Configuratie (scheikunde)

De configuratie van een molecuul of de moleculaire configuratie is de karakteristieke ruimtelijke rangschikking van de atomen in dat molecuul. Deze rangschikking geldt alleen als de molecuuldelen een vaste positie ten opzichte van elkaar hebben die niet kan worden veranderd dan door het verbreken van een binding tussen twee atomen. Het alleen draaien om een enkelvoudige binding wordt niet als een aanpassing van de configuratie beschouwd, maar wordt conformatieverschil genoemd.

Moleculen die dezelfde atomaire opbouw hebben, maar een verschil vertonen in ruimtelijke structuur, dat niet is op te heffen door draaiing rond enkelvoudige bindingen, worden configuratie-isomeren genoemd. Configuratie-isomeren zijn een vorm van stereo-isomeren en kunnen worden opgedeeld in cis-trans-isomeren met een dubbele binding of ringen, spiegelsymmetrisch enantiomeren en diastereomeren die niet spiegelsymmetrisch zijn.

De configuratie kan van invloed zijn op eenvoudige fysische eigenschappen zoals het kookpunt en de oplosbaarheid, met name bij cis-trans-isomeren. Andere isomeren kunnen alleen door middel van polarisatie van elkaar worden onderscheiden. Scheiden van deze isomeren kan dan alleen met behulp van andere asymmetrische stoffen, die verschillend inwerken op de ene vorm en op de andere vorm.

Verschillen in configuratie zijn terug te vinden in de naam van het molecuul. Afhankelijk van het soort molecuul en de configuratievorm kan het onderscheid worden gemaakt door middel van

• cis trans bij cis-trans-isomeren
• + en − om aan te geven of een stof links- of rechtsdraaiende invloed op gepolariseerd licht heeft
• D, dextro, rechts en L, laevo, links bij suikers en aminozuren, de structuur wordt gerelateerd aan D- en L-glyceraldehyde
• R, rectus, rechts en S, sinister, links om de absolute configuratie te bepalen op basis van prioriteit van de molecuuldelen die aan het asymmetrisch atoom zitten.

Op basis van waarnemingen is rond 1850 vastgesteld dat er verbindingen bestonden die alleen in de richting van elkaar verschilden waarin het polarisatievlak van gepolariseerd licht wordt gedraaid. Alle andere fysische en chemische eigenschappen zijn hetzelfde. Wijnsteenzuur is hier een bekend voorbeeld van. Bij gebrek aan mogelijkheden om de twee verbindingen op een andere manier te onderscheiden werd de draairichting opgenomen in de naam: "+" en "−".

Van 't Hoff heeft in 1874 de relatie gelegd tussen optische activiteit en de ruimtelijke structuur van een molecuul, maar hij was niet in staat om de waargenomen draairichting te koppelen aan een van de twee configuraties.

Met het voortschrijden van de synthetische mogelijkheden werd het in de loop van de laatste helft van de 19e eeuw mogelijk het verband van de configuratie van moleculen duidelijk en werd het mogelijk binnen één molecuul de onderlinge relatie van bijvoorbeeld OH−groepen te bepalen. Veel voorkomende suikers werden op die manier gekoppeld aan de "+" en "−" van glyceraldehyde. Omdat de draairichting van gepolariseerd licht de resultante is van een aantal effecten kan niet worden gesteld dat alle suikers die structureel met "+"-glyceraldehyde samenhangen ook een positieve draairichting vertonen, werden de aanduidingen "D" en "L" voor verbonden aan "+" en "−"-glyceraldehyde aan de suikernaam toegevoegd.

Het werd pas in de tijd van de röntgendiffractie mogelijk de absolute configuratie van "+"- en "-"-glyceraldehyde te bepalen, waarmee het mogelijk werd de absolute structuur in de naam vast te leggen met de R/S-aanduiding.