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Physikalische Eigenschaften von Stereoisomeren

Relative Konfiguration

Bei Molekülen mit mehreren Chiralitätszentren wird oft nur die relative Konfiguration angegeben. Sie gibt nicht die Konfiguration der einzelnen Chiralitätszentren (asymmetrischen Kohlenstoff-Atome) an, sondern nur, wie sich die einzelnen Zentren zueinander verhalten. Dies lässt sich am Beispiel der Tetrosen (Erythrose und Threose) zeigen. Die Erythrose und Threose besitzen die gleiche Verknüpfung der Atome untereinander und verhalten sich nicht wie Bild und Spiegelbild zueinander. Es handelt sich also um Diastereomere, welche durch die Angabe der relativen Konfiguration eindeutig voneinander unterschieden werden können. Bei den Enantiomeren der Erythrose liegen die Hydroxy-Gruppen in der Fischer-Projektion jeweils auf der selben Seite. Die Hydroxy-Gruppen stehen also entweder beide links oder beide rechts. Bei den Enantiomeren der Threose stehen dagegen die Hydroxy-Gruppen in der Fischer-Projektion auf unterschiedlichen Seiten.

Werden die Moleküle nicht in der Fischer-Projektion, sondern als Zickzack-Formel dargestellt, so liegen die Hydroxy-Gruppen bei der Erythrose auf den unterschiedlichen Seiten der Hauptkette. Dies ist auf die bei diesen beiden Darstellungen unterschiedliche Drehung um die Bindungsachse zwischen C2 und C3 zurückzuführen. Es wurden unterschiedliche Methoden zur Benennung der relativen Konfiguration entwickelt, die an diesem Beispiel verdeutlicht werden:

Tab.1
Fischer-Projektion
ErythroseThreose
Abb.1
Mouse
Abb.2
Abb.3
Mouse
Abb.4
Tab.2
Zickzack-Formel
Relative Konfiguration (R*,R*)-, erythro-, anti-Relative Konfiguration (R*,S*)-, threo-, syn-
Abb.5
Mouse
Abb.6
Abb.7
Mouse
Abb.8

Für die Benennung solcher Diastereomere gibt es verschiedene Nomenklatursysteme:

erythro, threo:

Wenn in der Fischer-Projektion gleiche oder ähnliche Liganden auf der selben Seite der Hauptkette liegen, handelt es sich um ein erythro-Diastereomer, im entgegengesetzten Fall um ein threo-Diastereomer. Diese Benennung wird noch in der Zuckerchemie verwendet, ist aber ansonsten unüblich.

(R*,R*) und (R*,S*):

(R*,R*) besagt, dass die absolute Konfiguration an beiden C-Atomen, wie bei der Erythrose, die gleiche ist (also beide R oder beide S) und entsprechend bedeutet (R*,S*), dass sie, wie bei der Threose, verschieden ist.

syn/anti:

Nach Masamune (1980) liegt ein syn-Diastereomer dann vor, wenn die Liganden höherer Priorität in der Zickzack-Formel auf der gleiche Seite der Hauptkette liegen. Entsprechend liegt ein anti-Diastereomer vor, wenn die Liganden auf den unterschiedlichen Seiten der Hauptkette liegen. In diesem Fall entspricht also erythro der anti- und threo der syn-Benennung, dies muss nicht immer der Fall sein.

Der Vorteil der heute gebräuchlichen syn/anti-Benennung liegt darin, dass aliphatische Verbindungen mit zwei nicht benachbarten asymmetrischen C-Atomen ebenfalls benannt werden können.

Abb.9
anti-2,4-Dimethylhexansäure

Wenn bei einem Molekül mit mehreren Stereozentren die relative Konfiguration bekannt ist, so reicht die Angabe der absoluten Konfiguration eines einzigen Stereozentrums um damit auch alle anderen Stereozentren festzulegen.

D/L:

Wenn in der Fischer-Projektion die Hydroxy-Gruppe des am weitesten vom C-Atom 1 entfernten asymmetrischen C-Atoms auf der rechten Seite der Hauptkette steht, hat das Enantiomer D-Konfiguration, andernfalls die L-Konfiguration.

Übung 1

Übung 2

Übung 3

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