Stereoisomerie von Komplexverbindungen

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Unter Isomeren versteht man „Verbindungen, die zwar die gleiche
stöchiometrische Zusammensetzung besitzen (gleiche Summenformel) und die
gleiche Molekülmasse, aber durch chemische oder physikalische Analysenmethoden
unterscheidbar sind.“ [c] Ein Vorteil isomerer Komplexverbindungen im
Vergleich zu den üblichen Beispielen aus der organischen Chemie ist, dass sie mit
ihren oft unterschiedlichen Farben augenfälliger die Unterschiede zeigen. [b]

Stereoisomerie von Komplexverbindungen

Oft wird die Stereoisomerie auch als Konfigurationsisomerie bezeichnet. Man versteht darunter Verbindungen mit der gleichen Bindungsverknüpfung der einzelnen Atome aber unterschiedlicher räumlicher Anordnung. Zwei Formen werden unterschieden, die cis-trans-Isomerie und die Spiegelbildisomerie. [b]

cis-trans-Isomerie

Bei quadratisch-planaren und oktaedrisch gebauten Komplexen ist die cis-trans-Isomerie möglich. Sitzen dabei gleiche Liganden an einer Kante, spricht man vom cis-Isomer, liegen die gleichen Liganden an diametral entgegengesetzten Ecken des Koordinationspolyeders, vom trans-Isomer. [a, b]

Da beim Tetraeder eine Unterscheidung der Ecken nicht möglich ist, bildet das Auffinden von cis-trans- Isomeren bei der Koordinationszahl 4 einen Beweis für die planar-quadratische
Anordnung der Liganden. [PtCl2(NH3)2] ist eine Verbindung, die in zwei Isomeren-
Formen auftritt. Das cis-Isomer wird als Chemotherapeutikum zur Behinderung
des Wachstums von Krebszellen bei Tumoren im Blasen- und Hodenbereich
angewendet, das trans-Isomer zeigt hier keine Wirkung. [a, b]

Über die Stereoisomerie von Komplexverbindungen - Spiegelbildisomerie und cis-trans-Isomerie einfach erklärt. Hier: cis- und trans-Isomer von [PtCl2(NH3)2].
cis- und trans-Isomer von [PtCl2(NH3)2]. [b]

Ein Beispiel für einen oktaedrisch gebauten Komplex liefert die Verbindung [CoCl2(NH3)4]Cl, von der eine violette und eine grüne Form bekannt ist. [b]

Über die Stereoisomerie von Komplexverbindungen - Spiegelbildisomerie und cis-trans-Isomerie einfach erklärt. Hier: cis- und trans-Isomer von [CoCl2(NH3)4]+.
cis- und trans-Isomer von [CoCl2(NH3)4]+. [b]

Spiegelbildisomerie

Spiegelbildisomere werden auch als Enantiomere bezeichnet. „Ein Enantiomer gehört zu einem Paar von Molekülen, die sich zueinander wie Bild und Spiegelbild verhalten. Es ist selbst nicht deckungsgleich mit seinem eigenen Spiegelbild. Ein solches Molekül bezeichnet man auch als chiral.“ [c]

Im Unterschied zu den cis-trans- Isomeren gleichen sich die Spiegelbildisomere in den meisten ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das Verhalten gegenüber polarisierten Lichtes ist ihr wichtigstes Unterscheidungsmerkmal. [a, b]

„Ein Enantiomer dreht die Ebene des polarisierten Lichtes in eine Richtung, das andere Enantiomer dreht sie bei gleicher Konzentration um den gleichen Winkel in die entgegengesetzte Richtung.“ [d]

Getrennt werden können die Spiegelbildisomere nur durch Umsetzung mit Substanzen, die selbst in spiegelbildisomeren Formen existieren. [a, b]

Über die Stereoisomerie von Komplexverbindungen - Spiegelbildisomerie und cis-trans-Isomerie einfach erklärt. Hier: Enantiomere von cis-[CoCl2(en)2]+ (die gebogenen Linien entsprechen den CH2–CH2-Brücken der en-Liganden).
Enantiomere von cis-[CoCl2(en)2]+ (die gebogenen Linien entsprechen den CH2–CH2-Brücken der en-Liganden). [b]

Einzelnachweise

[a] Vgl. Demuth, R./Kober, F., Komplexchemie, 1992, S. 24. // Vgl. Tausch, M./Wachtendonk, M. v., Chemie, 2000, S. 321.

[b] Nicole Krempel, Didaktische Aufbereitungen der Komplexchemie für die Sekundarstufen I und II anhand einfach durchführbarer Versuche unter besonderer Berücksichtigung von Chelatkomplexen und bioanorganischer Systeme, Hausarbeit 2004, Marburg, S. 45.

[c] Gade, L. H., Koordinationschemie, 1998, S. 67.

[d] Shriver, D. F./Atkins, P. W./Langford, C. H., Chemie, 1997, S. 232.