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Repräsentation chemischer Reaktionen

Hendrickson Schema

Hendrickson konzentrierte sich hauptsächlich auf C-C bindungsbildende Reaktionen, da der Aufbau des Kohlenstoff-Atom-Skeletts der zentrale Prozess in der Synthese komplexer organischer Verbindungen ist. Jedes Kohlenstoff-Atom ist nach den Atomen klassifiziert, die an dieses gebunden sind und welche Art der Bindung (σ oder π) dabei involviert ist.

Abb.1
Die Klassifizierung von Atomtypen mit einem Beispiel nach dem Hendrickson Schema

Die Anzahl der Bindungen zu R, Π, Z und H Atomen wird durch die Anzahl σ, π, z und h gegeben. Für ungeladene Kohlenstoff-Atome muss gelten:

σ + π + z + h = 4

Die Zahlen geben zusätzliche chemische Information an. Z.B. gibt z-h=x den Oxidationszustand des Kohlenstoff-Atoms. Eigentlich, ist jedes Kohlenstoff-Atom entsprechend seinem Oxidationszustand x und seiner Anknüpfung zu anderen Kohlenstoff-Atomen klassifiziert.

Abb.2
Beispiel eines Hendrickson Schemas in einer einzelnen Verbindung und einer Reaktion

Einzelne Reaktionen an jedem Kohlenstoff-Atom setzen sich dann aus den einzelnen Änderungen eines Bindungstyps im Vergleich zu einen anderen zusammen. Insgesamt gibt es 16 solcher Änderungen am Kohlenstoff-Atom, wobei jede durch zwei Buchstaben gekennzeichnet ist. Der erste steht für die gebildete Bindung und der zweite für den Bindungsbruch.

Tab.1
16 Möglichkeiten einzelner Änderungen an jedem Kohlenstoff-Atom des Skeletts
ΔxΔπΔσ
SubstitutionHH, ZZ,RR, ΠΠ000
OxidationZH+200
ReduktionHZ-200
EliminierungΠH+1-10
 ΠZ-1+10
Addition-1-10
 +1-10
AufbauRH-10+1
 RZ-10+1
 0-1+1
FragmentierungHR-10-1
 ZR+10-1
 ΠR0+1-1

Änderungen am Skelett sind durch Änderungen in R charakterisiert, welcher bei einem Aufbau positive Werte (+R) und bei einer Fragmentierung negative Werte (-R) hat; Eine Änderung der Funktionalität resultiert in ±Π, ±Z oder ±H.

Komplette Reaktionen können durch Kombination dieser einzelnen Änderungen mit zusammengesetzten Reaktionen erhalten werden.

Abb.3
Allylische Substitution als zusammengesetzte Reaktionen im Hendrickson Schema

Aufgrund dieser Basis klassifizierte Hendrickson organische Reaktionen. Unter anderem wurde dieses System zum Indizieren einer Datenbank mit 400.000 Reaktionen benutzt.

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