Einteilung optisch aktiver Substanzen
- Substanzen mit nur einem chiralen C-Atom.
- Verbindungen mit anderen chiralen Atomen. Jedes Molekül mit einem
tetraedrischen, vier unterschiedliche Gruppen tragenden Atom ist. Beispiele
sind Si, Ge, Sn oder quaternierter N. Für optische aktive Sulfone müssen
sich auch die beiden Sauerstoffe unterscheiden, z.B. durch Einsatz von 16O
und 18O. An diesem Beispiel wird deutlich, wie klein die
Unterschiede zwischen den Gruppen sein dürfen, um eine optische Aktivität
zu bewirken.
- Verbindungen mit "tervalen" chiralen Atomen. Atome mit
pyramidalen Bindungen und drei unterschiedlichen Substituenten sollten
ebenfalls optische Aktivität zeigen, da das freie Elektronenpaar als
vierter Substituent aufgefasst werden kann. Aufgrund der "pyramidal
inversion" oszilliert das freie Elektronenpaar jedoch so schnell von
einer Seite zur anderen, dass die Verbindung ständig zwischen ihren
enantiomeren Formen wechselt. Ammoniak schwingt ca. 2 * 1011 pro
Sekunde.
- Entsprechend substituierte Adamantane. Adamantane mit vier
unterschiedlichen Substituenten an den Brückenkopfatomen sind chiral und
optisch aktiv. Dieser Molekültyp entspricht einem erweiterten Tetraeder.
- Verhinderte Rotation, die zu senkrecht aufeinander stehenden
disymmetrischen Ebenen führt. Einige Verbindungen ohne chirale Atome
können dennoch chiral sein da sie zwei senkrecht zueinander stehende Ebenen
enthalten. Die Verhinderung der Rotation kann durch sterische Hinderung oder
Doppelbindungen begründet sein. Die Allene sind nur chiral wenn sie eine
gerade Anzahl von kumulierten Doppelbindungen besitzen und diese auf beiden
Seiten des Systems unsymmetrisch substituiert sind. Unsymmetrisch
substituierte kumulierte Doppelbindungssysteme mit ungerader Anzahl der
Doppelbindungen zeigen cis-trans-Isomerie. Die Verhinderung der
Rotation durch sterische Hinderung, kann z.B. bei Biphenylverbindungen
auftreten. Bei entsprechender Substitution ist die Rotation hier trotz
Einfachbindung nicht möglich, da die Substituenten nicht aneinander vorbei
passen.
- Chiralität aufgrund der helicalen Form (Helicität). Es wurden
Verbindungen synthetisiert, die eine Chiralität aufweisen, die auf ihrer
helicalen Struktur beruht. Das gesamte Molekül ist normalerweise kleiner
als ein voller Umlauf um die Helix.
- Optische Aktivität aufgrund anderer die freie Rotation verhindernder
Mechanismen.
- Die Gruppen 1,2,3 und 4 gehören zur Kategorie der "Zentralen
Chiralität", weisen also mindestens ein chirales Zentrum auf.
- Gruppe 5 entspricht der "Axialen Chiralität", die z.B. in
Substanzen mit einer geraden Anzahl kumulierter Doppelbindungen und
unterschiedlichen Substituenten an den Enden des Systems.
- Gruppe 6 schließlich wird auch als "Helicität" bezeichnet.
Chiralitätsklasse |
Chiralitätselement |
Chirale Verbindung |
zentrale Chiralität |
Chiralitätszentrum |
zentrochiral |
axiale Chiralität |
Chiralitätsachse |
axialchiral |
planare Chiralität |
Chiralitätsebene |
planar-chiral |
helicale Chiralität |
Helix |
helical |
|