6.3: Absolute Konfiguration und die (R) und (S) System

Absolute Konfigurationen von Perspektivformeln

Chemiker benötigen eine bequeme Möglichkeit, ein Stereoisomer von einem anderen zu unterscheiden. Das Cahn-Ingold-Prelog-System ist ein Regelwerk, mit dem wir die stereochemische Konfiguration eines Stereocenters eindeutig definieren können, indem wir die Bezeichnungen „R“ (aus dem lateinischen rectus, was Rechtshänder bedeutet) oder “ S “ (aus dem lateinischen sinister, was Linkshänder bedeutet) verwenden.,

Die Regeln für dieses System der stereochemischen Nomenklatur sind oberflächlich ziemlich einfach.

Regeln für die Zuordnung einer R/S-Bezeichnung zu einem chiralen Zentrum

1: Weisen Sie den vier Substituenten Prioritäten zu, wobei #1 die höchste Priorität und #4 die niedrigste ist. Prioritäten basieren auf der Ordnungszahl.

2: Verfolgen Sie einen Kreis von #1 bis #2 bis #3.

3: Bestimmen Sie die Ausrichtung der Prioritätsgruppe #4. Wenn es in die Ebene der Seite (weg von Ihnen) ausgerichtet ist, gehen Sie zu Schritt 4a. Wenn es aus der Ebene der Seite (zu Ihnen) ausgerichtet ist, gehen Sie zu Schritt 4b.,

4a: (#4-Gruppe, die von Ihnen weg zeigt): Ein Kreis im Uhrzeigersinn in Teil 2 entspricht der R-Konfiguration, während ein Kreis gegen den Uhrzeigersinn der S-Konfiguration entspricht.

4b: (#4-Gruppe zeigt auf Sie): Ein Kreis im Uhrzeigersinn in Teil 2 entspricht der S-Konfiguration, während ein Kreis gegen den Uhrzeigersinn der R-Konfiguration entspricht.

Als erstes Beispiel verwenden wir den 3-Kohlenstoff-Zucker Glyceraldehyd. Das erste, was wir tun müssen, ist, jedem der vier Substituenten, die an das chirale Zentrum gebunden sind, eine Priorität zuzuweisen., Wir betrachten zuerst die Atome, die direkt mit dem chiralen Zentrum verbunden sind: Dies sind H, O (im Hydroxyl), C (im Aldehyd) und C (in der CH2OH-Gruppe).

Zuweisen der R/S-Konfiguration zu Glyceraldehyd:

Zwei Prioritäten sind einfach: Wasserstoff mit einer Ordnungszahl von 1 ist die niedrigste (#4) Priorität und der Hydroxylsauerstoff mit der Ordnungszahl 8 hat Priorität #1. Kohlenstoff hat eine Ordnungszahl von 6. Welche der beiden ‚C‘ – Gruppen hat Priorität #2, der Aldehyd oder der CH2OH?, Um dies zu bestimmen, bewegen wir eine weitere Bindung vom chiralen Zentrum weg: Für den Aldehyd haben wir eine Doppelbindung zu einem Sauerstoff, während wir in der CH2OH-Gruppe eine einzelne Bindung zu einem Sauerstoff haben. Wenn das Atom gleich ist, haben Doppelbindungen eine höhere Priorität als Einzelbindungen. Daher wird der Aldehydgruppe die #2-Priorität und der CH2OH-Gruppe die #3-Priorität zugewiesen.

Wenn unsere Prioritäten zugewiesen sind, schauen wir als nächstes auf die Prioritätsgruppe #4 (die Seite) und sehen, dass sie von uns zurück in die Ebene der Seite zeigt – somit gilt Schritt 4a aus dem obigen Verfahren., Dann verfolgen wir einen Kreis, der durch die Prioritätsgruppen #1, #2 und #3 definiert ist, in aufsteigender Reihenfolge. Der Kreis ist im Uhrzeigersinn, was uns durch Schritt 4a sagt, dass dieser Kohlenstoff die ‚R‘-Konfiguration hat und dass dieses Molekül (R) – Glyceraldehyd ist. Sein Enantiomer muss per Definition (S)-Glyceraldehyd sein.

Als nächstes schauen wir uns eines der Enantiomere der Milchsäure an und bestimmen die Konfiguration des chiralen Zentrums. Offensichtlich ist H der # 4 Substituent und OH ist #1. Aufgrund seiner drei Bindungen an Sauerstoff hat der Kohlenstoff in der Säuregruppe Priorität #2 und die Methylgruppe nimmt #3., Die #4-Gruppe, Wasserstoff, wird zufällig in dieser Abbildung auf uns gezeigt (aus der Ebene der Seite), also verwenden wir Schritt 4b: Der Kreis, der von #1 bis #2 bis #3 verfolgt wird, ist im Uhrzeigersinn, was bedeutet, dass das chirale Zentrum die S-Konfiguration hat.

Das Medikament Thalidomid ist eine interessante – aber tragische – Fallstudie zur Bedeutung der Stereochemie im Arzneimitteldesign., Zuerst von einem deutschen Pharmaunternehmen hergestellt und weit verbreitet in Europa und Australien in den späten 1950″s als Beruhigungsmittel und Heilmittel für morgendliche Übelkeit bei schwangeren Frauen verschrieben, Thalidomid wurde bald als Ursache für verheerende Geburtsfehler bei Babys von Frauen beteiligt, die es genommen hatten. Thalidomid enthält ein chirales Zentrum und existiert somit in zwei enantiomeren Formen. Es wurde als racemische Mischung vermarktet: mit anderen Worten, eine 50: 50-Mischung beider Enantiomere.

Versuchen wir, die stereochemische Konfiguration des Enantiomers auf der linken Seite zu bestimmen., Von den vier Bindungen zum chiralen Zentrum ist Wasserstoff die Priorität #4. Die Stickstoffgruppe ist #1, die Carbonylseite des Rings ist #2 und die –CH2 Seite des Rings ist #3.

Der Wasserstoff zeigt von uns weg, und die priorisierten Substituenten verfolgen einen Kreis im Uhrzeigersinn: Dies ist das R Enantiomer von Thalidomid. Der andere Enantiomer muss natürlich die S-Konfiguration haben.,

Obwohl Wissenschaftler heute noch nicht sicher sind, wie Thalidomid wirkt, deuten experimentelle Beweise darauf hin, dass es tatsächlich das R-Enantiomer war, das die gewünschten medizinischen Wirkungen hatte, während das S-Enantiomer die Geburtsfehler verursachte. Selbst mit diesem Wissen ist reines (R)-Thalidomid jedoch nicht sicher, da Enzyme im Körper schnell zwischen den beiden Enantiomeren umwandeln – wir werden sehen, wie das in Kapitel 12 geschieht.

Als historische Anmerkung wurde Thalidomid nie für den Einsatz in den Vereinigten Staaten zugelassen. Dies war zum großen Teil den Bemühungen von Dr., Frances Kelsey, ein Food and Drug Officer, der auf Gefahr für ihre Karriere, blockiert seine Zulassung aufgrund ihrer Bedenken über den Mangel an ausreichenden Sicherheitsstudien, insbesondere im Hinblick auf die Fähigkeit des Medikaments in den Blutkreislauf eines sich entwickelnden Fötus. Unglücklicherweise, obwohl zu dieser Zeit klinische Studien für neue Medikamente eine weit verbreitete und unregulierte Verteilung an Ärzte und ihre Patienten im ganzen Land beinhalteten, so dass Familien in den USA nicht von den verursachten Schäden verschont blieben.,

In jüngster Zeit ist es in den USA legal geworden, ein enges Derivat von Thalidomid mit strengen Sicherheitsmaßnahmen für die Behandlung einer Form von Blutkrebs, dem multiplen Myelom, erneut zu verschreiben. In Brasilien wird Thalidomid zur Behandlung von Lepra eingesetzt – aber trotz Sicherheitsmaßnahmen werden Kinder immer noch mit Thalidomid-bedingten Defekten geboren.

Übung 1.: Bestimmen Sie die stereochemischen Konfigurationen der chiralen Zentren in den unten gezeigten Biomolekülen.

Aufgabe 2.,: Sollte das (R) Enantiomer von Malat einen festen oder gestrichelten Keil für die C-O-Bindung in der folgenden Abbildung haben?

Aufgabe 3.: Verwenden von festen oder gestrichelten Keilen, um Stereochemie zu zeigen, zeichnen Sie das (R) Enantiomer von Ibuprofen und das (S) Enantiomer von 2-Methylerythritol-4-phosphat (Strukturen werden früher in diesem Kapitel ohne Stereochemie gezeigt).

Lösungen für Übungen

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