Konfigurationsisomerie (Stereoisomerie)

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1 Konfigurationsisomerie (Stereoisomerie) Komplexe, die dieselbe chemische Zusammensetzung (gleiche Summenformel) und Ladung, aber einen verschiedenen räumliche Anordnung (Konfiguration) der Atome haben, sind Stereoisomere. Man unterscheidet verschiedene Arten der Stereoisomerie (z.b. cis- und trans-isomerie; fac- und mer- Isomerie; optische Isomerie oder Spiegelbildisomerie)

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3 cis- und trans-isomerie bei quadratisch-planaren Komplexen vom Typ [MA 2 B 2 ] Bei Komplexen vom Typ [MA 2 B 2 ] kann cis-trans- Stereoisomerie auftreten!

4 cis- und trans-isomerie bei [PtCl 2 (NH 3 ) 2 ] 2+ Bei dem quadratisch-planaren Komplex [PtCl 2 (NH 3 ) 2 ] 2+ gibt es zwei mögliche geometrische Anordnungen der Liganden: cis-form (orange) trans-form (schwefelgelb) Bei der trans-form stehen die gleichen Liganden einander gegenüber, bei der cis-form sind die gleichen Liganden einander benachbart!

5 cis- und trans-isomerie bei [PtCl 2 (NH 3 ) 2 ] 2+ cis-[ptcl 2 (NH 3 ) 2 ] trans-[ptcl 2 (NH 3 ) 2 ]

6 cis- und trans-isomerie bei quadratisch-planaren Komplexen vom Typ [MA 2 B 2 ] cis-form trans-form

7 Optische Isomerie bei tetraedrischen Komplexen vom Typ [MABCD] Spiegelbild Bild Bei tetraedrischen Komplexen vom Typ [MABCD] gibt es optische Isomerie (Spiegelbildisomerie).

8 Optische Isomerie bei tetraedrischen Komplexen vom Typ [MABCD] Bei tetraedrischen Komplexen vom Typ [MA 4 ], [MA 3 B] und [MA 2 B 2 ] gibt es keine Isomere. Bei tetraedrischen Komplexen vom Typ [MABCD], also wenn alle vier Liganden unterschiedlich sind, gibt es zwei optische Isomere, die chemisch und physikalisch gleich sind, aber die Polarisationsebene polarisierten Lichtes in entgegengesetzte Richtungen drehen. Die beiden Isomere sind Bild und Spiegelbild zueinander.

9 Spiegelbildisomerie bei einem organischen Molekül Bromo(chloro)fluoromethane CHBrClF

10 Spiegelbildisomerie bei einem organischen Molekül 1-Chlor-1-fluorethan

11 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen Die oktaedrische sechsfache Koordination ist sehr häufig. Je nach Zahl und Art der Liganden kann es verschiedene Isomere geben. Bei oktaedrischen Komplexen kann ebenfalls cis- und trans-isomerie, optische isomerie und auch fac- und mer- Isomerie auftreten.

12 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen vom Typ [MA 4 B 2 ] Bei Komplexen des Typs [MA 4 B 2 ] gibt es wie im planarquadratischen Fall cis-trans-isomerie.

13 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen vom Typ [MA 4 B 2 ] cis-form trans-form

14 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CrCl 2 (NH 3 ) 4 ] + cis-form trans-form

15 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CrCl 2 (NH 3 ) 4 ] +

16 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (NH 3 ) 4 ] +

17 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (NH 3 ) 4 ] + cis-form trans-form

18 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (NH 3 ) 4 ] + cis-form

19 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (NH 3 ) 4 ] + trans-form

20 cis- und trans-isomerie bei dem Komplex [NiCl 2 (CN) 4 ] 4- cis-form trans-form

21 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen vom Typ [MA 3 B 3 ] Sind jeweils drei gleiche Liganden vorhanden (Komplextyp [MA 3 B 3 ]) unterscheidet man die mer (meridionale) (drei gleiche Liganden in einer quadratischen Ebene) und die fac (faciale) (drei gleiche Liganden auf einer Dreiecks-Fläche) Koordination.

22 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen vom Typ [MA 3 B 3 ] fac-form mer-form

23 fac-mer-isomerie bei dem Komplex [RhCl 3 (H 2 O) 3 ]

24 fac-mer-isomerie bei dem Komplex [CoCl3(NH3)3]

25 fac-mer-isomerie bei dem Komplex [CoCl 3 (CN) 3 ] 3- fac-isomer mer-isomer

26 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen vom Typ [MA 2 B 2 C 2 ] Bei Komplexen mit je zwei gleichen Liganden vom Typ [MA 2 B 2 C 2 ] können alle cis- ständig zueinander angeordnet sein (sogenannte cis/cis/cis-stereoisomere). In diesem Fall gibt es zwei optische Isomere. Weitere Isomere sind die trans/cis/cis- (nur zwei Liganden stehen zusammen) und die trans/trans/trans-form, in der sich alle gleichen Liganden gegenüberstehen.

27 cis-cis-cis-isomerie bei dem Komplex [PtCl 2 (NH 3 ) 2 (Py) 2 ] 2+ optische Isomere

28 cis-cis-cis-isomerie bei dem Komplex [CrBr 2 (H 2 O) 2 (NH 3 ) 2 ] +

29 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen mit Chelatliganden vom Typ [M(A-A) 3 ] Bei den oktaedrischen Komplexen mit drei gleichen Chelatliganden [M(A-A) 3 ] gibt es zwei optische Isomere.

30 Optische-Isomerie bei dem Komplex [Co(en) 3 ] 3+ optische Isomere

31 Optische-Isomerie bei dem Komplex [Co(en) 3 ] 3+

32 Optische-Isomerie bei dem Komplex [Cr(ox) 3 ] 3-

33 Optische-Isomerie bei dem Komplex [Fe(ox) 3 ] 3-

34 Optische-Isomerie bei dem Komplex [Fe(ox) 3 ] 3-

35 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen mit Chelatliganden vom Typ [M(A-A) 2 B 2 ] Bei Komplexen vom Typ [M(A-A) 2 B 2 ] mit zwei Chelat- Liganden und zwei anderen gleichen Liganden gibt es cis/trans-isomerie bei der cis-anordnung ebenfalls zwei optische Isomere.

36 cis-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (en) 2 ] + optische Isomere

37 cis-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (en) 2 ] +

38 trans-isomerie bei dem Komplex [CoCl 2 (en) 2 ] +

39 cis/trans-isomerie bei dem Komplex [Cr(CN) 2 (en) 2 ] +

40 cis-isomerie bei dem Komplex [PtCl 2 (en) 2 ] 2+ optische Isomere

41 Isomerie bei oktaedrischen Komplexen mit Chelatliganden [M(A-A-A-A)B 2 ] Bei einem Komplex vom Typ [M(A-A-A-A)B 2 ] mit einem vierzähnigen Ligand und zwei weiteren gleichen einzähnigen Liganden gibt es in der cis-anordnung zwei Paare aus Stereoisomeren und in der trans-anordnung dagegen nur ein Isomer.

42 [CrCl 2 (trien)] + [CoCl 2 (trien)] + Triethylentetramin

43 Isomere bei oktaedrischen Komplexen Zähnigkeit Summenformel Stereoisomere/ Enantiomere einzähnig [MA 6 ] 1 / 0 [MA 5 B] 1 / 0 [MA 4 B 2 ] 2 / 0 [MA 3 B 3 ] 2 / 0 [MA 2 B 2 C 2 ] 4 / 2 zweizähnig [M(A-A) 3 ] 2 / 2 ein- und zweizähnig [M(A-A) 2 B 2 ] 3/ 2 ein- und vierzähnig [M(A-A-A-A)B 2 ] 5 / 4

44 Übungsaufgaben

45 (1). Zeichnen Sie die möglichen Isomere des Komplexes [Cr(CN) 2 (en) 2 ] +.

46 Lösung Bei Komplexen vom Typ [M(A-A) 2 B 2 ] mit zwei Chelat- Liganden (en) und zwei anderen gleichen Liganden (CN - ) findet man cis/trans-isomerie und bei der cis-isomerie ebenfalls zwei optische Isomere (Enantiomere)! Insgesamt drei Stereoisomere: ein Paar von cis- Isomere (Enantiomeren) und ein trans-isomer!

47 trans-isomer cis-isomer

48 (2) Die zwei Ionen A und B weisen eine oktaedrische Geometrie an den Zentralatomen Co bzw. P auf. A und B, ein Kation und ein Anion, können ein Salz der Zusammensetzung AB bilden. Wieviele solcher Salze gibt es und in welcher stereochemischen Beziehung stehen sie jeweils zueinander?

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50 Lösung Die zwei Ionen sind chiral. Damit existieren je zwei enantiomere Formen, A und A' bzw. B und B'. Wenn ein Salz AB gebildet wird, ergeben sich vier Kombinationen, d.h. zwei diastereomere Enantiomerenpaare: AB und A'B' bzw. AB' und A'B sind enantiomer. Merke die Analogie zur Situation eines organischen Moleküls mit zwei unabhängigen, konstitutionell unterschiedlichen, stereogenen Zentren.

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53 (3) Zeichnen Sie die möglichen Isomere des Komplexes [CoCl 2 (en) 2 ] +!

54 Lösung Bei Komplexen vom Typ [M(A-A) 2 B 2 ] mit zwei Chelat- Liganden (en) und zwei anderen gleichen Liganden (Cl - ) findet man cis/trans-isomerie und bei der cis-isomerie ebenfalls zwei optische Isomere (Enantiomere) Insgesamt drei Stereoisomere: ein Paar von cis- Isomere (Enantiomeren) und ein trans-isomer

55 cis-isomer

56 trans-isomer

57 (3) Zeichnen Sie die möglichen Isomere der Komplexe: (a) [Fe(ox) 3 ] 3- ; (b) [Fe(dipy) 3 ] 2+ ; (c) [Cr(ox) 2 (H 2 O) 2 ] - ; (d) [Pt(en) 3 ] 4+ ; (e) [CoCl 2 (ox) 2 ] 3-

58 [Fe(ox) 3 ] 3- => [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- => [M(A-A) 3 ] 3- cis-isomere (Enantiomeren)

59 [Fe(ox) 3 ] 3- => [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- => [M(A-A) 3 ] 3- cis-isomere (Enantiomeren)

60 [Fe(dipy) 3 ] 2+ => [M(A-A) 3 ] 3- dipy = 2,2 -Βipyridin Fe Fe cis-isomere (Enantiomeren)

61 [Cr(ox) 2 (H 2 O) 2 ] - ; => [M(A-A) 2 B 2 ] -

62 [Pt(en) 3 ] 4+ => [M(A-A) 3 ] 4+ Pt Pt cis-isomere (Enantiomeren)

63 [CoCl 2 (ox) 2 ] 3- => [M(A-A) 2 B 2 ] 3- cis-isomere (Enantiomeren) trans-isomer