立体化学用語のジアステレオトピックとは、分子中の2つの基が入れ替わるとジアステレオマーとなる化合物の関係を意味します。
例えば、(S)-2-ブロモブタンにおけるCH2部分の2つの水素原子はジアステレオトピックである。 一方の水素原子(青色)を臭素原子に置き換えると、(2S,3R)-2,3-ジブロモブタンが生成する。 もう一方の水素原子(赤色)を臭素原子に置換すると、ジアステレオマーである(2S,3S)-2,3-ジブロモブタンが生成されます。
(S)-2-bromobutane | (2S.2S,3R)-2,3-dibromobutane | (2S,3S)-2,3-dibromobutane |
2-bromobutaneのようにジアステレオトピック基を含むキラル分子では、エナンチオマー純度や光学純度は必要ない。 その割合にかかわらず、各エナンチオマーはジアステレオトピック基の置換により、エナンチオマーのジアステレオマーセットを生成する(ただし、2-ブロモブタンの臭素による置換の場合のように、メソ異性体は厳密にはエナンチオマーをもたない)。
ジアステレオトピック基は、どの平面についても互いに鏡像ではありません。 どのような環境でも常に異なるが、区別がつかないこともある。 例えば、フェニルアラニン酸エチル塩酸塩 (PhCH2CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-) のCH2水素のペアは両方ともジアステレオトピックで、DMSO-d6、300 MHzで一対の異なる1H-NMR信号を与えますが、同様の2-ニトロブタン酸エチル (CH3CH2CH(NO2)COOCH2CH3) ではキラル中心の隣のCH2基だけがCDCl3でその2水素から同じ装置で異なる信号を与えています。 このようなシグナルは、化学シフトのわずかな違いや重なり、さらにジェミナル水素間の強いカップリングによって、しばしば複雑なものとなる。 一方、キラル中心から3結合離れたイプセノールの2つのCH3基は、300MHzで別々の1H ダブレットとCDCl3で別々の13C-NMR信号を与えるが、同じくキラル中心から3結合離れたアラニン酸エチル(CH3CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-)のジアステレオトピック水素はDMSO-d6でほとんど区別できる1H-NMR信号を示す。
アキラル分子にもジアステレオトピック基が存在する。 例えば、3-ペンタノール(図1)中のCH2水素のどの1つのペアも、2つのCH2炭素がエナンチオトピックであるため、ジアステレオトピックである。 4個のCH2水素のうちどれか1個を置換すると、一度に2個のキラル中心が生じ、任意の1個のCH2炭素における2個の水素置換生成物はジアステレオマーとなる。 このような関係は、環状分子ではしばしば検出が容易である。 例えば、シクロペンタノール(図2)のCH2水素のペアも同様にジアステレオトピックであり、これは、ペアの水素の1つがOH基に対してシス(環面の同じ側に)、他方がそれに対してトランス(反対側に)であることから容易に見分けがつく。
ジアステレオトピックという用語は、アルケン部分の同じ末端に付けられた同一の基にも適用され、もし置換されれば幾何異性体(これもジアステレオマーのカテゴリーに入る)が生成されるであろう。 したがって、プロペンのCH2水素はジアステレオトピックであり、一方はCH3基に対してシスであり、他方はそれに対してトランスであり、一方または他方をCH3と置換するとシスまたはトランス-2-ブテンが生成する。 キラル金属錯体中のジアステレオトピック水素。
ジアステレオトピック性は有機分子や炭素に結合した基、不斉四面体(sp3ハイブリッド化)中心を持つ分子に限らない。例えば、金属中心がキラルであるトリス(エチレンジアミン)クロム(III)イオン(Cr(en)33+)中の任意のCH2またはNH2基の水素の対は、ジアステレオトピックである(図2)。
エナンチオトピック、ジアステレオトピックという用語は、平面的な基(特にカルボニル基やアルケン部位)の面にも適用されることがある。 Cahn-Ingold-Prelog優先規則参照。