EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-7: Struktur – Reaktion – Substanz R/S-Konfiguration 215 215 Bestimmung der Konfiguration R oder S - am Modell Die Bezeichnung R (für rectus) und S (für sinister) haben die ältere Bezeich- nung D (für dexter) und L (für laevus) ergänzt. Da aber die D/L-Nomenklatur bei Naturstoffen nach wie vor eingesetzt wird, wird sie weiter unten erklärt. Die Bezeichnungen R und S geben nur die Anordnung der Substituenten am asymmetrischen C-Atom an und enthalten keinerlei Hinweis auf den Drehsinn. Die vier unterschiedlichen Substituenten bilden mit dem chiralen C-Atom als Zentrum einen Tetraeder (Abb. 215–1). Zur Erarbeitung dieses Abschnitts wäre es günstig mit einem Molekülbaukasten zu arbeiten. Beispiel Butan-2-ol – Man ordnet die Substituenten am asymmetrischen C-Atom nach fallender Priorität (CIP-Regeln siehe S. 168). Das Atom mit der geringsten Prio- rität (hier –H) weist nach hinten. Von vorne sieht man dann ein „Dreieck“ mit den übrigen drei Substituenten. Geht man jetzt vom Substituenten mit der höchsten zu dem mit der zweithöchsten im Uhrzeigersinn spricht man von der R-Form, geht man gegen den Uhrzeigersinn handelt es sich um die S–Form. R oder S – in der Projektion Will man Moleküle nicht immer in der oben ausgeführten „Keilstrichformel“ angeben, muss man Projektionsregeln vereinbaren. Diese lauten: • Das asymmetrische C-Atom liegt in der Papierebene. • Die vertikalen Substituenten weisen hinter die Papierebene. • Die horizontalen Substituenten weisen vor die Papierebene. Die folgenden Strukturen stellen unterschiedliche Varianten von R-Butan-2-ol dar. Zur Verdeutlichung der Projektionsregeln, sind die vertikalen Bindungen „nach hinten“ weisend mit punktierten Keilen und die horizontalen Bindungen sind „nach vorne“ weisend mit fetten Keilen dargestellt. Bei zukünftigen Bei- spielen werden wieder die üblichen Bindungen eingezeichnet. Die vertikal stehenden Wasserstoffatome (grün) stehen auch in der Projektion „hinten“. Es ist daher im Uhrzeigersinn vom Substituenten mit der höchsten zum Zweithöchsten die R-Form. Steht das Wasserstoffatom horizontal ist er „vorne“ und man betrachtet das Molekül von der falschen Seite. Man muss daher entweder das Molekül „drehen“ oder die Definition „drehen“ (= ist das H horizontal ist die R-Form gegen den Uhrzeigersinn.) Bei Halbstrukturformeln ist es aufgrund der Projektionsregeln ausreichend Moleküle wie gewohnt anzuschreiben. Abb. 215–1: Bestimmung der R- und S-Formen C C 1 1 2 2 3 3 4 4 Spiegel Wichtigkeit der Substituenten: 1 > 2 > 3 > 4 1 steht oben 1 und 2 in Bildebene von 1 nach 2 im Uhrzeigersinn von 1 nach 2 gegen den Uhrzeigersinn e e R-Enantiomer S-Enantiomer Abb. 215–2: Die „Very Good“-Regel H = horizontal not very good C F H Cl Br * C H * F Br Cl S R H = vertikal very good – Form – Form Optisch aktive Substanzen drehen die Schwingungsebene von polarisiertem Licht. Eine Form dreht nach rechts, die andere nach links. (Gleicher Drehwinkel bei gleicher Konzentration). Die Drehrichtung kann bei der Bezeich- nung der Substanz durch Plus oder Mi- nus erfolgen. zB: Die S-Form der Milchsäure ist rechts- drehend, daher benenntman sie vollstän- dig S(+)-Milchsäure. Dementsprechend ist die R-Form linksdrehend und wird mit R(–)-Milchsäure bezeichnet. Bei Glyceral ist es umgekehrt. Die S- Form ist linksdrehend, heißt daher S(–)- Glyceral. Die R-Form ist daher ein R(+)- Glyceral. zum „Drehsinn“ C H O H H 3 C C H O H CH 3 H 5 C 2 C 2 H 5 im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn R-Form S-Form Wertigkeit O H C 2 H 5 CH 3 H C H O C 2 H 5 H CH 3 C H O H CH 3 C 2 H 5 C C 2 H 5 O H CH 3 H C H CH 3 O H C 2 H 5 C C 2 H 5 H H O CH 3 C H CH 3 H O C 2 H 5 C O H CH 3 C 2 H 5 H C CH 3 O H H C 2 H 5 H O H O H H H O O H Bei Skelettformeln muss man aber mit Keilstrichen (punktiert = „hinten“; fett = „vorne“) arbeiten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv