Organische Chemie für MST 6

Lienkamp / Prucker / Rühe

Inhalt6

Isomerie

Isomere = Substanzen mit gleicher Summenformel, aber unter-schiedlicher Atom-verknüpfung oder räumlicher Anordnung der Atome

Isomerie

Konstitutions-isomere

(= Struktur-isomere)

Valenzisomere

Tautomere/ Protonen-isomere

Skelett-Isomere

Funktions-isomere

Stellungs-isomere

Stereoisomere

Konfigurations-isomere

Enantiomere

DiastereomereGeometrische

Isomere

Konformations-isomere

Zu kompliziert?

Let‘s ask Stereocat!

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Konstitutionsisomere

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Unterschiedliche Verknüpfungsreihenfolge der Atome, dadurch unterschiedliche physikalische Eigenschaften (z.B. Siede-/Schmelzpunkte, Spektroskopische Eigenschaften (NMR, IR), Reaktivität)

• Unterschiedliche Art

funktionellen Gruppe =

Funktionsisomere

• C-C-Backbone anders verknüpft = Skelettisomere

• Stellungsisomere:

unterschiedliche Position der funktionellen Gruppe

Konstitutionsisomerie =Strukturisomerie (1)

Konstitutionsisomerie =Strukturisomerie (2)

• Valenzisomere: unterschiedliche Anzahl der σσσσ- und ππππ-Bindungen

(verwandt mit den Funktionsisomeren, da hier unterschiedliche funktionelle Gruppen vorkommen)

• Protonenisomere, z.B. Keto-Enol-Tautomerie

Isomerie

Konstitutions-isomere

(= Struktur-isomere)

Valenzisomere

Tautomere/ Protonen-isomere

Skelett-Isomere

Funktions-isomere

Stellungs-isomere

Stereoisomere

Konfigurations-isomere

Enantiomere

DiastereomereGeometrische

Isomere

Konformations-isomere

Konformations-isomere

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Geometrische Isomere

• Cis-/trans-Isomere

Konfigurationsisomere

• Objekte, deren Bild und Spiegelbild nicht deckungsgleich sind, bezeichnet man als chiral

• Chirale Objekte enthalten keine Symmetrieelemente (Spiegelebene etc.)

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Bild und Spiegelbild deckungsgleich = achiral

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Bild und Spiegelbild nicht deckungsgleich = chiral

Enantiomere –chemische Rechts- und Linkshänder

• Enantiomere sind Bild und Spiegelbild zueinander => Chiralität

• Konfigurationsisomere mit 1 Chiralitätszentrum

• Enantiomere haben die gleichen physikalischen Eigenschaften

Same Cat?

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Enantiomere

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Enantiomere

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Wie benennt man Enantiomere? Die CIP-Regeln

1. Stereozentrum (=asymetrisches C-Atom) mit Sternchen markieren2. Ordnung der Substituenten am Stereozentrum bestimmen

– Atome am * = höchste Ordnungszahl (O) im PSE hat Priorität. Z.B. Cl > C > H > freies Elektronenpaar

– Bei gleicher Ordnungszahl gewinnt das Isotop mit der höheren Masse (M)

– Bei gleichem O und M: nächstes Atom anschauen, dann übernächstes usw.

– C=O hat die gleiche Prioriät wie C(-O)x2– Z vor E, cis vor trans, R vor S

3. Substituenten mit niedrigster Priorität = Blickachse4. Drehsinn der übrigen Substituenten bestimmen: Uhrzeigersinn =

R, entgegen den Uhrzeigersinn = S

• Enantiomere haben exakt gleiche physikalische Eigenschaften, außer der optischen Aktivität (= Richtung, in der sie polarisiertes Licht drehen)

• Meßbar mit einem Polarimeter:

• Nomenklatur: rechtsdrehend, (+)-Form bzw. d-Form; linksdrehend, (-) oder l-Form

Optische Aktivität von EnantiomerenBist Du eine rechtsdrehende oder linksdrehende Joghurtkultur?

aus: Paula Bruice, Organische Chemie – Studieren kompakt, 5. Aufl, Pearson Verlag, 2010

Racemate

• Mischung aus R- und S-Enantiomer• Racematspaltung: Trennung der R- und S-Isomere,

obwohl diese die gleichen physikalischen Eigenschaften haben

• Ketamin. Schmerz- und Narkosemittel. (S)-Form ist 3x so aktiv wie die (R)-Form

• Thalidomid (= Contergan). Es wurde lange behauptet, daß nur ein Isomer teratogen wäre. Stimmt aber nicht.

Stereoisomere mit zwei oder mehr Stereozentren

• Stereocats mit zwei Chiralitätzentren

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Stereoisomere mit zwei oder mehr Stereozentren

Larry Doug MoeLarry

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Diastereomere

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Diastereomere

• Diastereomere sind NICHT Bild und Spiegelbild

• Unterschiedliche physikalischen Eigenschaften

• Z.B.

http://de.wikipedia.org/wiki/Diastereomer

Fischer-Projektion

Übersichtliche Darstellung von Molekülen mit mehr als einem Stereozentrum

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Fischer-Projektion

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Mehr als ein asymmetrisches C-Atom

• Sind alle Stereozentren umgekehrt: Enantiomere

• Sind nicht alle Stereozentren umgekehrt: Diastereomere

• N Chiralitätszentren: Es gibt 2N Stereoisomere, bzw. N Enantiomerenpaare

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Meso-Formen

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D,L-Nomenklatur

• für Aminosäuren und Zucker

• beschreibt die relative Stereochemie der OH-Gruppen

• „Stammverbindung“: (+)-Glycerinaldehyd

• OH-Gruppe rechts = D

Chiralitäts-Entscheidungshilfe

MIT 2003