Cahn-Ingold-Prelog-Konvention
Die Cahn-Ingold-Prelog-Konvention (CIP-Konvention) dient zur eindeutigen Beschreibung der Anordnung der vier verschiedener Substituenten an Kohlenstoffatomen, also der Bestimmung der absoluten Konfiguration der Stereozentren chiraler und insbesondere stereoisomerer Moleküle. Sie wurde 1966 von Robert Sidney Cahn, Christopher Kelk Ingold und dem Schweizer Nobelpreisträger Vladimir Prelog vorgeschlagen.
thumb|Beispiel für die Anwendung der CIP-Konvention, die Substituenten werden nach ihrer Priorität geordnet, der Substituent niedrigster Priorität wird unter die Bildebene gedreht, die Richtung der Kreisbewegung an den Subst. entlang definiert die absolute Konfiguration
Man geht folgendermaßen vor:
- Zuerst werden die chiralen Zentren des Moleküls bestimmt. Dies sind meist ein oder mehrere Kohlenstoff-Atome, die vier verschiedene Substituenten tragen. Man kennzeichnet sie in der Strukturformel durch Sterne.
- Dann wird eine Drehrichtung der Struktur (nicht identisch mit der optischen Drehrichtung!) durch Ordnung der Substituenten bestimmt:
- Zuerst untersucht man die vier Atome, die direkt an das aktive Zentrum gebunden sind. Die Atome erhalten Prioritätsnummern. Das Atom mit der höchsten Ordnungszahl im Periodensystem erhält die Ziffer 1, das mit der zweithöchsten Ordnungszahl die Ziffer 2 usw.
- Bei gleichen Ordnungszahlen hat der Substituent die höhere Priorität (kleinere Ziffer), der an andere Atome (Zweitatom) mit höherer Summe der Ordnungszahlen gebunden ist.
- Doppelbindungen zu Zweitatomen zählen doppelt, Dreifachbindungen dreifach.
- Nun dreht man den Substituenten niedrigster Priorität 4 unter die Bildebene, und macht dann eine Kreisbewegung um das aktive Zentrum, vom Substituenden mit der Nummer 1 bis zur Nummer 3. Geht diese Kreisbewegung linksherum, so liegt eine S-Konfiguration vor, geht sie rechtsherum, so liegt eine R-Konfiguration vor. Dieser Vorgang wird für jedes Chiralitätszentrum wiederholt.
- Zuerst untersucht man die vier Atome, die direkt an das aktive Zentrum gebunden sind. Die Atome erhalten Prioritätsnummern. Das Atom mit der höchsten Ordnungszahl im Periodensystem erhält die Ziffer 1, das mit der zweithöchsten Ordnungszahl die Ziffer 2 usw.
Bevor die CIP-Nomenklatur entwickelt wurde, hat man mithilfe der Fischer-Projektion die chirale Konfirguration von Molekülen beschrieben. Sie wird auch noch heute mehrheitlich für biochemische Substanzen, wie Zucker und Aminosäuren verwendet, ist aber weniger geeignet für andere Substanzklassen, v.a. wenn mehrere Chiralitätszentren vorliegen.
Literatur
- R.S. Cahn, C.K. Ingold and V. Prelog, Angew. Chem., 1966, 78, 413-447
- V. Prelog, G. Helmchen, Angew. Chem., 1982, 94, 614-631