (±) foran navnet.

Enzymer og enantiomere

Enzymer kan se forskel på forskellige enantiomere. Grunden til dette er at et aktivt site er indrettet netop så bindingerne skal vende den vej som det ene spejlbillede har. Ved det andet spejlbilled vender den vigtige binding måske udad.

Som ovenstående binding viser så opnås der en stærk binding ved den ene enantiomer fordi bindingerne vender den korrekte vej, mens der kun opnås en svag binding ved den anden enantiomer.

Derfor er det i lægemiddelindustrien særlig vigtigt at kunne fremstille enantiomerisk rene stoffer.

Resolution

En  resolution er når man adskiller en blanding i dens individuelle komponenter. Det er meget svært at lave resolution af enantiomerer – en måde at gøre det på er ved enzymatisk katalyse hvor man kan omdanne de chirale stoffer til noget der kan adskilles og så bagefter danne det tilbage igen.

Asymmetrisk syntese

Asymmetrisk syntese kalder man det når man syntetiserer et stof så den ene enantiomer har et større udbytte end den anden.

Sidst opdateret 30. maj 2023