Warum kristallisiert sich aus einer Glucose-Lösung nur ein Stereoisomer heraus?
Im Buch steht je nach Lösungsmittel bildet sich beim Auskristallisieren reine a-Glucose oder reine ß-Glucose, aber warum?
2 Antworten
Ich habe diese Frage und Antwort bei Blumes Medienserver gefunden: Ich zitiere:
Können Sie mir erklären, weshalb aus einer wässrigen Lösung Glucose als reine alpha-D-Glucose auskristallisiert, aus Pyridin jedoch die reine ß-D-Glucose?
A: Das Thema wurde zur Zeit meines Biochemiestudiums heiß diskutiert. Dem Vernehmen nach hat sich an dem Ergebnis nichts geändert.
Zur Vereinfachung gehen wir von a-Glucose aus. Die kristallisiert nur aus Wasser/Ethanol-Mischungen rein aus.
Wenn wir a-Glucose in eine rein wässrige Lösung geben, öffnet sich der Halbacetalring; aus der offenen Form bildet sich unter Rückschluss des Rings das Mutarotationsgleichgewicht aus.
Deshalb kristallisiert aus reinem Wasser stets eine Mischung von a- und b-Gluc. Da sich aber das Mutarotations-Gleichgewicht sehr langsam einstellt, wird beim Auskristallisieren aus Wasser fälschlich von reiner a-Gluc gesprochen.
Das Gleichgewicht stellt sich jedoch wesentlich rascher, ja fast augenblicklich ein, wenn man eine schwach alkalische Lösung vorgibt, z. B. eine NaHCO 3-Lösung. Halbacetale sind bekanntlich gegen die Einwirkung von Basen empfindlich. (Vollacetale sind empfindlich gegen Säuren.)
Eine das Mutarotations-Gleichgewicht besonders beschleunigende Base ist Pyridin, das zusätzlich noch sterische Einflüsse auf das Glucosemolekül ausübt. Die Effekte beruhen auf einer H-Brücke zwischen dem Stickstoffatom des Pyridins und der Halbacetal-OH-Gruppe.
Gut, die Auswirkung des Lösungsmittels habe ich jetzt verstanden. Aber es liegen immer beide Isomere vor. Also warum kristallisiert sich immer nur einer von beiden heraus? Liegt das daran, dass eine Übersättigung notwendig ist? Beim Gleichgewicht liegt ja mehr ß-Glucose vor mit 64% und bei der a-Glucose in wässriger Lösung wäre ja durch das langsame Einstellen des Gleichgewichts immer noch mehr a-Glucose vorhanden. Dann würde immer das auskristallisieren, von dem mehr da ist ,oder?
Weil nur die jeweiligen Moleküle so zueinander passen, dass sie sich zusammenlagern können zu Kristallen.