H2 organische

# Stereochemie en soorten isomerie Dit onderwerp introduceert de concepten van stereochemie, waarbij de driedimensionale rangschikking van atomen in moleculen centraal staat, en verkent de verschillende soorten isomerie die hieruit voortvloeien [1](#page=1). ### 1.1 De ruimtelijke verdeling van substituenten De ruimtelijke verdeling van substituenten rond koolstofatomen, met name $sp^3$-gehybridiseerde koolstofatomen, kan leiden tot stereoisomerie. Een $sp^3$-koolstofatoom kan stereogeen zijn als het verbonden is met vier verschillende substituenten. Twee onderscheidbare ruimtelijke verdelingen rond een stereogeen koolstofatoom vormen stereo-isomeren die niet met elkaar tot overlap gebracht kunnen worden [2](#page=2) [6](#page=6). #### 1.1.1 Stereogeen koolstofatoom Een koolstofatoom is stereogeen, ook wel een asymmetrisch koolstofatoom genoemd, indien het verbonden is met vier verschillende groepen of atomen. De aanwezigheid van een stereogeen koolstofatoom is gekoppeld aan de afwezigheid van een inwendig spiegelvlak doorheen dit koolstofatoom. Enkel $sp^3$-koolstofatomen kunnen stereogeen zijn. Wanneer twee identieke substituenten aan een koolstofatoom gebonden zijn, kan dit koolstofatoom niet stereogeen zijn [6](#page=6) [7](#page=7). #### 1.1.2 Enantiomerie Stereo-isomeren die zich tot elkaar verhouden als spiegelbeeld en niet tot dekking gebracht kunnen worden, worden enantiomeren genoemd. Bij organische verbindingen met één stereogeen koolstofatoom verhouden de stereo-isomeren zich als beeld en spiegelbeeld en vormen ze steeds een enantiomeer paar [3](#page=3) [4](#page=4). > **Tip:** Enantiomeren hebben identieke fysische eigenschappen zoals dichtheid, smeltpunt, kookpunt en oplosbaarheid, maar interageren verschillend met gepolariseerd licht [7](#page=7). ### 1.2 Optische activiteit Chirale moleculen, die enantiomeren hebben, kunnen de polarisatierichting van vlak gepolariseerd licht draaien. Achirale moleculen daarentegen veroorzaken geen netto draaiing, aangezien de effecten worden uitgemiddeld [7](#page=7) [8](#page=8). * **Gepolariseerd licht:** Normaal licht heeft elektrische veldvectoren die in alle mogelijke vlakken georiënteerd zijn. Vlak gepolariseerd licht heeft deze vectoren in één enkel vlak [8](#page=8). * **Polarimeter:** De draaiing van gepolariseerd licht wordt gemeten met een polarimeter. De mate van draaiing is afhankelijk van het type molecule, de concentratie en de lengte van de meetcel, en wordt gekarakteriseerd door de specifieke rotatie [8](#page=8). ### 1.3 Weergave van stereoisomeren #### 1.3.1 Fisher projectie De Fisher projectie is een geschikte manier om stereoisomeren weer te geven, met name voor niet-cyclische verbindingen die niet te complex zijn en waarbij de aandacht op één stereogeen centrum gevestigd moet worden [11](#page=11) [9](#page=9). * **Opstelling:** De koolstofketen wordt verticaal geplaatst, met de carboxylgroep bovenaan. Horizontale lijnen stellen bindingen voor die naar voren wijzen, en verticale lijnen stellen bindingen voor die naar achter wijzen, onder een hoek van 90° ten opzichte van elkaar. Het centrale koolstofatoom wordt niet getekend [9](#page=9). * **Eigenschappen:** * Het verwisselen van twee substituenten leidt tot het enantiomeer [10](#page=10). * Het tweemaal verwisselen van willekeurige substituenten leidt tot het oorspronkelijke stereoisomeer [10](#page=10). * Fisher projecties mogen in het vlak enkel over 180° gedraaid worden zonder de configuratie te veranderen [11](#page=11). * Wordt typisch gebruikt voor suikers en aminozuren [11](#page=11). > **Voorbeeld:** Bij het opstellen van Fisher-projecties voor melkzuur, wordt de koolstofketen verticaal geplaatst met de carboxylgroep bovenaan [9](#page=9). #### 1.3.2 R,S-nomenclatuur (Cahn-Ingold-Prelog) De R,S-nomenclatuur, volgens IUPAC, is de meest geschikte en ondubbelzinnige manier om stereoisomeren te benoemen [12](#page=12). * **Rangschikken van substituenten:** De vier substituenten op het stereogene koolstofatoom worden gerangschikt op basis van prioriteit [13](#page=13). 1. De atomen die rechtstreeks aan het stereogene koolstofatoom gebonden zijn, worden gerangschikt volgens afnemend atoomgetal. Het atoom met het hoogste atoomgetal krijgt rangnummer 1, en die met het laagste rangnummer 4 [14](#page=14). 2. Indien de eerste atomen identiek zijn, worden de volgende atomen in de keten vergeleken [15](#page=15). * Prioriteitsvolgorde: $I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H$ [14](#page=14). * Een dubbele binding telt als twee atomen van die soort, een drievoudige binding als drie [15](#page=15). * **Bepalen van R of S configuratie:** 1. Maak een ruimtelijke voorstelling van het molecuul. 2. Oriënteer het molecuul zodanig dat de substituent met de laagste prioriteit (rangnummer 4) naar achter wijst [13](#page=13). 3. Bepaal de zin van de rotatie wanneer de substituenten 1, 2 en 3 in volgorde van dalende prioriteit met elkaar verbonden worden [14](#page=14). * **Wijzerzin:** R-vorm (rechtsdraaiend) [14](#page=14). * **Tegenwijzerzin:** S-vorm (linksdraaiend) [14](#page=14). > **Voorbeeld:** Bij butaan-2-thiol ($CH_3CH(SH)CH_2CH_3$) wordt de prioriteit bepaald door de atomen direct gebonden aan het $sp^3$-koolstofatoom: S (rang 1), C (van de ethylgroep, rang 2), C (van de methylgroep, rang 3), H (rang 4). Als men de R,S-configuratie bepaalt, verkrijgt men de benaming $(S)$-butaan-2-thiol [12](#page=12) [15](#page=15). #### 1.3.3 D/L-nomenclatuur De D/L-nomenclatuur is een verouderde methode die nog steeds in gebruik is voor suikers en aminozuren, gebaseerd op de configuratie van glyceraldehyde [12](#page=12). ### 1.4 Organische verbindingen met meer dan één stereogeen koolstofatoom Voor $n$ stereogene koolstofatomen kunnen er theoretisch $2^n$ stereoisomeren bestaan [17](#page=17). > **Voorbeeld:** 2-chloor-3,4-dihydroxybutanal heeft meerdere stereogene koolstofatomen, wat leidt tot een groter aantal stereoisomeren. Bij cyclische verbindingen zoals 1,3-dichloorcyclohexaan kunnen interacties tussen de substituenten de mogelijke isomeren beïnvloeden [17](#page=17). --- # Enantiomerie en diastereomerie Dit gedeelte behandelt de specifieke relaties tussen stereo-isomeren, met name enantiomerie en diastereomerie, en de concepten van chirale en achirale moleculen. ## 2. Enantiomerie en diastereomerie Stereo-isomeren zijn verbindingen met dezelfde molecuulformule en dezelfde connectiviteit van atomen, maar met een verschillende ruimtelijke ordening van deze atomen. Binnen deze categorie onderscheiden we twee belangrijke relaties: enantiomerie en diastereomerie [18](#page=18). ### 2.1 Chirale en achirale moleculen #### 2.1.1 Chirale moleculen Een voorwerp, inclusief een molecuul, is **chiraal** als het spiegelbeeld ervan niet door rotatie en translatie op het oorspronkelijke voorwerp kan worden gelegd. Met andere woorden, het spiegelbeeld en het oorspronkelijke voorwerp vormen een enantiomeer paar. Chirale moleculen zijn dus niet superponeerbaar met hun spiegelbeeld [20](#page=20). > **Tip:** Chirality is een fundamentele eigenschap die je vaak terugziet in de natuur, zoals bij onze handen die elkaars spiegelbeeld zijn maar niet over elkaar passen [20](#page=20) [21](#page=21). #### 2.1.2 Achirale moleculen Een molecuul is **achiraal** als het een spiegelvlak bevat. Dit betekent dat het spiegelbeeld van het molecuul wel op het oorspronkelijke molecuul kan worden gelegd door middel van rotatie en translatie. Een voorbeeld van een achiraal molecuul is gegeven met een waterstofatoom, fluoratoom en chlooratoom gebonden aan hetzelfde koolstofatoom, waarbij de overige substituenten symmetrisch zijn [21](#page=21). > **Tip:** De aanwezigheid van een spiegelvlak is een indicator voor achiraliteit. Als een molecuul een spiegelvlak heeft, is het achiraal. ### 2.2 Enantiomerie Enantiomeren zijn stereo-isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn en die niet superponeerbaar zijn. Als een molecuul meer dan één stereogeen koolstofatoom bevat, is de kans groot dat er enantiomerie optreedt [18](#page=18) [20](#page=20). #### 2.2.1 Kenmerken van enantiomeren * **Identieke fysische eigenschappen** (behalve optische activiteit): Kookpunten, smeltpunten, oplosbaarheid in achirale oplosmiddelen en spectrale gegevens (zoals IR en NMR) zijn identiek voor enantiomeren [22](#page=22). * **Interactie met achirale reagentia**: Enantiomeren reageren identiek met achirale reagentia. Dit betekent dat als je een racemisch mengsel (een 1:1 mengsel van twee enantiomeren) laat reageren met een achiraal reagens, beide enantiomeren hetzelfde reageren en het mengsel enantiomeer blijft [22](#page=22) [23](#page=23). * **Interactie met chirale reagentia**: Enantiomeren reageren verschillend met chirale reagentia. Dit leidt tot de vorming van diastereomeren (zie verder) [23](#page=23). > **Voorbeeld:** De interactie van onze handen met een beker (achiraal voorwerp) is identiek voor zowel de linker- als de rechterhand. Elk enantiomeer van een chiraal molecuul interageert op dezelfde manier met een achiraal voorwerp of omgeving [21](#page=21). #### 2.2.2 Optische activiteit Chirale moleculen hebben de eigenschap om gepolariseerd licht te draaien. De ene enantiomeer draait het licht in één richting (dextrorotatory, aangeduid met (+) of R) en de andere enantiomeer draait het licht in de tegenovergestelde richting (levorotatory, aangeduid met (-) of S). Een 50:50 mengsel van twee enantiomeren, een racemisch mengsel, is optisch inactief omdat de rotaties van de twee enantiomeren elkaar opheffen [22](#page=22). ### 2.3 Diastereomerie Diastereomeren zijn stereo-isomeren die **geen** spiegelbeeld van elkaar zijn. Dit treedt op wanneer een molecuul twee of meer stereogene centra heeft, en de configuratie van de stereogene centra niet voor alle centra omgedraaid is ten opzichte van elkaar [18](#page=18). > **Tip:** Diastereomeren zijn "niet-beeld en spiegelbeeld" paren, in tegenstelling tot enantiomeren die "beeld en spiegelbeeld" paren zijn. #### 2.3.1 Kenmerken van diastereomeren * **Verschillende fysische eigenschappen**: Diastereomeren hebben verschillende smeltpunten, kookpunten, oplosbaarheden, en kunnen ook verschillende spectrale gegevens hebben. Dit komt doordat hun moleculaire vormen en dus hun intermoleculaire krachten van elkaar verschillen [20](#page=20). * **Interactie met chirale en achirale reagentia**: Diastereomeren reageren verschillend met zowel chirale als achirale reagentia. Zelfs met een achiraal voorwerp of omgeving zullen diastereomeren verschillend interageren [23](#page=23). > **Voorbeeld:** Twee moleculen die diastereomeren zijn, zullen verschillend reageren, zelfs met een achiraal reagens. Dit principe wordt benut bij de scheiding van enantiomeren, door ze eerst om te zetten in diastereomeren met een chiraal reagens. #### 2.3.2 Meso-verbindingen Een bijzonder geval dat verband houdt met diastereomerie is de meso-verbinding. Een meso-verbinding is een molecuul dat stereogene centra bevat, maar toch achiraal is omdat het een inwendig spiegelvlak heeft dat de chiraliteit opheft. Dit betekent dat het spiegelbeeld van een meso-verbinding identiek is aan de oorspronkelijke verbinding. De twee paren van enantiomeren die ontstaan bij bijvoorbeeld wijnsteenzuur zijn (2R,3R)/(2S,3S) en (2R,3S)/(2S,3R). Het (2R,3S) en (2S,3R) paar zijn in feite meso-verbindingen omdat ze een inwendig spiegelvlak hebben [19](#page=19). > **Voorbeeld:** Wijnsteenzuur is een klassiek voorbeeld waarbij zowel enantiomeren als een meso-vorm voorkomen. De (2R,3R) en (2S,3S) configuraties vormen een enantiomeer paar, terwijl de (2R,3S) en (2S,3R) configuraties diastereomeren zijn ten opzichte van de eerste paar, maar de meso-vormen zelf identiek zijn door een inwendig spiegelvlak [19](#page=19). ### 2.4 De relatie tussen enantiomeren en diastereomeren met reagentia De interactie van een chiraal molecuul met andere moleculen hangt sterk af van de chiraliteit van het interactiepartner. * **Enantiomeren + achiraal reagens:** Beide enantiomeren reageren identiek met achirale reagentia. De uitkomst van de reactie is een mengsel van de twee enantiomeren, die identiek reageren [22](#page=22). * **Enantiomeren + chiraal reagens:** Beide enantiomeren reageren verschillend met een chiraal reagens. Het resultaat is een mengsel van diastereomeren, die verschillende fysische en chemische eigenschappen hebben. Dit is een belangrijke methode om enantiomeren van elkaar te scheiden [23](#page=23). * **Diastereomeren + chiraal/achiraal reagens:** Diastereomeren reageren altijd verschillend, zowel met chirale als met achirale reagentia. Dit is omdat diastereomeren intrinsiek verschillende moleculaire structuren en eigenschappen hebben [23](#page=23). --- # Nomenclatuur en scheiding van enantiomeren Dit onderwerp behandelt de verschillende manieren waarop stereoisomeren, specifiek enantiomeren, benoemd kunnen worden met de R/S-nomenclatuur en de methoden om deze van elkaar te scheiden, voornamelijk via de vorming van diastereomere zouten. ### 3.1 Nomenclatuur van stereoisomeren: de R/S-nomenclatuur De R/S-nomenclatuur, ontwikkeld door Cahn-Ingold-Prelog, is de enige geschikte nomenclatuur zonder ambiguïteit voor het benoemen van stereoisomeren. Hoewel de D/L-nomenclatuur nog in voege is voor suikers en aminozuren, is deze verouderd en gebaseerd op glyceraldehyde [12](#page=12). #### 3.1.1 Principes van de R/S-nomenclatuur De naamgeving van stereoisomeren volgens de R/S-methode omvat de volgende stappen: 1. **Rangschik de 4 substituenten op het stereogeen koolstofatoom:** De substituenten worden gerangschikt op basis van dalende prioriteit [13](#page=13). * **Regels voor rangschikken:** De atomen die rechtstreeks aan het stereogeen koolstofatoom gebonden zijn, worden gerangschikt volgens afnemend atoomgetal. Het atoom met het hoogste atoomgetal krijgt rangnummer 1, en degene met het laagste atoomgetal rangnummer 4 [14](#page=14). * **Voorbeeld van prioriteitsorde:** I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H [14](#page=14). * **Omgaan met gelijkheid:** Als de direct gebonden atomen gelijk zijn, wordt gekeken naar de atomen waaraan deze gebonden zijn, en zo verder langs de keten [15](#page=15). > **Voorbeeld:** Bij butaan-2-thiol (CH$_3$CH(SH)CH$_2$CH$_3$) zijn de direct gebonden atomen aan het stereogene koolstofatoom (C2): S, CH$_3$, CH$_2$CH$_3$, en H. De prioriteitsvolgorde is: S (hoogste atoomgetal) > CH$_2$CH$_3$ (C is gebonden aan 2 H en 1 C) > CH$_3$ (C is gebonden aan 3 H) > H (laagste atoomgetal). De rangschikking wordt dus: 1 (SH), 2 (CH$_2$CH$_3$), 3 (CH$_3$), 4 (H) [12](#page=12) [15](#page=15). 2. **Maak een ruimtelijke voorstelling en oriënteer:** Maak een ruimtelijke voorstelling van de moleculaire structuur. Vervolgens wordt de substituent met de laagste prioriteit (rangnummer 4) zo georiënteerd dat deze naar achter wijst [13](#page=13). 3. **Bepaal de zin van de rotatie:** Bepaal de zin van de rotatie wanneer de substituenten in volgorde van dalende prioriteit (1 > 2 > 3) met elkaar verbonden worden [14](#page=14). * **Wijzerzin:** De rotatie is met de klok mee (rechtsdraaiend) en de configuratie is R [14](#page=14). * **Tegenwijzerzin:** De rotatie is tegen de klok in (linksdraaiend) en de configuratie is S [14](#page=14). > **Tip:** Het is cruciaal om de laagste prioriteit correct naar achteren te projecteren om de R/S-configuratie correct te bepalen. Als deze naar voren wijst, is de bepaalde R/S-configuratie omgekeerd [4](#page=4). #### 3.1.2 Toepassing op complexere moleculen * **Moleculen met meerdere stereogene koolstofatomen:** Voor moleculen met $n$ stereogene koolstofatomen kunnen maximaal $2^n$ stereoisomeren bestaan. Elk stereogeen centrum krijgt individueel een R- of S-aanduiding [17](#page=17). * **Voorbeeld:** (1R of S?, 2R of S?)-1,3-dichloorcyclohexaan. Hier moeten de configuraties voor beide chloorsubstituenten (op positie 1 en 3) onafhankelijk bepaald worden [17](#page=17). * **Verbindingen met meerdere stereocenters en een specifieke ruimtelijke weergave:** Bij het bepalen van de configuratie van bijvoorbeeld (R)-2-broompropaanzuur, moet men eerst de prioriteiten van de substituenten (Br, COOH, CH$_3$, H) vaststellen en vervolgens de ruimtelijke ligging interpreteren. Voor (R)-tetrahydrofuran-2-ol is de bepaling van de prioriteiten (OH, O in de ring, CH$_2$CH$_2$ in de ring, H) essentieel [16](#page=16). ### 3.2 Scheiding van enantiomeren Enantiomeren hebben identieke fysische eigenschappen (smeltpunt, kookpunt, oplosbaarheid) en reageren op dezelfde manier met achirale reagentia, wat hun scheiding bemoeilijkt [24](#page=24). #### 3.2.1 Principe van scheiding via diastereomere zouten Het principe om enantiomeren te scheiden is gebaseerd op het omzetten van een enantiomeer paar in een diastereomeer paar door reactie met een chiraal reagens. Diastereomeren hebben verschillende fysische eigenschappen en kunnen daardoor gescheiden worden [24](#page=24). * **Reactie met een chirale base op een enantiomeer zuur:** Een veelgebruikte methode is de reactie van een racemaat (een 1:1 mengsel van twee enantiomeren) van een zuur met een zuivere chirale base. Dit resulteert in de vorming van twee verschillende zouten: * (R)-zuur + (R)-base $\rightarrow$ (R,R)-zout (diastereomeer) * (S)-zuur + (R)-base $\rightarrow$ (S,R)-zout (diastereomeer) Deze twee diastereomere zouten hebben verschillende oplosbaarheden en kunnen daardoor gescheiden worden, bijvoorbeeld door fractionele kristallisatie. Na scheiding kan het zuivere enantiomeer teruggewonnen worden door het zout te behandelen met een sterk achiraal zuur [24](#page=24). > **Voorbeeld:** Melkzuur bestaat als D-melkzuur en L-melkzuur. Door een racemaat van melkzuur te laten reageren met een chirale base, ontstaan twee diastereomere zouten die gescheiden kunnen worden. De chirale base wordt hierbij aangegeven als "(+) Base" [24](#page=24). * **Andere toepassingen:** Dit principe is ook toepasbaar op de scheiding van andere soorten chirale moleculen, zoals aminozuren of optisch actieve alcoholen, door geschikte chirale reagentia te kiezen [24](#page=24). > **Tip:** De keuze van de chirale hulpstof (base of zuur) is cruciaal voor een efficiënte scheiding. Idealiter vormt deze met de enantiomeren van het te scheiden product sterk contrasterende diastereomeren wat betreft hun fysische eigenschappen zoals oplosbaarheid. --- # Impact en toepassingen van chiraliteit Chiraliteit, de eigenschap van een molecuul om niet-superponeerbaar te zijn met zijn spiegelbeeld, heeft significante en diverse gevolgen in zowel de chemie als de natuurlijke wereld, met name in biologische systemen en farmaceutische toepassingen [21](#page=21) [22](#page=22). ### 4.1 Chiraal versus achiraal Een achiraal object of molecuul bezit een spiegelvlak, waardoor het wel superponeerbaar is met zijn spiegelbeeld. Chirale objecten en moleculen daarentegen missen een spiegelvlak, wat resulteert in twee niet-superponeerbare spiegelbeelden, enantiomeren genoemd [21](#page=21). ### 4.2 Interactie van chirale objecten en moleculen De interactie van chirale objecten hangt af van of het interactiepartner achiraal of chiraal is. #### 4.2.1 Interactie met achirale voorwerpen Chirale voorwerpen, zoals een hand, interageren identiek met achirale voorwerpen, zoals een beker. Dit betekent dat een linkerhand even goed op een beker past als een rechterhand. Op moleculair niveau reageren beide enantiomeren van een chiraal molecuul op dezelfde manier met een achiraal reagens of omgeving. Het geheel blijft in dit geval enantiomeer [21](#page=21) [22](#page=22). #### 4.2.2 Interactie met chirale voorwerpen De interactie van chirale voorwerpen met andere chirale voorwerpen is daarentegen verschillend. Een linkerhand past bijvoorbeeld niet in een linkerhandschoen op dezelfde manier als een rechterhand. Op moleculair niveau reageren de twee enantiomeren van een chiraal molecuul verschillend met een ander chiraal reagens of omgeving. Dit resulteert in de vorming van diastereomeren, die andere fysische en chemische eigenschappen hebben dan de oorspronkelijke enantiomeren [22](#page=22) [23](#page=23). > **Tip:** Het verschil in interactie tussen enantiomeren en chirale receptoren is cruciaal voor de biologische activiteit van moleculen, zoals medicijnen. ### 4.3 Effecten van chiraliteit in de chemie Chiraliteit beïnvloedt chemische reacties op verschillende manieren: * **Enantiomeren + achiraal reagens:** Beide enantiomeren reageren identiek, waardoor het reactieproduct een mengsel van de oorspronkelijke enantiomeren is (of een nieuwe racemaat) [22](#page=22). * **Enantiomeren + chiraal reagens:** Beide enantiomeren reageren verschillend met hetzelfde enantiomeer van het chiraal reagens, wat leidt tot de vorming van diastereomeren. Deze diastereomeren kunnen dan weer gescheiden worden op basis van hun verschillende fysische eigenschappen [23](#page=23). * **Diastereomeren + chiraal/achiraal reagens:** Diastereomeren reageren altijd verschillend, zelfs met een achiraal reagens of omgeving, omdat ze per definitie verschillende eigenschappen hebben [23](#page=23). ### 4.4 Gevolgen van chiraliteit op moleculair vlak en in de farmacie De impact van chiraliteit op moleculair vlak is bijzonder belangrijk in biologische systemen, waar receptoren en enzymen vaak zelf chiraal zijn [25](#page=25). * **Verschillende biologische effecten:** Omdat chirale moleculen verschillend interageren met chirale biologische receptoren, kunnen de twee enantiomeren van een medicijn sterk verschillende effecten hebben. Eén enantiomeer kan therapeutisch actief zijn, terwijl het andere enantiomeer inactief of zelfs schadelijk kan zijn [25](#page=25). * **Voorbeelden in de farmacie:** * **L-dopamine en D-dopamine:** Deze zijn beide enantiomeren. In de context van de medicatie voor Parkinson is L-dopa (na decarboxylatie) de actieve vorm [25](#page=25). * **S-ibuprofen en R-ibuprofen:** S-ibuprofen is het actieve enantiomeer dat werkt als ontstekingsremmer en pijnstiller. R-ibuprofen is grotendeels inactief en wordt mogelijk omgezet naar S-ibuprofen in het lichaam, of het kan als een ongewenst bijproduct worden beschouwd [25](#page=25). * **Thalidomide/Softenon:** Dit is een berucht voorbeeld waarbij één enantiomeer sedatief werkte en de andere ernstige geboorteafwijkingen veroorzaakte. Dit benadrukt het cruciale belang van het synthetiseren en toedienen van de juiste enantiomeer in de farmacie [26](#page=26). > **Uitleg:** Het onderscheid tussen enantiomeren is cruciaal voor de veiligheid en effectiviteit van medicijnen. Het toedienen van een racemaat (een 1:1 mengsel van beide enantiomeren) kan leiden tot onverwachte of ongewenste effecten als één enantiomeer de gewenste werking heeft en de ander niet, of zelfs schadelijk is. ### 4.5 Soorten isomerie gerelateerd aan chiraliteit Chiraliteit is nauw verbonden met verschillende vormen van isomerie: * **Enantiomerie:** Spiegelsymmetrische, niet-superponeerbare moleculen. * **Diastereomerie:** Stereoisomeren die geen spiegelbeelden van elkaar zijn. Dit omvat ook *cis-trans* isomerie, dat optreedt bij dubbele bindingen of cyclische structuren [26](#page=26). Chiraliteit is dus een fundamenteel concept dat de interacties, reactiviteit en biologische activiteit van moleculen diepgaand beïnvloedt [21](#page=21) [22](#page=22) [23](#page=23) [25](#page=25) [26](#page=26). --- # Cis-trans isomerie van alkenen Cis-trans isomerie bij alkenen is een specifiek type stereoisomerie waarbij moleculen met dezelfde brutoformule en connectiviteit toch verschillende ruimtelijke structuren hebben rondom de dubbele binding [27](#page=27). ### 5.1 Stereoisomerie en de dubbele binding Stereoisomerie omvat moleculen die dezelfde structuurformule hebben (de atomen zijn op dezelfde manier aan elkaar verbonden), maar een verschillende ruimtelijke rangschikking van hun atomen. Cis-trans isomerie is een vorm hiervan [26](#page=26) [27](#page=27). ### 5.2 Ruimtelijke structuur van alkenen De ruimtelijke structuur van alkenen wordt bepaald door de dubbele koolstof-koolstofbinding ($C=C$). In tegenstelling tot de vrije draaibaarheid rond een enkelvoudige koolstof-koolstofbinding ($C-C$), vereist rotatie rond een dubbele binding het verbreken van de $\pi$-binding. Dit proces kost een aanzienlijke hoeveelheid energie, namelijk $240$ kJ.mol$^{-1}$. Door deze beperkte draaibaarheid kunnen substituenten aan weerszijden van de dubbele binding een vaste positie innemen, wat leidt tot cis-trans isomerie [27](#page=27). ### 5.3 Cis- en trans-isomeren Bij alkenen met twee verschillende substituenten op elk koolstofatoom van de dubbele binding, kunnen er twee geometrische isomeren ontstaan: cis en trans [27](#page=27). * **Cis-isomeer:** De twee identieke of belangrijker geachte substituenten bevinden zich aan **dezelfde kant** van de dubbele binding [27](#page=27). > **Voorbeeld:** In but-2-een bevinden de twee methylgroepen zich aan dezelfde kant van de $C=C$ binding. > > ``` > CH3 > / > C=C > / \ > H CH3 > ``` > bron [27](#page=27): * **Trans-isomeer:** De twee identieke of belangrijker geachte substituenten bevinden zich aan **tegenovergestelde kanten** van de dubbele binding [27](#page=27). > **Voorbeeld:** In but-2-een bevinden de twee methylgroepen zich aan tegenovergestelde kanten van de $C=C$ binding. > > ``` > CH3 > / > C=C > / \ > CH3 H > ``` > bron [27](#page=27): Deze isomeren hebben dus verschillende ruimtelijke verdelingen van de atomen rond de dubbele binding [27](#page=27). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Stereochemie | Het onderdeel van de scheikunde dat zich bezighoudt met de driedimensionale structuur van moleculen en hoe deze structuur de fysische en chemische eigenschappen beïnvloedt. Het bestudeert de ruimtelijke rangschikking van atomen binnen moleculen. | | Isomerie | Het fenomeen waarbij twee of meer verbindingen dezelfde molecuulformule hebben maar verschillende structuren of ruimtelijke rangschikkingen van atomen, wat leidt tot verschillende eigenschappen. | | Stereo-isomeren | Moleculen die dezelfde molecuulformule en dezelfde connectiviteit van atomen hebben, maar verschillen in de ruimtelijke rangschikking van hun atomen. Ze kunnen niet door rotatie rond enkele bindingen in elkaar worden omgezet. | | Enantiomeren | Twee stereo-isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn en die niet op elkaar passen (niet-superponeerbaar). Ze ontstaan meestal door de aanwezigheid van een stereogeen centrum. | | Stereogeen koolstofatoom | Een koolstofatoom dat gebonden is aan vier verschillende substituenten. Dit type koolstofatoom is de meest voorkomende bron van chiraliteit in organische moleculen. | | Chiraal | Een molecuul of voorwerp is chiraal als het niet samenvallend is met zijn spiegelbeeld. Chirale moleculen hebben doorgaans een stereogeen centrum. | | Achiraal | Een molecuul of voorwerp is achiraal als het samenvallend is met zijn spiegelbeeld. Vaak is de aanwezigheid van een spiegelvlak een indicator van achiraliteit. | | Diastereomeren | Stereo-isomeren die geen spiegelbeeld van elkaar zijn. Ze komen voor in moleculen met meer dan één stereogeen centrum en hebben over het algemeen verschillende fysische en chemische eigenschappen. | | Fisherprojectie | Een tweedimensionale weergave van een driedimensionale organische molecuul met een stereogeen centrum. Horizontale lijnen vertegenwoordigen bindingen die naar de waarnemer wijzen, en verticale lijnen vertegenwoordigen bindingen die van de waarnemer af wijzen. | | Optische activiteit | Het vermogen van een chirale stof om het vlak van gepolariseerd licht te roteren. De mate en richting van deze rotatie zijn karakteristiek voor de specifieke enantiomeer. | | Polarisatie | Het proces waarbij lichtgolven, die normaal in alle richtingen oscilleren, worden gefilterd zodat hun elektrische veldvectoren slechts in één vlak oscilleren. | | Polarimeter | Een instrument dat wordt gebruikt om de optische rotatie van een monster te meten. Het meet de hoek waarmee het vlak van gepolariseerd licht wordt gedraaid door een oplossing van een chiraal molecuul. | | Racemaat (racemisch mengsel) | Een 1:1 mengsel van twee enantiomeren. Racemische mengsels zijn optisch inactief omdat de rotaties van de twee enantiomeren elkaar opheffen. | | Meso-vorm | Een stereoisomeer van een verbinding met meerdere stereogene centra die achiraal is door de aanwezigheid van een symmetrievlak dat de molecule in twee identieke, elkaars spiegelbeeld helften verdeelt. | | Cis-trans isomerie | Een vorm van diastereomerie die optreedt in cyclische verbindingen of alkenen wanneer er twee groepen aan dezelfde kant (cis) of aan tegenovergestelde zijden (trans) van het vlak van de ring of dubbele binding geplaatst zijn. | | IUPAC-nomenclatuur | De Internationale Unie voor Pure en Toegepaste Chemie (International Union of Pure and Applied Chemistry) stelt de gestandaardiseerde regels op voor de naamgeving van chemische stoffen, inclusief de R,S-nomenclatuur voor stereoisomeren. | | R,S-nomenclatuur | Een systeem voor het toekennen van configuraties aan stereogene centra, waarbij R (rectus) en S (sinister) worden toegekend op basis van de prioriteit van de substituenten en de richting van de rotatie. |