meso-verbinding en conformeren

[Autodidact1]

Dag allemaal

Waarom mag er gesteld worden dat als een conformeer van een verbinding een symmetrievlak heeft dat het molecule dan een meso-verbinding is, zelf als het conformeer in kwestie niet het meest stabiele conformeer is.

Als dit minder stabiele conformeer (met symmetrievlak) nu 1% en het meest stabiele conformeer ( zonder symmetrievlak) 99% voorkomt. Dan vind ik het vreemd om te zeggen dat het molecule een meso-verbinding is.

Ligt de rede louter bij experimentele bevindingen of iets anders?


Groetjes

Autodidact1

[Marko]

Een goede vraag!

Het is niet iets experimenteels, het gaat hier om een fundamentele theoretische eigenschap, maar die is wel gerelateerd aan dat wat je meet.

Bij een meso-verbinding is er altijd, per definitie, (minimaal) een conformeer met een inwendig spiegelvlak. Of dat conformeer het meest stabiele is, is een tweede. Meestal is dat niet het geval. Maar in die gevallen is er ook niet 1 conformatie met minimale energie, maar altijd 2, die elkaars spiegelbeeld zijn. Die conformeren zijn dan dus op zichzelf wel chiraal, maar komen altijd net zo vaak voor als hun spiegelbeeld. Je zou het kunnen beschouwen als een racemisch mengsel van conformeren, en dus zal een mesoverbinding niet optisch actief zijn.

Het verschil tussen een echt racemisch mengsel en een meso-verbinding, is dat bij een meso-verbinding de conformeren continu en razendsnel in elkaar worden omgezet, terwijl een racemisch mengsel chemisch stabiel is. Daar moet je echt bindingen breken en opnieuw vormen om de ene enantiomeer in de andere om te zetten.

En dát betekent in de praktijk het een en ander. Een racemisch mengsel kun je scheiden, bijvoorbeeld met chirale chromatografie, of door te derivatiseren met een chirale hulpstof. Of (als je geluk en geduld hebt) zoals Pasteur het deed, door met een pincet de verschillende kristallen te isoleren. Maar dat werkt alleen wanneer beide enantiomeren los van elkaar kristalliseren en de kristallen onderscheidbare vormen hebben, en dat is bijna nooit. Een mesoverbinding echter gedraagt zich op chemisch gebied als 1 en dezelfde stof. Je kunt de conformeren niet scheiden met chirale chromatografie, derivatiseren levert gewoon 1 product op, en kristallisatie ook.

Uiteraard zijn er uitzonderingen te verzinnen. Stel dat je mesoverbinding een ring is met "joekels" van substituenten eraan, waardoor de uitwisseling tussen de conformeren enorm langzaam verloopt, op een vergelijkbare tijdschaal als een chromatografie-experiment. Dan zou je deze conformeren, tijdelijk, van elkaar kunnen scheiden. Je zou de oplossingen kunnen opvangen en als je snel genoeg bent kunnen meten dat de ene conformeer een tegengestelde draaiingshoek geeft als de andere. Maar als je die oplossingen vervolgens laat staan, zullen de conformeren langzaam in elkaar omzetten totdat een evenwichts-situatie met even veel van elk is ontstaan.

[Autodidact1]

Bedankt voor je antwoord! Ik begrijp het helemaal.