Konfiguration (Chemie)

Grundbegriff und Darstellung

Unter Konfiguration versteht man die räumliche Anordnung von Atomen in Molekülen mit gleicher Summenformel und gleicher Konstitution, die nicht durch Rotationen um Einfachbindungen ineinander überführbar sind. Die Konstitution beschreibt dabei die Reihenfolge, in der die Atome miteinander verknüpft sind. Mit Konfigurationen beschäftigt sich die Stereochemie.

Zur graphischen Darstellung von Molekülkonfigurationen verwendet man vor allem Keilstrichformeln und Fischer-Projektionen.

Konfigurationsisomere und Konformationsisomere

Haben zwei Moleküle dieselbe Konstitution, aber einen unterschiedlichen räumlichen Bau, sind sie Stereoisomere. Konfigurationsisomere sind Stereoisomere, die nicht durch Rotation um Einfachbindungen, sondern nur durch Brechen und Neuknüpfen von Bindungen ineinander überführt werden können.

Zu den Konfigurationsisomeren gehören cis-trans-Isomere, Enantiomere und Diastereoisomere. Enantiomere sind dabei spiegelbildlich zueinander angeordnete Moleküle.

Davon zu unterscheiden sind Konformationsisomere. Sie besitzen unterschiedliche Konformationen, also unterschiedliche räumliche Formen desselben Moleküls, und können im Gegensatz zu Konfigurationsisomeren durch Rotation um Einfachbindungen ineinander überführt werden.

Absolute und relative Konfiguration

Die absolute Konfiguration ist die räumliche Anordnung der Atome in Molekülen mit stereogenen Zentren sowie deren Benennung durch stereochemische Deskriptoren. Stereogene Zentren sind Strukturstellen, an denen eine unterschiedliche räumliche Anordnung zu unterscheidbaren Stereoisomeren führt. Die absolute Konfiguration wird anhand intrinsischer Strukturmerkmale des Moleküls üblicherweise mit der Cahn-Ingold-Prelog-Konvention benannt.

Die relative Konfiguration beschreibt die Konfiguration eines stereogenen Zentrums im Verhältnis zu einem anderen stereogenen Zentrum im selben Molekül. Zwei verschiedene Moleküle Xabcd und Xabce besitzen ebenfalls dieselbe relative Konfiguration, wenn e in einer tetraedrischen Anordnung der Liganden um das stereogene Zentrum oder eine beliebige stereogene Einheit X die Position von d einnimmt und die Fragmente Xabc jeweils deckungsgleich sind. Auch für relative Konfigurationen gibt es verschiedene stereochemische Deskriptoren.

Bedeutung für Arzneistoffe

Konfigurationsisomere zeigen üblicherweise unterschiedliche physiologische Wirkungen. Deshalb ist neben der Konstitution auch die Konfiguration ein wesentliches strukturelles Merkmal von Arzneistoffen und anderen Wirkstoffen.

Ein wichtiges Beispiel ist Thalidomid: Das (+)-(R)-Enantiomer wirkt sedierend, während das (−)-(S)-Enantiomer fruchtschädigend wirkt. Die fruchtschädigende Wirkung steht im Zusammenhang mit dem Contergan-Skandal.