Stereoisomeri: enantiomeri, diastereoisomeri

Gli stereoisomeri sono molecole che hanno la stessa formula chimica e la stessa connettività, ma differiscono nel modo in cui i loro atomi sono disposti nello spazio
Gli stereoisomeri possono essere ulteriormente classificati in enantiomeri o diastereoisomeri. Possono essere divisi in stereoisomeri configurazionali e stereoisomeri conformazionali.

Gli stereoisomeri  configurazionali non possono essere resi sovrapponibili tramite alcuna rotazione attorno a legami singoli . Per renderli sovrapponibili, è necessaria una rotazione attorno a un doppio legame o una dissociazione di uno o più legami singoli, o entrambi. Poiché questi processi normalmente richiedono energia considerevole, solitamente non si verificano a una velocità misurabile a temperatura ambiente.

Gli stereoisomeri configurazionali possono normalmente essere isolati l’uno dall’altro e conservati essenzialmente indefinitamente a temperatura ambiente. Gli stereoisomeri conformazionali possono essere resi sovrapponibili tramite rotazioni attorno a legami singoli.

Enantiomeri

Gli enantiomeri o isomeri ottici sono molecole chirali che sono immagini speculari non sovrapponibili l’una dell’altra.
Gli enantiomeri, sebbene non sovrapponibili, come la mano destra e quella sinistra, hanno molte proprietà fisiche e chimiche identiche.

La chiralità  delle molecole enantiomeriche è causata dalla presenza di uno o più elementi di chiralità (asse di chiralità, piano di chiralità o centro di chiralità, ad esempio atomo di carbonio asimmetrico) nella loro struttura.

L’attività ottica degli enantiomeri sono determinati dalla loro configurazione assoluta , ovvero dalla disposizione spaziale degli atomi nella molecola. Contrariamente alla loro conformazione, la loro configurazione  non può essere modificata senza un cambiamento nella connettività degli atomi costituenti. La designazione della configurazione degli enantiomeri deve essere effettuata in conformità con le regole CIP dovute a dovute ai chimici  Robert Sidney Cahn, Christopher Kelk Ingold, and Vladimir Prelog

Le regole CIP consentono una descrizione distinta di ogni centro di chiralità in conformità con la nomenclatura IUPAC. Il principio di base è quello di ordinare le specie legate a un centro chirale in base ai loro numeri atomici e di ordinarli ordine dal più alto al ordine più basso. Se questo movimento è in senso orario, il centro di chiralità è indicato come “R”, altrimenti come “S”.

L’ enantiomero che ruota il piano in senso orario è indicato come (+) mentre l’altro è indicato come (-)

Le distanze di legame tra i corrispondenti atomi costituenti le molecole sono le stesse e quindi le specie enantiomeriche sono dette isometriche.
Presentano inoltre stesso punto di fusione e di ebollizione, densità, indice di rifrazione.
Hanno inoltre in comune una serie di proprietà spettrali e pertanto hanno gli stessi spettri U.V., I.R., N.M.R. e lo stesso spettro di massa.

Presentano anche le stesse proprietà termodinamiche, comportamento cromatografico, reattività con i reagenti achirali e velocità di reazione. La differenza tra due enantiomeri è che hanno un diverso potere ottico rotatorio

Un’analogia macroscopica è quella del piede destro e sinistro che sono chirali che si adattano allo stesso modo in uno di un paio di calzini che sono achirali.

Diastereoisomeri

I diastereoisomeri non sono l’uno l’immagine speculare dell’altro e hanno quindi la stessa formula molecolare e connettività fra gli atomi ma un orientamento diverso nello spazio, pur non essendo immagini speculari.

Diastereoisomeri sono gli isomeri cis-trans. L’ isomeria cis-trans si verifica quando tra due atomi, anche se non direttamente legati, esiste impedimento alla libera rotazione.  Se i sostituenti su ciascuno dei due atomi sono diversi, si hanno due configurazioni possibili; i due casi fondamentali in cui si ha questo tipo di isomeria sono costituiti da sistemi con doppi legami e da sistemi ciclici

Diastereomeri sono molecole che contengono centri chirali non sovrapponibili ma non sono immagini speculari. Possono essercene molti più di 2 a seconda del numero di stereocentri.

Contrariamente agli enantiomeri i diastereoisomeri hanno proprietà che possono essere totalmente differenti come solubilità, densità, punto di ebollizione e punto di fusione