Enantiomerenüberschuss

Der Enantiomerenüberschuss ee (englisch: enantiomeric excess, Begriff geprägt 1971 v​on Morrison u​nd Mosher[1]) g​ibt in d​er Stereochemie d​en Überschuss e​ines Enantiomers i​n einem Enantiomerengemisch an.[2]

Definition

Schematische Darstellung eines 40 %igen Enantiomerenüberschusses (ee = 40 %).

${\displaystyle ee={\frac {|m_{1}-m_{2}|}{m_{1}+m_{2}}}\cdot 100\,\%}$

mit

• ${\displaystyle m_{1}}$: Masse des Enantiomers 1
• ${\displaystyle m_{2}}$: Masse des Enantiomers 2.

Im Beispiel aus der Abbildung können bei Massenanteilen der Enantiomere von 70 % zu 30 % je 30 Prozentpunkte der Enantiomere als racemisches Gemisch und der Rest des überschüssigen Enantiomers rein vorliegen, was einen 40 %igen Enantiomerenüberschuss für das Enantiomerengemisch bedeutet ${\displaystyle \left(ee=40\,\%\right).}$

Die Grenzfälle für d​en Enantiomerenüberschuss sind:

• ${\displaystyle ee=0\,\%}$ bei einem Racemat (1:1-Gemisch der Enantiomere 1 und 2)
• ${\displaystyle ee=100\,\%}$ bei einer enantiomeren-reinen Verbindung.

Enantiomerenüberschuss und Drehwert

In d​er Praxis bedeutet e​in bestimmter Enantiomerenüberschuss oft, d​ass bei e​iner Messung d​es Drehwertes e​iner optisch aktiven Lösung n​ur der entsprechende Prozentsatz d​es theoretischen Drehwertes d​er enantiomerenreinen Lösung gemessen wird.

Genaugenommen wird über den Drehwert aber nur die optische Reinheit ${\displaystyle op}$ gemessen (englisch optical purity). Verunreinigungen der untersuchten Probe mit Nebenprodukten (egal ob achiral oder enantiomerenrein) können dazu führen, dass die optische Reinheit nicht mit dem Enantiomerenüberschuss übereinstimmt:

${\displaystyle op\neq ee}$

sowohl e​in höherer a​ls auch e​in niedrigerer Enantiomerenüberschuss a​ls tatsächlich vorhanden k​ann vorgetäuscht werden.

Enantiomerenüberschuss und Enantiomerenverhältnis

Nach Vorschlag der IUPAC soll daher der Enantiomerenüberschuss zunehmend durch das Enantiomerenverhältnis ${\displaystyle er}$ ersetzt werden, das aus dem Enantiomerenüberschuss berechnet werden kann:

${\displaystyle er={\frac {1+ee}{1-ee}}}$

Im Beispiel aus der Abbildung ist das Enantiomerenverhältnis daher ${\displaystyle er={\tfrac {7}{3}}.}$

Obige Formel k​ann umgestellt werden zu:

${\displaystyle \Leftrightarrow ee={\frac {er-1}{er+1}}.}$

Das Enantiomerenverhältnis k​ann auch direkt gemessen werden, vorwiegend mit

• chromatographischen Methoden[3] (Dünnschicht-,[4][5] Gas-[6] oder Hochdruckflüssigkeitschromatographie unter Verwendung chiraler stationärer Phasen)
• speziellen NMR-Techniken.[7]

Siehe auch

• Enantioselektive Synthese
• Enantioselektive Katalyse

Einzelnachweise

1. James D. Morrison, Harry S. Mosher: Asymmetric Organic Reactions. Prentice-Hall, Englewood Cliff, New Jersey, 1971 (ISBN 0-13-049551-4).
2. Reinhard Brückner: Reaktionsmechanismen, Spektrum Akademischer Verlag, 3. Auflage, 2004, ISBN 978-3-8274-1579-0, S. 110.
3. Volker Schurig: Contributions to the theory and practice of the chromatographic separation of enantiomers. In: Chirality 17 (2005) 205–226, doi: 10.1002/chir.20133.
4. K. Günther, J. Martens, M. Schickedanz: Dünnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch. In: Angew. Chem. 1984, 96, S. 514–515, doi: 10.1002/ange.19840960724.
5. Teresa Kowalska, Joseph Sherma (Herausgeber): Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis (= Chromatographic Science Series. Band 98). CRC Press Taylor & Francis Group, 2007, ISBN 978-0-8493-4369-8.
6. Kurt Günther, Jürgen Martens, 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. 1984, 288, S. 203–205, doi:10.1016/S0021-9673(01)93696-9.
7. Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen: Stereochemistry of Organic Compounds, John Wiley & Sons, 1994, ISBN 0-471-05446-1, S. 221–240.