Frage von Akashaaaa, 65

Hey! Meine Fragen: 1) Bei Bild 1: Warum sind nur a und c chiral? Ich finde bei allen Molekülen stereogene Zentren..? ?

Wegen der Chiralität: bei Bild 2 dasselbe - warum sind nur a , c , d chiral?!

Hab leider auch noch mehrere Fragen zur Topizität, weil mich das Thema leider auch sehr beschäftigt, weil ich anscheinend ein verdammt schlechtes räumliches Vorstellungsvermögen besitze.

Um zu bestimmen, ob zwei Atome homotop, diastereotop oder enantiotop sind, kann man ja nun - statt mit Symmetrieoperationen zu arbeiten (wobei ich das trotzdem manchmal machen muss) - den Substitutionstest ausführen. Einer der eingekreisten Atome wird dann zB durch Brom ersetzt und dann wird geschaut, ob das Molekül ident zum anderen ist (homotop) oder enantiomer (enantiotop), wenn nichts davon zutrifft wäre es dann diastereotop.

Habt ihr vielleicht Tipps, wie man bei überbrückten System (wie auf den Bildern) leichter erkennt, ob es sich um homotop, enantiotop etc handelt? Ich komm meistens nicht sehr weit mit dem Substitutionstest... Beispiel: https://abload.de/img/13555631_109379124401lzufv.jpg :( Kann nachher die Lösung posten..

Und hier: https://abload.de/img/diastereotopznuuc.png - warum ist dies diastereotop, wenn doch ein Chiralitätszentrum entsteht? Hab das mal via Substitutionstest versucht: https://abload.de/img/13549024_1093788567344iupu.jpg

Please help :( Versuchs echt zu verstehen, aber die ganzen Youtubevideos verwirren mich noch mehr.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 16

Also zunächst mal zu Deinen Adamantan-Viechern: a ist chiral (sieht man leicht), b aber nicht (sieht man auch sofort, aber nur, wenn man zufälliger­weise auf den richtigen Gedanken kommt).

Denn die Symmetrie des Adamantan-Grundgerüsts ist tetraedrisch, genauso wie CH₄; sym­metrie­mäßig sind die beiden also gleich. Beispiel a entspricht also Brom­chlor­fluor­methan (chiral), Beispiel B Brom­chlor­methan (nicht chiral).  Im Beispiel b gibt es also eine Spiegel­ebene, die die beiden Hs in­einan­der überführt; sie enthält die beiden Halogen­atome.

Bei den Beispielen c und d ist es ähnlich, aber schwieriger. Denken wir uns mal die Os weg, dann haben wir in beiden Bei­spielen C₂ᵥ-Sym­metrie (wie in CH₂F₂). Da gibt es zwei Spiegel­ebenen, nämlich die durch die beiden Hs und die durch die beiden Os. Diese beiden Spiegel­ebenen denken wir uns jetzt in das Molekül hinein­gezeich­net, dann sieht man sofort, daß bei d eine dieser beiden Spiegel­ebenen über­lebt (die durch die beiden Hs, sie ver­tauscht jeweils die Os und Fs unter­einan­der), also Cₛ-Sym­metrie und daher achiral, und bei c keine, also ist es chiral.

Beim zweiten Blatt bin ich dagegen verblüfft. a und d haben C₁-Sym­metrie, sind also chiral. Aber bei c sehe ich Cₛ-Sym­metrie, also achiral (unter der An­nahme, daß die beiden Ringe jeweils planar sind und ihre Flächen auf­einan­der normal stehen), dagegen sehe ich bei b eine C₂-Sym­metrie, also Chiralität. Bist Du sicher, daß Du da nichts verschustert hast?

Alle Moleküle in Deinen Beispielen enthalten asymmetrische C-Atome. Die die trotz­dem nicht chiral sind enthalten „paar­weise zu­einan­der sym­metri­sche asym­metr­ische C-Atome“, sind also so etwas wie meso-Formen. Man kann auch sagen, daß die Kon­figura­tio­nen an den asym­­metri­−schen C-Atomen so gefinkelt gewählt sind, daß sie sich in ihrer Chiralität gegen­seitig aufheben.

Expertenantwort
von mgausmann, Community-Experte für Chemie, 22


Habt ihr vielleicht Tipps, wie man bei überbrückten System (wie auf den
Bildern) leichter erkennt, ob es sich um homotop, enantiotop etc
handelt? Ich komm meistens nicht sehr weit mit dem Substitutionstest...
Beispiel: :( Kann nachher die Lösung posten..

Am besten schnappst du dir das Molekül, denkst dir das zweimal, einmal das eine H- ausgetauscht, einmal das andere.
Und schaust dann, wie du die beiden Moleküle ineinander überführen kannst.
Durch Rotation -> homotop
Durch Spiegelungen -> enantiotop
Nur auf andere Weise -> diastereotop

Zu Bild 1: d hat eine Spiegelebene (die geht durch das C in beta-position zu den F's und durch das C zwischen den beiden O's durch... und durchs C unten links)

b hätte ich jetzt auch als chiral eingeschätzt, entdecke da jedenfalls keine Spiegelebene o.ä. drin. Keine Ahnung, vielleicht findet jemand anders da was ;)

Zu Bild 2: b ist nicht chiral, du kannst das Molekül um 180° in die Bildebene hineindrehen und siehst, dass die Methylgruppen die aktuell vorne unten steht, danach hinten oben steht. Da man keine chiralen Zentren im anderen Pyrrolidinring hat, geht das hier.


Und hier: - warum ist dies diastereotop, wenn doch ein Chiralitätszentrum entsteht? Hab das mal via Substitutionstest versucht:

Es geht nicht darum, dass du durch Substitution ein chirales Zentrum erzeugst. Entscheidend ist, dass das eine Substitution 1 nicht in Substitution 2 durch spiegelung überführbar ist. Durch Rotation auch nicht, deshalb diastereotop (siehe vorgehen oben). Ein chirales Zentrum wirst du durch Substitution fast immer erhalten. Entscheidend ist, dass sich diesen auch nur durch Spiegelung in das Molekül überführen lässt, bei dem die andere Gruppe, deren Relation untersucht werden soll, ausgetauscht wurde. (Mit Substitution 1 & 2 meine ich deine beiden oben rechts eingekästeten Moleküle)

Hoffe ich konnte etwas Licht ins Dunkel bringen. Da du dich da schon in der fortgeschrittenen Stereochemie bewegst, lass ich dir mal noch ne Buchempfehlung da: Hellwich - Stereochemie (Grundbegriffe)

Kostet nicht viel (habs gebraucht für ~7€ bekommen), ist auch nicht dick, aber für einzelne Begriffe (immer auch an Beispielen erklärt) doch ganz praktisch.

LG

mgausmann


PS: Schriftlich lassen sich diese räumlichen Gegebenheiten immer schlecht erklären, deswegen würdst mich nicht wundern, wenn du meinen Beschreibungen hier nicht ganz folgen kannst. Am besten du besprichst das mit jemanden, der es dir zeigen kann, mit Gesten etc. lässt sich das in der Regel immer besser rüberbringen.

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