Stereozentrum

Molekül mit einem Stereozentrum (dem zentralen Kohlenstoffatom): Die beiden spiegelbildlich aufgebauten Enantiomere können nicht zur Deckung gebracht werden. Sie unterscheiden sich in bestimmten physikalischen Eigenschaften und können in physiologischen Systemen unterschiedliche Wirkungen aufweisen.

Stereozentren

Zweidimensionale Präsentation eines Moleküls mit einem Stereozentrum an einem Kohlenstoffatom (mit einem blau markierten Sternchen (✱) gekennzeichnet).

Zweidimensionale Präsentation eines Moleküls mit zwei Stereozentren an Kohlenstoffatomen (jeweils mit blau markierten Sternchen (✱) gekennzeichnet).

Als Stereozentrum (auch Chiralitätszentrum oder stereogenes Zentrum/Atom) bezeichnet man in der Stereochemie einen Punkt in einem Molekül, der nicht unbedingt mit einem Atom zusammenfallen muss, mit einem Satz an Substituenten in einer solchen räumlichen Anordnung, dass sie mit der spiegelbildlichen Anordnung nicht in Deckung gebracht werden kann.^[1][2]

Formen

Eine gängige Form des Stereozentrums ist das asymmetrisch substituierte Kohlenstoffatom, das vier unterschiedliche Substituenten trägt. In diesem Zusammenhang wird auch häufig die formal nicht ganz korrekte Bezeichnung des asymmetrischen Kohlenstoffatoms verwendet. Der Begriff ist jedoch historisch geprägt und geht auf Jacobus Henricus van ’t Hoff zurück.^[3]

Der Begriff Substituent ist dabei weit zu fassen und beinhaltet auch freie Elektronenpaare. Daher können nicht nur vierbindige, tetraedrisch koordinierte Kohlenstoffatome oder quartäre Ammoniumverbindungen vom Amin-Typ Chiralitätszentren sein, sondern auch pyramidal koordinierte Atome wie z. B. Stickstoffatome in sterisch gehinderten Aminen, Phosphoratome in Phosphanen oder Schwefelatome in Sulfoxiden.

Zur Kennzeichnung eines Stereozentrums in Strukturformeln wird für gewöhnlich ein Stern verwendet. Diese Kennzeichnung wird jedoch seitens der IUPAC nicht empfohlen, sofern die Bedeutung des Sterns im gegebenen Kontext nicht eindeutig hervorgeht.^[4] Die Nomenklatur der Konfiguration eines Stereozentrums erfolgt mit Hilfe der Cahn-Ingold-Prelog-Konvention.

Während ein einzelnes Stereozentrum immer ein chirales Molekül bedingt, führt das Vorhandensein mehrerer Stereozentren nicht zwangsläufig zu einer chiralen Struktur. Existieren nämlich mehrere zueinander spiegelbildliche Stereozentren innerhalb des Moleküls, so liegt eine achirale Meso-Verbindung vor. Umgekehrt gibt es auch chirale Verbindungen ohne Chiralitätszentrum, die dann eine axiale, helikale oder planare Chiralität aufweisen.

Von Verbindungen mit Stereozentren existieren Stereoisomere. Sind Stereoisomere spiegelbildlich zueinander, so spricht man von Enantiomeren, andernfalls von Diastereomeren.

Stereozentren können in chemischen Reaktion entweder gezielt (Stereospezifität) oder bevorzugt (Stereoselektivität) gebildet werden. Reaktionen, bei denen die möglichen Konfigurationen eines Stereozentrums gleich häufig gebildet werden, bezeichnet man als stereounspezifisch.

Einzelnachweise

1. ↑ Eintrag: chirality centre. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.C01060 (Version: 2.1.5).
2. ↑ Karl-Heinz Hellwich: Stereochemie: Grundbegriffe. Springer-Verlag, Heidelberg, Berlin 2002, ISBN 3-540-42347-8, S. 21.
3. ↑ Peter J. Ramberg: Chemical Structure, Spatial Arrangement: The Early History of Stereochemistry, 1874-1914. Ashgate Publishing, Aldershot 2003, ISBN 0-754-60397-0, S. 57 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
4. ↑ Jonathan Brecher: Graphical representation standards for chemical structure diagrams (IUPAC Recommendations 2008). In: Pure Appl. Chem. 80, Nr. 2, 2008, S. 277–410, doi:10.1351/pac200880020277.