Enantiomerenverhältnis

Das Enantiomerenverhältnis <math>er</math> () gibt in der Stereochemie das relative Mengenverhältnis von Überschuss- zu Unterschussenantiomer in einem Enantiomerengemisch an.<ref name="Gawley" />

Definition

<math>er = \frac{m_\text{Überschuss}}{m_\text{Unterschuss}}

         = \frac{n_\text{Überschuss}}{n_\text{Unterschuss}}
         \geq 1</math>

Darin steht <math>m</math> für die Masse und <math>n</math> für die Stoffmenge der jeweiligen Enantiomere.

Beispielsweise wäre bei Massenanteilen der Enantiomere von 80 % zu 20 % das Enantiomerenverhältnis

<math>er = \frac{0{,}8}{0{,}2} = 4.</math>

Bei einem Racemat (auch racemisches Gemisch genannt) ist das Enantiomerenverhältnis per definitionem

<math>er = 1.</math>

Geschichte

Traditionell wurden Gemische (zweier) enantiomerer Verbindungen durch ihre optische Reinheit charakterisiert (engl. optical purity, Abk. op), da die Analytik auf der Bestimmung der spezifischen Drehwinkel mittels Polarimetrie basierte.

Der Enantiomerenüberschuss (engl. enantiomeric excess, Abk. ee) wird oft fälschlicherweise als identisch mit der optischen Reinheit angesehen und daher auch noch oft verwendet.

Gegenwart

Nach Vorschlag der IUPAC soll der Begriff Enantiomerenüberschuss zunehmend durch den Begriff Enantiomerenverhältnis ersetzt werden.

Das Enantiomerenverhältnis kann aus dem Enantiomerenüberschuss berechnet werden:

<math>er = \frac{1 + ee}{1 - ee}</math>

Diese Formel kann umgestellt werden zu:

<math>\Leftrightarrow ee = \frac{er - 1}{er + 1},</math> im Beispiel aus der Einleitung wäre also <math>ee = \frac{4 - 1}{4 + 1} = 0{,}60 = 60\,\%.</math>

Zur Analytik des Enantiomerenverhältnisses verwendet man heute vorwiegend

• chromatographische Methoden<ref name="Schurig" /> (Dünnschicht-,<ref name="Günther_AngewChem" /><ref name="Kowalska" /> Gas-<ref name="Günther_JoChromatography" /> oder Hochdruckflüssigkeitschromatographie unter Verwendung chiraler stationärer Phasen)
• spezielle NMR-Techniken.<ref name="Eliel2" />

Anwendungsbeispiel

Die Analytik des Enantiomerenverhältnisses dient beispielsweise zur Prüfung von natürlichen Fruchtaromen und von Lebensmitteln, die mit ihnen aromatisiert werden. Einige Aromastoffe haben nämlich natürliche chirale Eigenschaften und kommen somit in enantiomeren Formen vor. Dabei weisen chirale Aromastoffe natürlichen Ursprungs in der Regel eine charakteristische Verteilung der Enantiomeren auf. Daher kann mit Hilfe der Lebensmittelanalytik festgestellt werden, ob ausschließlich natürliche Aromastoffe vorliegen und ob die Produkte entsprechend den Vorschriften gekennzeichnet sind.<ref name="lgl" />

Einzelnachweise

<references> <ref name="Eliel2"> Ernest L. Eliel, Samuel H. Wilen: Stereochemistry of Organic Compounds. John Wiley & Sons, 1994, S. 221–240, ISBN 0-471-05446-1. </ref> <ref name="Gawley"> Robert E. Gawley: Do the Terms "% ee" and "% de" Make Sense as Expressions of Stereoisomer Composition or Stereoselectivity? In: The Journal of Organic Chemistry 71 (2006) S. 2411–2416; doi:10.1021/jo052554w. </ref> <ref name="Günther_AngewChem"> K. Günther, J. Martens, M. Schickedanz: Dünnschichtchromatographische Enantiomerentrennung mittels Ligandenaustausch. In: Angew. Chem. 1984, 96, S. 514–515, doi: 10.1002/ange.19840960724. </ref> <ref name="Günther_JoChromatography"> 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. </ref> <ref name="Kowalska"> 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. </ref> <ref name="lgl"> Aromastoffe – Rechtsgrundlagen und Analytik, Website des Bayerischen Landesamts für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit </ref> <ref name="Schurig"> Volker Schurig: Contributions to the theory and practice of the chromatographic separation of enantiomers. In: Chirality. 17 (2005) S. 205–226, doi: 10.1002/chir.20133. </ref> </references>