Chemie Organische Chemie – Isomerie und Stereochemie

Konfigurationsisomere lassen sich nur durch Bindungsbruch ineinander überführen, Konformationsisomere durch freie Rotation um Einfachbindungen ohne Bindungsbruch.

Stereoisomere besitzen identische Konstitution, unterscheiden sich aber in der räumlichen Anordnung der Atome – sie sind nicht deckungsgleich.

Ein chirales Molekül ist nicht auf sein Spiegelbild überführbar – es fehlt eine Symmetrieebene und ein Inversionszentrum.

Ein Tetraeder-Kohlenstoff mit vier verschiedenen Substituenten erzeugt ein Stereozentrum – Vertauschung zweier Substituenten liefert das Enantiomer.

Enantiomere sind spiegelbildliche, nicht deckungsgleiche Stereoisomere; Diastereomere sind Stereoisomere, die keine Spiegelbilder voneinander sind – unterschiedliche physikalische Eigenschaften.

Cahn-Ingold-Prelog: Höhere Ordnungszahl des direkt gebundenen Atoms hat höhere Priorität; bei Gleichstand entscheidet das nächstentfernte Atom entlang der Kette.

Prioritäten nach CIP vergeben, niedrigste Priorität nach hinten drehen, Pfeil von 1→2→3: Uhrzeigersinn = R, gegen Uhrzeigersinn = S.

Ein Racemat ist ein 1:1-Gemisch zweier Enantiomere – die optischen Drehungen heben sich auf, das Gemisch ist optisch inaktiv.

Mesoverbindungen besitzen Stereozentren, sind aber durch eine innere Symmetrieebene achiral und optisch inaktiv – sie sind ihre eigenen Spiegelbilder.

Optische Aktivität weist auf Chiralität hin: chiralen Substanzen drehen die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht – Enantiomere drehen in entgegengesetzter Richtung.

Horizontale Bindungen zeigen zum Betrachter (aus der Ebene), vertikale Bindungen weg vom Betrachter – das chiralste Kohlenstoffatom steht oben.

(R)- und (S)-Milchsäure sind Enantiomere – sie unterscheiden sich nur in der Konfiguration am chiralen C2-Atom, alle anderen Eigenschaften sind identisch.

Enantiomere können völlig unterschiedliche pharmakologische Wirkungen zeigen – oft ist nur ein Enantiomer wirksam, das andere inaktiv oder toxisch (Beispiel Thalidomid).

Durch Rotation um die C–C-Einfachbindung wechseln sich gestaffelte (energiegünstig) und ecliptische (energiereich) Konformationen ab – sie sind nicht isolierbar.