Isoprenregel

Kopf- und Schwanzposition beim Isopren
Isopren

Isopren enthält 5 Kohlenstoffatome
Isopren

Monoterpene enthalten 10 Kohlenstoffatome
Myrcen, die rot markierte Schlangenlinie markiert die Verknüpfungsstelle zwischen den beiden Isopren-Einheiten
Limonen, die rot markierten Schlangenlinien markieren die Verknüpfungsstellen zwischen den beiden Isopren-Einheiten

Sesquiterpene enthalten 15 Kohlenstoffatome
Candinen, die rot markierten Schlangenlinien markieren die Verknüpfungsstellen zwischen den drei Isopren-Einheiten

Die Isoprenregel erkannte zuerst der deutsche Chemiker Otto Wallach. Erstmals formulierte sie der kroatische Chemiker Leopold Ružička, sie ist eine empirische Regel in der Naturstoffchemie. Demnach sind viele Naturstoffe Oligomere oder Polymere des Isoprens (2-Methyl-1,3-butadien, Summenformel: C₅H₈).

Monoterpene (C₁₀) aus zwei Isopreneinheiten – mit je fünf Kohlenstoffatomen (C₅) – sowie Sesquiterpene (C₁₅) aus drei Isopreneinheiten sind einfache Beispiele für solche Naturstoffe. Diterpene (C₂₀) aus vier Isopreneinheiten und Carotinoide (C₄₀) aus acht Isopreneinheiten sind komplexere Beispiele. Dolichol (C₁₀₀) enthält folglich 20 Isopreneinheiten. Kautschuk ist ein Polyterpen der Summenformel (C₅H₈)_n mit n = 8000–30000 und kann pyrolytisch zu Isopren abgebaut werden.

Die Entdeckung von nicht der Isoprenregel gehorchenden Naturstoffen – wie beispielsweise Lanosterin – führte 1953 zu einer Neuformulierung durch Leopold Ružička, zur biogenetischen Isoprenregel. Demnach sind die scheinbaren Ausnahmen von der Isoprenregel begründet in Folgereaktionen (Isomerisierungen, Alkylierungen, Desalkylierungen). Weiterhin wurde erkannt, dass die Oligomerisierung des Isoprens neben der üblichen Kopf-Schwanz-Verknüpfung auch über die Kopf-Kopf- oder Schwanz-Schwanz-Verknüpfung realisiert werden kann.

Chemiehistorische Bedeutung

Chemiehistorisch besitzt die Isoprenregel eine erhebliche Bedeutung, da die Konstitutionsermittlung zahlreicher Naturstoffe so erst möglich war.

Einzelnachweise

1. Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 124–133, ISBN 978-3-906390-29-1.
2. Otto-Albrecht Neumüller (Hrsg.): Römpps Chemie-Lexikon. Band 3: H–L. 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983, ISBN 3-440-04513-7, S. 1966.
3. Hans Beyer und Wolfgang Walter: Organische Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart, 1984, S. 627, ISBN 3-7776-0406-2.
4. Otto-Albrecht Neumüller (Hrsg.): Römpps Chemie-Lexikon. Band 3: H–L. 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983, ISBN 3-440-04513-7, S. 2064–2069.
5. Leopold Ruzika: Rolle der Riechstoffe in meinem chemischen Lebenswerk, Helv. Chim. Acta 54 (1971) 1753–1759.
6. J. W. Cornforth: Olefin-Alkylierung in der Biosynthese, Angew. Chem. 80 (1968) S. 977–985, DOI: 10.1002/ange.19680802302.