Enantiomer

Enantiomere sind chemische Isomere, also Stoffe, die sich nicht in der Summenformel, sondern nur in der Anordnung der Atome unterscheiden. Bei Enantiomeren liegt der Unterschied in der Chiralität.

Zwei Enantiomere unterscheiden sich dadurch, dass sie sich wie Bild und Spiegelbild verhalten. Sie können nicht durch Drehung zur Deckung gebracht werden.

Enantiomere unterscheiden sich in der optischen Aktivität, das heißt, dass sie die Polarisationsebene von polarisiertem Licht nach links oder rechts drehen. Man bezeichnet sie dann als linksdrehend oder rechtsdrehend.

Ein 1:1-Gemisch zweier Enantiomere bezeichnet man als Racemat, es ist nicht optisch aktiv.

Bei chemischen Synthesen optisch aktiver Stoffe entstehen meist beide Enantiomere im gleichen Verhältnis. Sie müssen aufwendig getrennt werden, um die Enantiomere als Reinstoff zu erhalten.

Enzymreaktionen sind oft spezifisch für bestimmte Enantiomere, da das aktive Zentrum eines Enzyms vielfach das eine Enantiomer leichter aufnehmen kann als das andere (Schlüssel-Schloss-Prinzip, Substratspezifität). Daher sind viele natürlich erzeugte Stoffe keine Racemate; die Biosynthese führt überwiegend oder nur zu einem Enantiomer. Daher sind beispielsweise fast alle Aminosäuren in Lebewesen linksdrehend.

Nomenklatur

Die Benennung der Enantiomere nach

• der CIP-Konvention (Cahn-Ingold-Prelog-Konvention) oder
• der Fischer-Projektion

Nach der CIP-Konvention geht man so vor;

• Zuerst wird das chirale Zentrum des Moleküls bestimmt. Dies ist meist ein Kohlenstoff-Atom, das vier verschiedene Substituenten trägt. Man kennzeichnet es in der Struktuformel durch einen Stern.
• Dann wird eine Drehrichtung der Struktur (nicht identisch mit der optischen Drehrichtung!) durch Ordnung der Substituenten bestimmt:
  • Zuerst untersucht man die vier Atome, die direkt an das aktive Zentrum gebunden sind. Die Atome erhalten Prioritätsnummern. Das Atom mit der höchsten Ordnungszahl erhält die Ziffer 1, das mit der zweithöchsten Ordnungszahl die Ziffer 2 usw.
    • Bei gleichen Ordnungszahlen hat der Substituent die höhere Priorität (kleinere Ziffer), an das ein anderes Atom (Zweitatom) mit höherer Ordnungszahl gebunden ist.
    • Doppelbindungen zu Zweitatomen zählen doppelt, Dreifachbindungen dreifach.
  • Nun macht man eine Kreisbewegung um das aktive Zentrum, vom Substituenden mit der Nummer 1 bis zur Nummer 4. Geht diese Kreisbewegung linksherum, so liegt eine S-Konfiguration vor, geht sie rechtsherum, so liegt eine R-Konfiguration vor.

Für die Fischer-Projektion wird der Tetraeder des aktiven Zentrums unter Beachtung folgender Regel in die Ebene projeziert.

• Die längste C-Kette steht vertikal.
• Der Substituent mit der höchsten Priorität (s.o.) steht oben.
• Zeigt dieser Substituent nach links, so hat man das L-Enantiomer, zeigt er nach rechts, das D-Enantiomer.