Racemisierung

Racemisierung bezeichnet in der Chemie den Prozess, bei dem ein chirales Molekül in sein spiegelbildliches Enantiomer übergeht. Dadurch entsteht oder wächst eine Racematsche Mischung, die aus gleichen Mengen der beiden Enantiomeren besteht. Der Begriff wird häufig verwendet, wenn die ursprüngliche optische Reinheit eines Stoffs durch Umwandlungen reduziert wird.

Mechanismen der Racemisierung beruhen meist auf der Bildung eines kurzen, planaren Zwischenzustands, der die Konfiguration am stereogenen Zentrum auflöst und eine zufällige Neuaufbau-Richtung ermöglicht. Typische Wege sind acid- oder base-katalysierte Enolisation bzw. Enolatbildung bei carbonylhaltigen Verbindungen, bei denen das alpha-gerichtete Proton verschwindet und anschließend wieder aufgenommen wird. Auch SN1-ähnliche Mechanismen, bei denen ein Carbenium- oder Carbanionenzwischenprodukt entsteht, können zur Racemisierung führen. In vielen Fällen ist eine enantioselektive Reaktion durch spezielle Bedingungen oder Katalysatoren möglich, aber unter ungünstigen Bedingungen (hohe Temperaturen, starke Säuren oder Basen) wird Racemisierung begünstigt.

Auswirkungen und messung: Racemisierung führt oft zum Verlust der optischen Aktivität eines Stoffes und kann die pharmakologische Wirkung, pharmakokinetische Eigenschaften oder physikalische Parameter eines chiralen Moleküls beeinflussen. Die Enantiomerieausbeute (ee) ist ein gängiges Maß; ein vollständiger Racemat hat typischerweise eine ee von null. In der Praxis ist die Vermeidung von Racemisierung in der Synthese, Lagerung und Formulierung wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung.

Verhinderung und Management: Strategien umfassen milde Reaktionsbedingungen, Schutzgruppen, rasche Kristallisation oder Reizweiterführung, sowie die Wahl stabilerer Chiral-Substrukturen. In der Biochemie und Pharmazie wird häufig auf Enantiomerenreinheit geachtet oder gezielt kontrollierte Racemisierung in bestimmten Schritten genutzt.