Prochiralität

Prochiralität
Prochirale Moleküle haben eine interne Spiegelebene und besitzen spiegelbildliche Halbräume
oberhalb und unterhalb der Ebene. Reaktionen, die zu einem neuen Chiralitätszentrum führen,
aber ohne chirale Referenz (Reagenz, Katalysator etc.) sind, können die beiden Halbräume nicht
unterscheiden, so dass beide Annäherungsrichtungen des Reagenzes gleich wahrscheinlich sind.
Es bilden sich Racemate (1:1-Gemische der beiden Enantiomeren).
Biochemischen Reaktionen sind oft katalysiert, wobei der Biolatalysator (Enzym, Hormon)
selbst chiral ist. Er kann die beiden Halbräume unterscheiden.
Beispiel: Ethylalkohol, Acetyldehyd und
Hefe-Alkoholdehydrogenase (NAD +/NAD-H)
Zur Unterscheidung der beiden (enantiotopen) Wasserstoffatome sind diese im folgenden durch
unterschiedliche Isotopen markiert: H ≡ 1 H, D ≡ 2 H (Deuterium).
Oxidation (Reaktion von links nach rechts): NAD+ kann die beiden Wasserstoffatome des Alkohols unterscheiden, weil es selbst chiral ist. Es greift nur von oben (––––) an, und es entsteht
ausschließlich das nicht-deuterierte Acetaldehyd.
Reduktion (Reaktion von rechts nach links): NAD-H/D kann die beiden Halbräume um die
Carbonylgruppe unterscheiden. Es greift nur von oben (––––) an
NAD
H3 C
NAD+
H+
D
H3C
H
D
H
C
O
C
O
H
H 3C
H+
NAD+
D
C
O
NAD
H
Grund für die Fähigkeit zur Unterscheidung: NAD +/NAD-H ist selbst chiral (Ú ):
NH2
CONH2
+
N
*
HO OH
*
*
O
O
P
OH
O
O
P
OH
N
N
O
CONH2
N
N
O
*
H H
N
O
*
* *
HO OH
NAD+: Nicotinamid-adenin-dinucleotid
*
NAD-H