Chiralität bei Stickstoff, Phosphor und Schwefel

Denken Sie daran, dass jedes tetraedrische Zentrum mit vier verschiedenen funktionellen Gruppen chiral ist.

Während diese Eigenschaft häufig bei Kohlenstoff beobachtet wird, gilt sie auch für andere Elemente derselben Gruppe wie Silizium und Germanium oder für benachbarte Gruppen wie Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Als solche bilden sie Enantiomere, die auflösbar sind.

Ersetzt man eine der vier verschiedenen funktionellen Gruppen durch ein Elektronenpaar, entsteht ebenfalls ein chirales tetraedrisches Zentrum. Zum Beispiel ist ein sp^3-Stickstoff in Ethylmethylamin ein chirales tetraedrisches Zentrum, da sein Spiegelbild nicht überlagerbar ist.

Prinzipiell sind die Enantiomere der chiralen Amine zwar auflösbar, aber aufgrund der pyramidalen Inversion nicht trennbar. Wie bei einem Regenschirm, der einem Sturm ausgesetzt ist, dreht sich das chirale Amin spontan um, was zu einer racemischen Mischung führt.

Eine pyramidale Inversion ist jedoch bei quartären Ammoniumsalzen, wie z. B. Allylethylmethylphenylammoniumchlorid, nicht möglich, was eine einfache Auflösung von R- und S-Enantiomeren ermöglicht.

In ähnlicher Weise durchlaufen dreiwertige sp^{3-Phosphorverbindungen} und Schwefelverbindungen mit einsamen Paaren nicht so leicht eine pyramidale Inversion, da sie energetisch weniger günstig ist. Als solche sind sie leicht lösbar.

Die Benennung der Enantiomere von chiralen Zentren, die keine Kohlenstoff-Zentren sind, erfolgt nach dem gleichen Verfahren wie bei chiralen Kohlenstoffzentren. Erinnern Sie sich daran, dass die Benennung von Enantiomeren als R- oder S- drei Schritte umfasst: die Zuweisung von Prioritäten zu den Substituentengruppen, die Ausrichtung des Substituenten mit der niedrigsten Priorität vom Beobachter weg und die Bestimmung, ob die Prioritätssequenz der anderen drei Gruppen im chiralen Zentrum im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn verläuft.

In Molekülen mit einem einsamen Paar wie Methylsulfinylbenzol werden den Substituenten Prioritäten zugewiesen, wobei das einsame Paar die niedrigste ist. Als nächstes wird das Molekül so gedreht, dass das Einzelpaar wegzeigt.

Hier verläuft die Eins-Zwei-Drei-Sequenz im Uhrzeigersinn. Dementsprechend wird dem chiralen Zentrum das Präfix R zugeordnet, und das Enantiomer wird als (R)-Methylsulfinylbenzol markiert. In ähnlicher Weise ist das andere Enantiomer als (S)-Methylsulfinylbenzol markiert.