De stereochemische term diastereotoop verwijst naar de relatie tussen twee groepen in een molecuul die, als ze vervangen zouden worden, verbindingen zouden genereren die diastereomeren zijn. Diastereotopische groepen zijn vaak, maar niet altijd, identieke groepen die aan hetzelfde atoom vastzitten in een molecuul dat ten minste één chiraal centrum bevat.
Bij voorbeeld, de twee waterstofatomen van het CH2-gedeelte in (S)-2-bromobutaan zijn diastereotopisch. Vervanging van één waterstofatoom (blauw gekleurd) door een broomatoom levert (2S,3R)-2,3-dibrobutaan op. Vervanging van het andere waterstofatoom (rood gekleurd) door een broomatoom levert het diastereom (2S,3S)-2,3-dibrobutaan op.
 |
 |
 |
| (S)-2-bromobutaan | (2S,3R)-2,3-dibromobutane | (2S,3S)-2,3-dibroomobutaan |
In chirale moleculen die diastereotopische groepen bevatten, zoals in 2-broomobutaan, is er geen vereiste voor enantiomere of optische zuiverheid; ongeacht de verhouding zal elk enantiomeer bij substitutie van diastereotopische groepen enantiomere reeksen van diastereomeren voortbrengen (hoewel, zoals in het geval van substitutie door broom in 2-bromobutaan, meso-isomeren, strikt genomen, geen enantiomeer hebben).
Diastereotopische groepen zijn geen spiegelbeelden van elkaar over enig vlak. Zij zijn altijd verschillend, in om het even welk milieu, maar zijn misschien niet te onderscheiden. Bijvoorbeeld, beide paren CH2-hydrogenen in ethylfenylalaninaathydrochloride (PhCH2CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-) zijn diastereotoop en beide geven paren van verschillende 1H-NMR-signalen in DMSO-d6 op 300 MHz, maar in het vergelijkbare ethyl-2-nitrobutanoaat (CH3CH2CH(NO2)COOCH2CH3), geeft alleen de CH2-groep naast het chiraal centrum verschillende signalen van zijn twee hydrogenen met hetzelfde instrument in CDCl3. Dergelijke signalen zijn vaak complex door kleine verschillen in chemische verschuiving, overlap en een bijkomende sterke koppeling tussen geminale hydrogenen. Anderzijds geven de twee CH3 groepen van ipsenol, die drie bindingen verwijderd zijn van het chiraal centrum, afzonderlijke 1H doubletten op 300 MHz en afzonderlijke 13C-NMR signalen in CDCl3, maar de diastereotopische hydrogenen in ethylalaninaathydrochloride (CH3CH(NH3+)COOCH2CH3 Cl-), ook drie bindingen verwijderd van het chiraal centrum, vertonen nauwelijks te onderscheiden 1H-NMR signalen in DMSO-d6.
Diastereotopische groepen komen ook voor in achirale moleculen. Zo is elk van de twee CH2-hydrogenen in 3-pentanol (figuur 1) diastereotoop, aangezien de twee CH2-koolstoffen enantiotoop zijn. Substitutie van één van de vier CH2-hydrogenen creëert twee chirale centra tegelijk, en de twee mogelijke waterstofsubstitutieproducten bij één CH2-koolstof zullen diastereomeren zijn. Dit soort relatie is vaak gemakkelijker te detecteren in cyclische moleculen. Bijvoorbeeld, elk paar CH2-hydrogenen in cyclopentanol (figuur 2) is op dezelfde manier diastereotoop, en dit is gemakkelijk te onderscheiden omdat een van de hydrogenen in het paar cis zal zijn met de OH-groep (aan dezelfde kant van het ringvlak), terwijl de andere er trans mee zal zijn (aan de tegenovergestelde kant).
De term diastereotopisch wordt ook toegepast op identieke groepen die aan hetzelfde uiteinde van een alkeengedeelte vastzitten en die, als ze zouden worden vervangen, geometrische isomeren zouden genereren (ook vallend in de categorie van diastereomeren). Zo zijn de CH2-hydrogenen van propeen diastereotoop: de ene is cis met de CH3-groep, de andere trans met de CH3-groep, en vervanging van de een of de ander door CH3 zou cis- of trans-2-buteen opleveren.
Diastereotopiciteit is niet beperkt tot organische moleculen, noch tot groepen verbonden aan koolstof, noch tot moleculen met chirale tetrahedrale (sp3-gehybridiseerde) centra: bijvoorbeeld, het paar hydrogenen in elke CH2 of NH2 groep in tris(ethyleendiamine)chroom(III)-ion (Cr(en)33+), waar het metaalcentrum chiraal is, zijn diastereotopisch (figuur 2).
De termen enantiotopisch en diastereotopisch kunnen ook worden toegepast op de vlakken van planaire groepen (met name carbonylgroepen en alkeenmoleculen). Zie de Cahn-Ingold-Prelog voorrangsregel.