Einteilung optisch aktiver Substanzen

1. Substanzen mit nur einem chiralen C-Atom
2. Verbindungen mit anderen chiralen Atomen
   • Jedes Molekül mit einem tetraedrischen, vier unterschiedliche Gruppen tragenden Atom ist.
   • Beispiele sind Silizium, Germanium, Zinn oder quaternierter Stickstoff.
   • 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.
3. 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 pyramidalen 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. (MA: 98 ff).
4. Entsprechend substituierte Adamantane
   • Adamantane mit vier unterschiedlichen Substituenten an den Brückenkopfatomen sind chiral und optisch aktiv. Dieser Molekültyp entspricht einem erweiterten Tetraeder.
5. 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.  (MA: 101 ff)
   • 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. 
6. 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.
7. Optische Aktivität aufgrund anderer die freie Rotation verhindernder Mechanismen
   • (MA: 104 ff)

Bemerkungen

• 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.

Übersicht

Chiralitätsklasse	Chiralitätselement	Chirale Verbindung
zentrale Chiralität	Chiralitätszentrum	zentrochiral
axiale Chiralität	Chiralitätsachse	axialchiral
planare Chiralität	Chiralitätsebene	planar-chiral
helicale Chiralität	Helix	helical