Stickstoff als Stereozentrum

[024p]

Wie ist das jetzt eigentlich mit dem Stickstoff?
Dass der gerne invertiert und mit einem Wasserstoff als Substituenten nicht chiral ist, findet und hört man ja eigentlich überall. Ab wann ist ein Stickstoff dann jetzt aber chiral?
Mal findet man, dass mindestens drei Substituenten - wovon keiner Wasserstoff sein darf - ausreichen, mal zusätzlich noch, dass die Verbindung gespannt sein muss, um die Inversion zu verhindern.
Was stimmt denn da jetzt ?

[Christian Müller]

Hallo.
Stickstoff kann mit nur 3 Substituenten, und selbst wenn diese alle verschieden sind, nicht chiral sein. Das freie Elektronenpaar führt zum Umklappen der Bindungen und deshalb ist keine Chiralität möglich. Ähnlich einem Regenschirm im Wind der immer wieder von links dann von rechts angepustet wird und umklappt.
Sobald du ein Stickstoff Molekül hast mit 4 Substituenten sieht die Sache anders aus. Als Beispiel: 1. subst. CH3, 2. Subst. Cl, 3. Substituent Br, 4 Substituent H. Nun wären die Bedingunen für Chiralität gegeben.

Um dein Problem von oben vllt zu klären: Wenn du ein protoniertes Stickstoff hast und bei 4 Substituenten wäre Wasserstoff 2mal vertreten, dann wäre das Molekül an dieser Stelle nicht chiral!

[024p]

Das hab ich bis dahin schon anders gelernt:
Beim Chinin oder der Trögerschen Base beispielsweise sind ja keine Ammoniumstrukturen vorhanden und der Stickstoff ost - ob der sterischen Hinderung - trotzdem nicht zur Inversion fähig.
Die Frage wäre jetzt, ob es auch chirale Stickstoff-Verbindungen gibt, bei denen keine Ringspannung auftritt und die - vllt eben wegen der Größe der Substituenten oder anderen Gründen, die ich eben hier gerne erfragt hätte - trotzdem chiral sind.

[Christian Müller]

nun hast du ja konkrete Beispiele und eigentlich schon vieles selbst beantwortet: http://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%B6gersche_Base
Sterische Hinderungen können dafür verantwortlichsein dass keine Chiralität auftritt. Wie die pyramidalen Stickstoffatome als Brücke bei der Base, und eben auch als Brückenatom im Chinin.
Grundsätzlich wäre es auch bei zu großen Substituenen möglich, dass dann eine Chiralität bei einem "normalen" Stickstoffatom auftritt, wenn ein umklappen verhindert wird. Aber ob du dafür in einer Klausur ein Beispiel sagen musst, wage ich zu bezweifeln...
Chinin und die Trögersche Base sind eben solche Besonderheiten, weil die Brücke einfach nicht umklappen kann. Merken und aufschreiben wenn es dein Prof. wissen will

[024p]

Aber gibt's denn konkrete Beispiele für Substituenten, bei denen das umklappen auch ohne Ringspannung irgendwann einfach nicht mehr möglich ist?
Keine Ahnung: Ab ner bestimmen Kettenlänge, zu große und/oder zu viele Ringe als Subtituenten, zu große Substituenten (ab ner bestimmten Atomgröße oder so), .. ?
Einfach konkrete Merkmale, anhand derer man sich ein Bild machen und das objektiv beurteilen kann.

[karl]

Mal findet man, dass mindestens drei Substituenten - wovon keiner Wasserstoff sein darf - ausreichen

hey, 3 verschiedene substituenten sind leider nicht ausreichend. man braucht 4 verschiedene substituenten wobei keiner wasserstoff sein darf. ein konkretes beispiel wäre: (Ally)(benzyl)(methyl)(phenyl)ammonium-iodid.

such einfach mal chirale quartäre ammoniumverbindung bei google und du wirst noch mehr beispiele finden.

grüße