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PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und.

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1 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen WS 2007/2008 Hochschuldozent Klaus Schaper

2 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 2 Carbonsäurederivate Thioester Thioester lassen sich aus Carbonsäurechloriden und Thiolen darstellen. Acetyl-CoA ist ein Thioester. Es ist wichtig für: die Fettsäuresynthese, die Synthese von Acetylcholin …

3 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 3 Carbonsäurederivate Carbonsäureamide Eine Carbonsäure reagiert mit einem Amin in einer Säure-Base Reaktion zu einem Salz, nicht zu einem Carbonsäureamid (Amid). Die Amide sind aber durch Umsetzung eines Säurehalogenides mit einem Amin zugänglich.

4 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 4 Carbonsäurederivate Man kann die Säurehalogenide mit Ammoniak, oder einem primären oder einem sekundären Amin umsetzten.

5 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 5 Carbonsäurederivate Amide sind mesomeriestabilisiert. Daher reagieren sie auch nicht basisch.

6 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 6 Carbonsäurederivate Cyclische Ester heißen Lactame. Imide sind cyclisch oder acyclisch.

7 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 7 Carbonsäurederivate

8 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 8 Carbonsäurederivate Die Spaltung eines Amides benötigt starke Säuren, starke Basen oder ein Enzym.

9 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 9 Carbonsäurederivate Penicilline besitzen einen -Lactam-Ring.

10 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 10 Carbonsäurederivate Amide In Proteinen werden Ketten aus Aminosäuren durch Amidbindungen gebildet.

11 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 11 Fragen 16.2/Zeeck

12 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 12 Fragen 16.2/Zeeck

13 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 13 Carbonsäurederivate

14 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 14 Inhalt: Organische Chemie 10Einführung und Überblick 11Kohlenwasserstoffe 12Einfache funktionelle Gruppen 13Aldehyde und Ketone 14Chinone 15Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 16Derivate anorganischer Säuren 17Stereochemie 18Aminosäuren und Peptide 19Kohlenhydrate 20Heterocyclen 21Spektroskopie

15 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 15 Derivate anorganischer Säuren Überblick Folgende anorganischen Säuren sollen in diesem Zusammenhang diskutiert werden: Kohlensäure (anorganisch und organisch) Phosphorsäure Schwefelsäure

16 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 16 Derivate anorganischer Säuren Kohlensäure Kohlensäure

17 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 17 Derivate anorganischer Säuren Kohlensäure Ein wichtiges Derivat der Kohlensäure ist Phosgen. Phosgen enthält keinen Phosphor. Es ist das Dichlorid der Kohlensäure (siehe Säurechloride). Es ist ein hochgiftiges Gas (Kampfgas). Phosgen ist ein wichtiger Synthesebaustein! Die sichere Handhabung ist möglich! neutral

18 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 18 Derivate anorganischer Säuren Kohlensäure Die Spaltung von Harnstoff gelingt durch erhitzen mit starken Säuren, durch Erhitzen mit starken Basen, oder durch das Enzym Urease (urea, engl. für Harnstoff) Jeder Mensch scheidet pro Tag 20 g bis 50 g Harnstoff aus. Harnstoff wird als Düngemittel verwandt. Harnstoff ist ein Baustein für andere organische Moleküle (Harnsäure, Barbiturate).

19 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 19 Derivate anorganischer Säuren Kohlensäure

20 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 20 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Phosphorsäure ist eine dreiwertige Säure, es gibt Monoester, Diester und triester.

21 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 21 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Der Monoester kann ein Dianion bilden, der Diester ein einfaches Anion (Phosphate). Bei pH = 7 ist im Monoester das erste Proton vollständig dissoziiert, dass zweite zur Hälfte. Im Glycerin-3-phosphat (eigentlich Glycerin-1-phosphat) ist ein dreiwertiger Alkohol mit einer dreiwertigen Säure verknüpft. Es ist aber ein Monoester. Es Bestandteil eines wichtigen Transportprozesses. Das Phosphoenolpyruvat ist ein weiteres Beispiel für einen Phosphorsäureester.

22 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 22 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Das Phosphoenolpyruvat ist ein weiteres Beispiel für einen Phosphorsäureester.

23 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 23 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Es existieren auch cyclische Diester der Phosphorsäure. Das bekannteste Beispiel ist cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat) cAMP ist ein Bedeutender Botenstoff (second Messenger)

24 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 24 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Lecithin ist wichtig für den Aufbau der Zellmembran. Lecithin ist ein Phospholid. im Lecithin ist Glycerin verestert mit einem Molekül Phosphorsäure und zusätzlich ist die Phosphorsäure mit einem Molekül Cholin verestert. mit zwei Fettsäuremolekülen.

25 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 25 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureester Phospholipide bilden Membranen, die zwei wässrige Bereiche durch einen hydrophoben Bereich trennen (Bsp.: Zellmenbran). Die Fluidität der Membran hängt ab: von der Temperatur Von Anteil an ungesättigten Fettsäuren.

26 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 26 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureanhydride Phosphorsäure kann Anhydride bilden Mit sich selbst (Diphosphat, Pyrophsphat). Mit anderen Säuren (gemischtes Anhydrid). Häufig wird die Phosphorsäure in solchen Systemen als P in einem Kreis (, oder als P i (inorganic phosphate) oder auch nur P (leicht zu verwechseln mit Phosphor))abgekürzt. Mesomerie

27 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 27 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureanhydride Glycerinsäure bildet mit Phosphat einen Ester und ein Anhydrid. Drei verschiedene mögliche Darstellungen der Struktur sind angegeben.

28 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 28 Derivate anorganischer Säuren Phosphorsäureanhydride In der Natur findet man Diphosphatreste (und auch Tripohosphatreste gekopppelt an Zucker). ADP: Adenosindiphosphat (Adenosin kurz für Adenin und Ribose) Diphosphat Adenin Ribose

29 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 29 Derivate anorganischer Säuren Schwefelsäurederivate PAPS (ein gemischtes Anhydrid von Phosphorsäure und Schwefelsäure) überträgt Schwefelsäure auf Alkohole und Phenole. So werden Alkohole und Phenole wasserlöslich und können über die Nieren ausgeschieden werden.

30 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 30 Derivate anorganischer Säuren Schwefelsäurederivate In Schwefelsäureestern ist ein Wasserstoffatom gegen einen Rest R ausgetauscht (oder eine Hydroxygruppe OH gegen eine Alkoxygruppe OR). In einer Sulfonsäure ist die Hydroxygruppe OH gegen eine Alkyl- (oder Aryl-) Gruppe ausgetauscht. Sulfonsäuren können wie Carbonsäuren Amide bilden.

31 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 31 Derivate anorganischer Säuren Schwefelsäurederivate Sulfonamide sind wichtige Chemotherapeutika bei Infektionskrankheiten. Es handelt sich um Derivate von p-Aminobenzolsulfonsäureamid. Sulfonamide sind bakteriostatisch. Diese Wasserstoffatome sind acide!

32 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 32 Derivate anorganischer Säuren Freie Energie Die Hydrolyse von Anhydriden ist exergonisch. Bei der Spaltung von Anhydriden wird mehr Energie frei als bei der Spaltung von Phosphorsäureestern. Aber: Bei der Spaltung von Phosphoenolpyruvat wird mehr Energie frei, als bei der Spaltung eines Anhydrides. Bei pH = 7

33 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 33 Derivate anorganischer Säuren Freie Energie Der Energieinhalt der Phosphorsäureanhydride ist wichtig für den Energiehaushalt des Körpers. ATP ist der universelle Energiespeicher im Körper.

34 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 34 Derivate anorganischer Säuren Freie Energie In der DNA besteht die Kette aus Desoxyribose-Molekülen die mit zwei Molekülen Phosphorsäure verestert sind (Doppelhelix: Watson Crick) Jede dieser Phosphorsäuren ist mit zwei Molekülen Desoxyribose verestert. Dadurch bildet sich eine Kette. Zusätzlich gibt es Basenpaare (Watson Crick Paare).

35 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 35 Fragen 17/Zeeck

36 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 36 Fragen 17/Zeeck Die Anionen sind sehr ähnlich! 1 g

37 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 37 Inhalt: Organische Chemie 10Einführung und Überblick 11Kohlenwasserstoffe 12Einfache funktionelle Gruppen 13Aldehyde und Ketone 14Chinone 15Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 16Derivate anorganischer Säuren 17Stereochemie 18Aminosäuren und Peptide 19Kohlenhydrate 20Heterocyclen 21Spektroskopie

38 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 38 Stereochemie

39 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 39 Stereochemie Zwei Hände verhalten sich wie Bild und Spiegelbild und lassen sich NICHT miteinander zur Deckung bringen! Eine rechte Hand passt nicht in einen linken Handschuh! Man nennt Moleküle, die dieses Verhalten zeigen CHIRAL! (Gr.: cheir, χειρ = Hand) Die Hände bilden ein Enantiomerenpaar!

40 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 40 Stereochemie rechts links Siehe auch Schrauben, Wasserhähne, Hoch- und Tiefdruckgebiete, Uhr (im Uhrzeigersinn), …

41 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 41 Stereochemie Trägt ein Kohlenstoffatom in einem Molekül vier verschiedene Reste (sp 3 ), so gibt es zwei Enatiomere (Bild und Spiegelbild), die sich nicht zur Deckung bringen lassen. Ein solches Kohlenstoffatom ist asymmetrisch. Es handelt sich um ein Chiralitätszentrum.

42 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 42 Stereochemie

43 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 43 Stereochemie Bei der Brenztraubensäure (sp 2 ) sind Bild und Spiegelbild identisch. Es gibt keine Enatiomere. Es gibt kein asymmetrisches Kohlenstoff. Es gibt kein Chiralitätszentrum.

44 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 44 Stereochemie Bei der Brenztraubensäure (sp 2 ) sind Bild und Spiegelbild identisch. Es gibt keine Enatiomere. Aber das Molekül hat zwei verschieden Seiten. Die rechte und linke Seite verhalten sich wie Bild und Spiegelbild (im und gegen Uhrzeigersinn).

45 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 45 Stereochemie Auch in der Propionsäure sind Bild und Spiegelbild identisch. Es gibt kein Chiralitätszentrum. Die Verbindung ist achiral! Allerdings kann man die beiden Wasserstoffatome unterscheiden! Wenn man mal das eine, mal das andere gegen eine Hydroxygruppe austauscht, erhält man die beiden Milchsäuren. (Prochiralitätszentrum)

46 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 46 Stereochemie Brenztraubensäure und Milchsäure sind prochiral.

47 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 47 Stereochemie Aceton ist wie Brenztraubensäure achiral. Die beiden Seiten von Aceton sind gleich -> nicht prochiral

48 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 48 Stereochemie spezifische Drehung Die physikalischen Eigenschaften von zwei Enantiomeren sind identisch. Löslichkeit. Schmelzpunkt Siedepunkt UV-Spektren IR-Spektren NMR-Spektren Massenspektren Aber die spezifische Drehung ist anders!

49 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 49 Stereochemie spezifische Drehung Aber die spezifische Drehung ist anders! Ist > 0 so ist das Vorzeichen +! Ist < 0 so ist das Vorzeichen -! Der ist für beide Enantiomere gleich. Sie unterscheiden sich nur im Vorzeichen. [ ] D 25 = spezifische Drehung bei 589 nm und 25 o C. = beobachtete Drehung l = Länge der Messzelle in dm (1 dm = 10 cm) c = Konzentration in g/ml

50 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 50 Stereochemie spezifische Drehung

51 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 51 Stereochemie Man kann die Stereochemie einer Verbindung durch den Drehsinn angeben: + - Man kann die Stereochemie einer Verbindung aus der Fischerprojektion erkennen: D L Man kann die Stereochemie eines Zentrums nach Cahn, Ingold, Prelog (CIP) und Helmchen) anhand der Prioritäten angeben. R S Es gibt KEINEN Zusammenhang zwischen den drei Beschreibungen!

52 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 52 Stereochemie Naturstoffe Aminosäuren Carotinoide TerpeneAlkaloideTriglyceride Steroide Kohlenhydrate Jedes Bild hat nur ein Spiegelbild!

53 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 53 Stereochemie Enzyme sind chiral. Die Reduktion von Pyruvat führt je nach Enzym zu verschiedenen Enantiomeren der Milchsäure (Hand und Handschuh)

54 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 54 Stereochemie Schreibweise Keilstrichschreibweise. Kugelstabmodell. Kalotten-Modell. Sägebock-Schreibweise. Newman-Projektion.

55 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 55 Stereochemie Schreibweise Fischerprojektion. Die längste Kohlenstoffkette wird senkrecht angeordnet. Das am höchsten oxidierte Atom steht oben (COOH > CHO > CH 2 OH > CH 3 ) Die senkrecht stehende Kette wird so gedreht, dass die Atome oben und unten vom betrachteten Chiralitätszentrum nach hinten weisen, die Atome rechts und links nach vorne.

56 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 56 Stereochemie Schreibweise Fischerprojektion. Steht die OH-Gruppe rechts, so handelt es sich um eine D-Konfiguration (dexter (lat. poetisch) = rechts). Steht die OH-Gruppe links, so handelt es sich um eine L-Konfiguration (laevus (lat.) = links).

57 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 57 Stereochemie Schreibweise Fischerprojektion. Steht die OH-Gruppe rechts, so handelt es sich um eine D-Konfiguration (dexter (lat. poetisch) = rechts). Steht die OH-Gruppe links, so handelt es sich um eine L-Konfiguration (laevus (lat.) = links).

58 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 58 Stereochemie Man kann die Stereochemie einer Verbindung durch den Drehsinn angeben: + - Man kann die Stereochemie einer Verbindung aus der Fischerprojektion erkennen: D L Man kann die Stereochemie eines Zentrums nach Cahn, Ingold, Prelog (CIP) und Helmchen) anhand der Prioritäten angeben. R S Es gibt KEINEN Zusammenhang zwischen den drei Beschreibungen!

59 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 59 Keilstrich gebogen Stereochemie Schreibweise

60 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 60 Stereochemie Weitere Beispiele für die D- und L- Konfiguration.

61 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 61 Stereochemie Die D-,L-Nomenklatur wird bis heute bei Aminosäuren und bei Kohlenhydraten benutzt. Für komplizierte Moleküle mit vielen Stereozentren ist sie aber nicht brauchbar. Daher wurde zusätzlich (als Ersatz) die R-, S-Nomenklatur eingeführt. Hier ordnet man Substituenten nach Prioritäten.

62 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 62 Aminosäuren

63 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 63 D -Aldosen ET Alle alten Gänse möchten gern im Garten tanzen RAXL Triose Tetrosen Pentosen Hexosen D

64 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 64 Stereochemie Die D-,L-Nomenklatur wird bis heute bei Aminosäuren und bei Kohlenhydraten benutzt. Für komplizierte Moleküle mit vielen Stereozentren ist sie aber nicht brauchbar. Daher wurde zusätzlich/als Ersatz die R-, S-Nomenklatur eingeführt. Hier ordnet man Substituenten nach Prioritäten.

65 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 65 Stereochemie Die D-,L-Nomenklatur wird bis heute bei Aminosäuren und bei Kohlenhydraten benutzt. Für komplizierte Moleküle mit vielen Stereozentren ist sie aber nicht brauchbar. Daher wurde zusätzlich (als Ersatz) die R-, S-Nomenklatur eingeführt. Hier ordnet man Substituenten nach Prioritäten.

66 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 66 Stereochemie Nun dreht man den Substituenten mit der kleinsten Priorität nach hinten und verbindet die drei vorne liegenden Liganden mit Pfeilen. Ist die sich dabei ergebende Drehrichtung rechts, so nennt man dies die R- Konfiguration (rectus (lat., prosaisch) = rechts) Ist die sich dabei ergebende Drehrichtung links, so nennt man dies die S- Konfiguration (sinister (lat.) = links)

67 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 67 Stereochemie Threonin

68 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 68 Stereochemie Es gibt vier verschiedene Stereoisomere von Threonin (2 * 2). Jeweils zwei bilden ein Enantiomerenpaar (verhalten sich wie Bild- und Spiegelbild.) 1 und 2 (threo: Reste stehen in der Fischer Projektion auf verschiedenen Seiten) 3 und 4 (erythro: Reste stehen in der Fischer Projektion auf der gleichen Seite)

69 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 69 Stereochemie Es gibt vier verschiedene Stereoisomere von Threonin. In anderen Kombinationen verhalten sich die Isomere nicht wie Bild und Spiegelbild (Diastereomere): 1 und 3 1 und 4 2 und 3, sowie 2 und 4

70 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 70 Stereochemie Man kann die Stereochemie einer Verbindung durch den Drehsinn angeben: + - Man kann die Stereochemie einer Verbindung aus der Fischerprojektion erkennen: D L Man kann die Stereochemie eines Zentrums nach Cahn, Ingold, Prelog (CIP) und Helmchen) anhand der Prioritäten angeben. R S Es gibt KEINEN Zusammenhang zwischen den drei Beschreibungen!

71 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 71 D -Aldosen ET Alle alten Gänse möchten gern im Garten tanzen RAXL Triose Tetrosen Pentosen Hexosen D R R R S

72 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 72 Stereochemie Racematspaltung Erste Trennung von Enantiomeren (25 Jahre). Diese Kristalle sind chiral Pasteurisierung. Gärung ist ein biologischer Prozess. Impfstoffe gegen: Geflügelcholera, Milzbrand, Tollwut. Natrium-Ammonium-Tartrat Louis Pasteur

73 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 73 Stereochemie Racematspaltung Enantiomere haben die gleichen physikalischen Eigenschaften. Eine Mischung zweier Enantiomere heißt Racemat. Diastereomere haben verschiedene physikalische Eigenschaften. Trennung?

74 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 74 Stereochemie meso-Weinsäure Bei zwei Stereozentren gibt es vier mögliche Kombinationen von R,S Die Meso-Form hat eine innere Spiegelebene. Daher ist die meso-Form nicht chiral. und es gibt nur drei Stereoisomere.

75 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 75 Stereochemie Isomerie Wie ordnen sich Enantiomere und Diastereomere hier ein?

76 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 76 Stereochemie alternativer Isomeriestammbaum Moleküle mit identischer Summenformel identisch? ja nein Homomere Isomere identische Verknüpfung? ja nein Konstitutionsisomere Stereosomere Bild-Spiegelbild ja nein Enantiomer Diastereomer ohne Bindungsbruch ja nein Konformationsisomer Konfigurationsisomer Bild-Spiegelbild ja nein Enantiomer Diastereomer

77 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 77 Stereochemie Isomeriestammbaum Moleküle mit identischer Summenformel identisch? ja nein Homomere Isomere identische Verknüpfung? ja nein Konstitutionsisomere Stereosomere Bild-Spiegelbild ja nein Enantiomer Diastereomer ohne Bindungsbruch ja nein Konformationsisomer Konfigurationsisomer ohne Bindungsbruch ja nein Konformationsisomer Konfigurationsisomer

78 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 78 Stereochemie

79 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 79 Stereochemie Andere Konstitution Gleiche Konstitution Andere Konfiguration Gleiche Konstitution Gleiche Konfiguration Andere Konformation


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