Vokabular zur Stereochemie

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1 Vokabular zur tereochemie Zwei Moleküle mit gleicher ummenformel sind: deckungsgleich = identisch Isomere Konstitutionsisomere tereoisomere Enantiomere Diastereomere Konstitutionsisomere: Moleküle mit gleicher ummenformel aber unterschiedlicher Konnektivität der Atome. Als egioisomere bezeichnet man Konstitutionsisomere, die sich nur durch die Position funktioneller Gruppen unterscheiden. trukturisomere ist kein eindeutiger Begriff, daher nicht verwenden. Me Me N N Diastereomere: tereoisomere, die sich nicht wie Bild und piegelbild verhalten. Diese Definition ist unabhängig davon, ob das Molekül chiral ist Als Epimere bezeichnet man Diastereomere, die sich nur in einem von mehreren tereozentren (allg. stereogenen Elementen) unterscheiden. Dieser Begriff kommt aus der Kohlenhydratchemie. Enantiomere: Die Isomere verhalten sich wie Bild und piegelbild, sie sind enantiomorph. Nur von einem Molekül, das sich von seinem piegelbild unterscheidet, kann ein Enantiomer existieren. Diese Moleküle bezeichnet man als chiral. hiralität ist die Eigenschaft sich von seinem piegelbild zu unterscheiden. Diese Definition ist unabhängig von der Anwesenheit eines asymmetrischen Kohlenstoffs. hiralität ist direkt mit dem Begriff elicität verknüpft. 3 3 Keil/trich-chreibweise FIE-Projektion 3 3 L(+)-Milchsäure (-)-Milchsäure rganische hemie, Geyer

2 Die AN-INGLD-PELG-,-Nomenklatur für das asymmetrische -Atom. Festlegen der Priorität der ubstituenten. Aufstellen der Projektionsformel 3. Ermittlung der Drehrichtung (rechts oder links = oder ) Beispiel: Milchsäure 3 (am Beipiel der "L " nach FIE). Die Prioritäten der 4 Liganden werden nach der rdnungszahl im Periodensystem ermittelt: () / () / (3) 3 / (4). In der Projektion wird der ubstituent der niedrigsten Priorität (4) nach "hinten weggedreht". Die Anordnung der drei verbliebenen ubstituenten wird aus der tereoformel (oben) übernommen. Die Prioritäten der ubstituenten werden zugeordnet (Zahlen in Kreisen) Man führt eine Kreisbewegung vom ubstituenten höchster () über () nach (3) aus. Im hier vorliegenden Fall bewegt man sich dabei im Gegenuhrzeigersinn (links herum). Nach IP bedeutet: Uhrzeigersinn (rechts) = -Konfiguration Gegenuhrzeigersinn (links) = -Konfiguration Ergebnis am obigen Beispiel: Die L-Milchsäure hat die -Konfiguration. (Achtung: Die IP- Nomenklatur (,) hat nichts mit der D,L-Nomenklatur zu tun. Bestimmen ie z.b. die Konfiguration von L-ystein). rganische hemie, Geyer

3 Für zwei tereozentren ist die Zickzack- oder die ägebock-chreibweise sinnvoll. Zick-Zack ägebock: 3 meso Newman-Projektion (-Kette antiperiplanar, gestaffelt): Newman-Projektion (-Kette ekliptisch, Vorlage für die FIE-Projektion) Fischer-Projektion rganische hemie, Geyer 3

4 Das Erkennen von ymmetrieelementen ist der sicherste Weg zur Unterscheidung von tereoisomeren. Ein Molekül mit interner piegelebene (sigma) ist achiral. Dies gilt auch für Moleküle mit asymmetrischen Kohlenstoffen (meso-verbindungen: cis-,- Dibromcyclohexan und,3-dibrombernsteinsäure). Auch ein Inversionszentrum macht das Molekül achiral. Allgemein ist eine Drehspiegelachse ( n mit n =,,3...) Voraussetzung für Achiralität. piegelebenen Drehachsen Inversionszentrum Moleküle mit interner Drehachse ( ) als ymmetrieelement sind chiral. Grundgerüste mit zwei tereozentren: meso : meso = : Im oberen Fall existiert eine Mesoverbindung und ein Enantiomerenpaar, im unteren Fall zwei diastereomere Paare von Enatiomeren. Gilt ebenso für andere inggrößen. rganische hemie, Geyer 4

5 Diese Definition ist unabhängig von der Existenz eines asymmetrischen Kohlenstoffs, wie an folgenden Beispielen zu sehen ist. chirale Achse: Atropisomere ()-, -Dihydroxy-, binaphthol piroverbindungen Planare hiralität E-ycloocten lefine A B Man teilt die Doppelbindung in zwei älften F 3 Dann wird in jeder älfte der ubstituent mit der höheren Priorität ermittelt. l Die Priorität ist umso höher, je größer die rdnungszahl des an die DB gebundenen Atoms ist 3. A B tehen nun die jeweiligen ubstituenten höherer Priorität "trans" F 3 zueinander, handelt es sich um das E-Isomer, wie im Beispiel links. tehen sie "cis" zueinander, liegt das Z-Isomer vor. l l F 3 F l 3 E Z -Fluor--chlor-propen Prioritätsregeln: Das Atom mit der höheren rdnungs zahl hat die höhere Priorität. Bei Isotopen hat das schwerere die Priorität. Bei gleicher Priorität entscheidet man beim nächsten Atom usw. rganische hemie, Geyer 5

6 Im Bereich der Zucker und ähnlicher Naturstoffe (allg. Polyole und Asren) ist die D,L- Nomelnklatur weit verbreitet. aum-formel von D-Glycerinaldehyd Fischer-Projektion von D-Glycerinaldehyd. Das -Atom mit der höchsten xidationsstufe wird naoch oben geschrieben äure > Aldehyd, Keton > Alkohol. -Gruppe am vorletzten -Atom rechts: D-eihe, bzw. nach links : L-eihe. Projektionsregel gültig für jedes asymmetrisches -Atom Umsetzung der FIE-Projektion der Mannose in ein räumliches Molekülmodell: D-Glucose D-ibose aworth- Projektion Mills- Formel ier sieht man, wer sich räumlich nahe kommt für die Acetalisierung D oder L? ier stößt man an Grenzen Am besten ist jedoch die esseldarstellung Bei der Drehung einer FIE-Formel um 80 bleibt die chirale Information erhalten. Daher werden Mesoverbindungen in der FIE-Projektion leicht erkannt durch eine ymmetrieebene, welche die Nord-üdachse durchscheidet, z.b. Weinsäure: meso-weinsäure, beide Formeln sind identisch rganische hemie, Geyer 6