Isomerie von Komplexen - Department Chemie und Biologie

Isomerie von Komplexen
Komplexe haben häufig die Koordinationszahlen 2, 4, 6, d.h. die räumliche Anordnung ist
linear, tetraedrisch, quadratisch planar oder oktaedrisch.
Die meisten Ionen sind bei wechselnden Liganden unterschiedlich koordiniert. Einige
Hinweise für die Bevorzugung bestimmter Anordnungen gibt die Ligandfeldtheorie.
Für bestimmte Koordinationen und/oder Liganden gibt es mehrere Möglichkeiten der
räumlichen Anordnung (Isomerie). Im Wesentlichen treten bei Komplexen 4 unterschiedliche
Isomerieformen auf:
Konfigurationsisomerie:
Stereoisomere haben dieselbe chemische Zusammensetzung und Ladung aber unterscheiden
sich im räumlichen Aufbau.
Bei quadratisch-planaren Komplexen ist eine cis/trans-Isomerie möglich. Die Liganden sind
bei der cis-Konfiguration benachbart, bei trans-Konfiguration liegen sie gegenüber.
Bei oktaedrischen Komplexen ist ebenfalls cis/trans-Isomerie möglich.
Wenn bei einem oktaedrischen Komplex drei gleiche Liganden vorliegen, ist ebenfalls eine
Isomerieform möglich, die facial(fac)/meridional(mer) genannt wird. Die drei Liganden
besetzen entweder die Ecken einer Dreiecksfläche des Oktaeders (fac) oder aber sie besetzen
drei Ecken einer quadratischen Basisfläche des Oktaeders (mer).
Hat ein tetraedrischer Komplex vier verschiedene Liganden, sind zwei Formen möglich, die
sich nicht zur Deckung bringen lassen. Sie verhalten sich wie Bild und Spiegelbild.
Ein 1:1 Gemisch optischer Isomere nennt man racemisches Gemisch.
Bindungsisomerie:
Liganden wie CN- und NO2 - können durch verschiedene Atome an das Zentralion gebunden
sein.
Koordinationsisomerie:
Anionen und Kationen liegen in Form von Komplexen vor, z.B.:
[Co(NH3)6][Cr(CN)6] und [Cr(NH3)6][Co(CN)6]
.
Ionenisomerie:
Ein Ion kann im Komplex als Ligand gebunden sein oder außerhalb des Komplexes als
Gegenion, z.B.:
[Co(NH3)5Cl]SO4 oder [Co(NH3)5SO4]Cl
Spezialfall: Hydratisomerie
[Cr(H2O)6]Cl3 oder [Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O
Konsequenzen von Isomerien:
In der Pharmazie haben viele Arzneimittel mind. 1 stereogenes Zentrum, oftmals ist nur eines
der Enantiomere für die erwünschte Wirkung verantwortlich. Dieses Enantiomer heißt
Eutomer, das Distomer kann zur Hauptwirkung beitragen, unwirksam sein oder schädlich
bzw. toxisch sein.
Ein Beispiel ist Thalidomid (Contergan). Im Medikament wurde das racemische Gemisch
eingesetzt, wobei das Distomer zur Fehlbildung und Schädigung der Embryonen führte. Hätte
man nur das Eutomer eingesetzt, hätte die Katastrophe jedoch nicht verhindert werden
können, da es im Magen-Darm-Trakt zu einer Enolisierung gekommen wäre, bei der das
schädliche Distomer wieder entstanden wäre.
Ein weiteres Beispiel ist Methylphenidat (Ritalin, Medikinet). Es hat zwei stereogene Zentren
und bei der Synthese entsteht ein racemisches Gemisch aus 2R, 2’R 2S, 2’S 2R, 2’S 2S,
2’R. Das ist als solches in Deutschland im Handel, während in Amerika nur die reine
wirksame 2R, 2’R Form im Handel ist. Dies verlängert die Wirkungsdauer, hat geringere
Nebenwirkungen und erfordert eine geringere Dosierung.
In der Chemotherapie gibt es eine Form von cis-Platin, die als Zystostatikum eingesetzt wird.
Das Enantiomer trans-Platin würde eine gegenteilige Wirkung erzielen
Literatur:??
Fragen:
1. Welche Besonderheit haben oktaedrische Komplexe mit drei gleichen Liganden?
2. Nennen Sie jeweils Beispiele für Konfigurationsisomerie, Bindungsisomerie und
Ionenisomerie.