Intramolekulare Wasserstoffbrücken in Aminoalkoholen.

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(globales Minimum) (zweitniedrigstes Minimum) 3-Aminopropanol bildet zwei verschiedene symmetrie-eindeutige Konformere, die die O-H···N Wasserstoffbrücke enthalten. Diese Konformere sind die Minima niedrigster und zweitniedrigster Energie in der Potenzialfläche. Die Geometrie des globalen Minimums, das links gezeigt ist, ist eine verzerrte Version der bekannten Cyclohexan-Sesselform. In ähnlicher Weise ist die Geometrie des Minimums zweitniedrigster Energie, das rechts zu sehen ist, eine verzerrte Cyclohexan-Wannenform. Wie bereits an der Überlappung der jeweiligen Kalotten zu sehen ist, ist die Wasserstoffbrückenbindung im globalen Minimum (und seinem Enantiomer) wesentlich stärker. Die globalen Minima sind durch die Wasserstoffbrücke deutlich stabilisiert: das zweitniedrigste Energieminimum hat eine relative Energie von fast 8 kJ/mol und die niedrigste Potenzialbarriere der globalen Minima beträgt etwa 15 kJ/mol. (Insgesamt enthält die Potenzialfläche von 3-Aminopropanol 36 symmetrie-eindeutige lokale Minima.)  

Ähnlich wie in gamma-Aminobuttersäure gibt es Reaktionswege, die die Wasserstoffbrücke intakt erhalten und die beiden Konformere und ihre Enantiomere in einem geschlossenen Zyklus I-II-i-ii-I (wobei "i" und "ii" das jeweilige Spiegelbild kennzeichnen) verbinden. Interessanterweise ist der Reaktionsweg mit der kleinsten Barriere für das globale Minimum nicht eine dieser wasserstoffbrückenerhaltenden Reaktionen (die Barrieren von 16,4 und 20,0 kJ/mol haben).

(Minimum P4) (Minimum P7) (Minimum P9) (Minimum P18)

Analog zu Aminoethanol gibt es vier symmetrie-eindeutige Konformere mit einer N-H···O-Wechselwirkung, die alle die gleiche (all-gauche) Anordnung des Molekülgerüstes und jeweils zwei verschiedene Ausrichtungen der OH- und der NH_2-Gruppe haben. Diese vier Konformere sind über diesem Absatz gezeigt, wobei die Energie von links nach rechts ansteigt. Im Unterschied zu Aminoethanol sind diese N-H···O-Wechselwirkungen Wasserstoffbrücken, die jedoch nicht stark genug sind um Bindungslängen, Abstände oder Energien zu beeinflussen. Sie verhindern jedoch eine dritte Ausrichtung der Aminogruppe.


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