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Optische Reinheit Die optische Reinheit o p displaystyle op englisch optical purity beschreibt in der Stereochemie die Z

Optische Reinheit

Die optische Reinheit (englisch optical purity) beschreibt in der Stereochemie die Zusammensetzung eines Enantiomerengemisches, also eines Gemisches von Enantiomeren (zueinander spiegelbildlicher chiraler Moleküle):

Darin ist

Der Zahlenwert von kann zwischen 0 und 1 liegen:

„Optische Reinheit“ = Enantiomerenreinheit? Bearbeiten

Unter der Bedingung idealen Verhaltens (keine Wechselwirkung zwischen den Enantiomeren sowie Gültigkeit des Lambert-Beerschen Gesetzes) ist die optische Reinheit gleich der Enantiomerenreinheit ee (engl. enantiomeric excess). Dies führte zu der weit verbreiteten aber falschen Einschätzung, die Begriffe optische Reinheit und Enantiomerenreinheit könnten synonym verwendet werden. Daher war die traditionelle Methode zur stereochemischen Charakterisierung von Enantiomerengemischen die Drehwert-Messung.

Da optische und Enantiomerenreinheit jedoch nicht generell äquivalent sind (), wendet man heutzutage zur Ermittlung der Enantiomerenreinheit von Enantiomerengemischen an:

Beispiele gegen eine generelle Äquivalenz von optischer und Enantiomerenreinheit:

  • Der spezifische Drehwert von enantiomerenreinem 1-Phenylethanol kann durch Verunreinigungen mit Acetophenon gesteigert werden.
  • Der Zusammenhang zwischen optischer und Enantiomerenreinheit ist nichtlinear, wie Horeau 1969 zeigte: reine (S)-2-Ethyl-2-methylbernsteinsäure hat bei 22 °C einen spezifischen Drehwert von [α]D = + 4,4° (c = 15, CHCl3). Daraus berechnete Horeau einen spezifischen Drehwert von [α]D = + 2,2° (c = 15, CHCl3) für ein Gemisch aus 75 % der (S)-Form und 25 % der (R)-Form, entsprechend einem Enantiomerenüberschuss ee von 50 %. Die experimentelle Überprüfung ergab jedoch einen gemessenen spezifischen Drehwert von [α]D= + 1,6° (c = 15, CHCl3) für dieses Enantiomerengemisch, was einer optischen Reinheit von 36 % entspricht. Dieser Effekt trat nur bei der Verwendung von schwach polaren Lösungsmitteln (Methylenchlorid, Chloroform, Benzol) auf; die Diskrepanz zwischen optischer und Enantiomerenreinheit trat nicht auf, wenn polare Lösungsmittel (Ethanol, Pyridin, Acetonitril) benutzt wurden.

Der Begriff Enantiomerenüberschuss ee (engl. enantiomeric excess) wurde 1971 von Morrison und Mosher geprägt. Heutzutage wird der Begriff Enantiomerenüberschuss zunehmend durch den Begriff Enantiomerenverhältnis er (engl. enantiomeric ratio) ersetzt, dabei wird ein Enantiomerengemisch charakterisiert durch das Mengenverhältnis [S]:[R] oder [R]:[S].

Mit dem gleichen Argument wird der schwammige Begriff Diastereomerenüberschuss de (engl. diastereomeric excess) zunehmend ersetzt durch den Begriff Diastereomerenverhältnis dr (engl. diastereomeric ratio).

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Bernhard Testa: Grundlagen der Organischen Stereochemie, Verlag Chemie, Weinheim, 1983, ISBN 3-527-25935-X, S. 144–145.
  2. K. Günther, J. Martens, M. Schickedanz: Dünnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch. In: Angew. Chem. 96, 1984, S. 514–515, doi:10.1002/ange.19840960724.
  3. K. Günther: Thin-layer chromatographic enantiomeric resolution via ligand exchange. In: Journal of Chromatography. 448, 1988, S. 11–30, doi:10.1016/S0021-9673(01)84562-3.
  4. K. Günther, M. Schickedanz, J. Martens: Thin-Layer Chromatographic Enantiomeric Resolution. In: Naturwissenschaften. 72, 1985, S. 149–150, doi:10.1007/BF00490403.
  5. Teresa Kowalska, Joseph Sherma (Herausgeber): Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis. CRC Press Taylor & Francis Group, Chromatographic Science Series Band 98, 2007, ISBN 978-0-8493-4369-8.
  6. Kurt Günther, Jürgen Martens und Maren Messerschmidt: Gas Chromatographic Separation of Enantiomers: Determination of the Optical Purity of the Chiral Auxiliaries (R)- and (S)-1-Amino-2-methoxymethylpyrrolidine. In: Journal of Chromatography A. 288, 1984, S. 203–205, doi:10.1016/S0021-9673(01)93696-9.
  7. Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen: Stereochemistry of Organic Compounds. John Wiles & Sons, 1994, ISBN 0-471-05446-1, S. 221–240.
  8. Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen: Stereochemistry of Organic Compounds. John Wiles & Sons, 1994, ISBN 0-471-05446-1, S. 219–221.
  9. Morrison, James D.; Mosher, Harry S.: Asymmetric Organic Reactions, Prentice-Hall, Englewood Cliff, New Jersey, 1971 (ISBN 0130495514).
  10. Robert E. Gawley: Do the Terms "% ee" and "% de" Make Sense as Expressions of Stereoisomer Composition or Stereoselectivity? In: J. Org. Chem.71, 2006, S. 2411–2416, doi:10.1021/jo052554w.
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Die optische Reinheit o p displaystyle op englisch optical purity beschreibt in der Stereochemie die Zusammensetzung eines Enantiomerengemisches also eines Gemisches von Enantiomeren zueinander spiegelbildlicher chiraler Molekule o p a gemessen a maximal 100 displaystyle op frac alpha text gemessen alpha text maximal cdot 100 Darin ist a gemessen der spezifische Drehwinkel des chemisch reinen Enantiomerengemisches a maximal die spezifische Drehung eines reinen Enantiomers unter gleichen Messbedingungen Der Zahlenwert von o p displaystyle op kann zwischen 0 und 1 liegen 0 o p 100 1 displaystyle 0 leq op leq 100 1 Optische Reinheit Enantiomerenreinheit BearbeitenUnter der Bedingung idealen Verhaltens keine Wechselwirkung zwischen den Enantiomeren sowie Gultigkeit des Lambert Beerschen Gesetzes ist die optische Reinheit gleich der Enantiomerenreinheit ee engl enantiomeric excess 1 Dies fuhrte zu der weit verbreiteten aber falschen Einschatzung die Begriffe optische Reinheit und Enantiomerenreinheit konnten synonym verwendet werden Daher war die traditionelle Methode zur stereochemischen Charakterisierung von Enantiomerengemischen die Drehwert Messung Da optische und Enantiomerenreinheit jedoch nicht generell aquivalent sind o p e e displaystyle op neq ee nbsp wendet man heutzutage zur Ermittlung der Enantiomerenreinheit von Enantiomerengemischen an chromatographische Methoden Dunnschicht 2 3 4 5 Gas 6 oder Hochdruckflussigkeitschromatographie unter Verwendung chiraler stationarer Phasen spezielle NMR Techniken 7 Beispiele gegen eine generelle Aquivalenz von optischer und Enantiomerenreinheit Der spezifische Drehwert von enantiomerenreinem 1 Phenylethanol kann durch Verunreinigungen mit Acetophenon gesteigert werden Der Zusammenhang zwischen optischer und Enantiomerenreinheit ist nichtlinear wie Horeau 1969 zeigte reine S 2 Ethyl 2 methylbernsteinsaure hat bei 22 C einen spezifischen Drehwert von a D 4 4 c 15 CHCl3 Daraus berechnete Horeau einen spezifischen Drehwert von a D 2 2 c 15 CHCl3 fur ein Gemisch aus 75 der S Form und 25 der R Form entsprechend einem Enantiomerenuberschuss ee von 50 Die experimentelle Uberprufung ergab jedoch einen gemessenen spezifischen Drehwert von a D 1 6 c 15 CHCl3 fur dieses Enantiomerengemisch was einer optischen Reinheit von 36 entspricht Dieser Effekt trat nur bei der Verwendung von schwach polaren Losungsmitteln Methylenchlorid Chloroform Benzol auf die Diskrepanz zwischen optischer und Enantiomerenreinheit trat nicht auf wenn polare Losungsmittel Ethanol Pyridin Acetonitril benutzt wurden 8 Der Begriff Enantiomerenuberschuss ee engl enantiomeric excess wurde 1971 von Morrison und Mosher gepragt 9 Heutzutage wird der Begriff Enantiomerenuberschuss zunehmend durch den Begriff Enantiomerenverhaltnis er engl enantiomeric ratio ersetzt dabei wird ein Enantiomerengemisch charakterisiert durch das Mengenverhaltnis S R oder R S 10 Mit dem gleichen Argument wird der schwammige Begriff Diastereomerenuberschuss de engl diastereomeric excess zunehmend ersetzt durch den Begriff Diastereomerenverhaltnis dr engl diastereomeric ratio Einzelnachweise Bearbeiten Bernhard Testa Grundlagen der Organischen Stereochemie Verlag Chemie Weinheim 1983 ISBN 3 527 25935 X S 144 145 K Gunther J Martens M Schickedanz Dunnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch In Angew Chem 96 1984 S 514 515 doi 10 1002 ange 19840960724 K Gunther Thin layer chromatographic enantiomeric resolution via ligand exchange In Journal of Chromatography 448 1988 S 11 30 doi 10 1016 S0021 9673 01 84562 3 K Gunther M Schickedanz J Martens Thin Layer Chromatographic Enantiomeric Resolution In Naturwissenschaften 72 1985 S 149 150 doi 10 1007 BF00490403 Teresa Kowalska Joseph Sherma Herausgeber Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis CRC Press Taylor amp Francis Group Chromatographic Science Series Band 98 2007 ISBN 978 0 8493 4369 8 Kurt Gunther Jurgen Martens und Maren Messerschmidt Gas Chromatographic Separation of Enantiomers Determination of the Optical Purity of the Chiral Auxiliaries R and S 1 Amino 2 methoxymethylpyrrolidine In Journal of Chromatography A 288 1984 S 203 205 doi 10 1016 S0021 9673 01 93696 9 Ernest L Eliel Samuel H Wilen Stereochemistry of Organic Compounds John Wiles amp Sons 1994 ISBN 0 471 05446 1 S 221 240 Ernest L Eliel Samuel H Wilen Stereochemistry of Organic Compounds John Wiles amp Sons 1994 ISBN 0 471 05446 1 S 219 221 Morrison James D Mosher Harry S Asymmetric Organic Reactions Prentice Hall Englewood Cliff New Jersey 1971 ISBN 0130495514 Robert E Gawley Do the Terms ee and de Make Sense as Expressions of Stereoisomer Composition or Stereoselectivity In J Org Chem 71 2006 S 2411 2416 doi 10 1021 jo052554w Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Optische Reinheit amp oldid 177693280