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Repräsentation chemischer Reaktionen

Spezifikation des Reaktionszentrums

Um die Triebkraft einer chemischen Reaktion besser zu verstehen, muss zuerst der Reaktionsmechanismus aufgeklärt werden. Dafür haben Chemiker ein riesiges Arsenal an Methoden angehäuft, um über die Abfolge und über die im Reaktionspfad beteiligten Intermediate Aufschluss geben zu können. Leider fehlen momentan noch viele Informationen, die den Reaktionsmechanismus betreffen bzw. die kinetischen Daten zu Reaktionen in den Reaktionsdatenbanken. Bei der Reaktionssuche ist die Berücksichtigung des Reaktionszentrums bzw. der Reaktionsstellen von zentraler Bedeutung. Deshalb genügt es nicht, nur die funktionellen Gruppen der Edukte und Produkte in einer Reaktion zu spezifizieren, sondern es müssen die funktionellen Gruppen spezifiziert werden, die direkt an der Reaktion beteiligt, also Teil des Reaktionszentrums sind.

Wenn man also an einer Oxidation primärer Alkohole zu Carbonsäuren interessiert ist, reicht die Spezifikation nicht aus, dass die Startverbindung einen primären Alkohol und das Produkt eine Carboxy-Gruppe enthalten soll. Als Treffer würde hier auch die folgende Hydrolysereaktion des Esters zur Säure gefunden werden.

Abb.1

Die Suche nach a) Oxidationen primärer Alkohole zu Carbonsäuren ergibt b) als Treffer, obwohl diese Reaktion in Wirklichkeit die Hydrolyse eines Esters ist. c) die korrekte Spezifikation der Anfrage, um die gewünschte Oxidation zu erhalten.

Nur wenn festgelegt worden ist, dass der primäre Alkohol und die Säuregruppe Teil des Reaktionszentrums sind, und welche Bindungen im Lauf der Reaktion gebrochen und neu gebildet werden, resultiert der gewünschte Treffer einer Oxidation des primären Alkohols zur Carbonsäure.Das Reaktionszentrum muss entweder manuell oder automatisch bei der Datenbank-Eingabe einer Reaktion spezifiziert werden. Manuelle Kennzeichnung kostet zwar viel Zeit, hat aber den Vorteil, dass das Expertenwissen mit einbezogen werden kann. Eine automatische Erkennung des Reaktionszentrums ist schwierig, besonders dann, wenn die Reaktionsgleichung nicht vollständig ist, wie z.B. bei fehlender Stöchiometrie.

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