Kurzaufsatz
Von der Ostwald-Reifung zur Homochiralität
Wim L. Noorduin,
Elias Vlieg Prof. Dr.,
Richard M. Kellogg Prof. Dr.,
Bernard Kaptein Dr.,
Wim L. Noorduin
IMM Solid State Chemistry, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen (Niederlande)
Search for more papers by this authorElias Vlieg Prof. Dr.
IMM Solid State Chemistry, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen (Niederlande)
Search for more papers by this authorRichard M. Kellogg Prof. Dr.
Syncom BV, Kadijk 3, 9747 AT Groningen (Niederlande)
Search for more papers by this authorBernard Kaptein Dr.
Innovative Synthesis & Catalysis, DSM Pharmaceutical Products, PO Box 18, 6160 MD Geleen (Niederlande), Fax: (+31) 46-476-7604
Search for more papers by this authorWim L. Noorduin,
Elias Vlieg Prof. Dr.,
Richard M. Kellogg Prof. Dr.,
Bernard Kaptein Dr.,
Wim L. Noorduin
IMM Solid State Chemistry, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen (Niederlande)
Search for more papers by this authorElias Vlieg Prof. Dr.
IMM Solid State Chemistry, Radboud University Nijmegen, Heyendaalseweg 135, 6525 AJ Nijmegen (Niederlande)
Search for more papers by this authorRichard M. Kellogg Prof. Dr.
Syncom BV, Kadijk 3, 9747 AT Groningen (Niederlande)
Search for more papers by this authorBernard Kaptein Dr.
Innovative Synthesis & Catalysis, DSM Pharmaceutical Products, PO Box 18, 6160 MD Geleen (Niederlande), Fax: (+31) 46-476-7604
Search for more papers by this authorAbstract
Vor einhundert Jahren erhielt Wilhelm Ostwald den Nobelpreis für Chemie. Obwohl Ostwald wenig mit dem Phänomen der Chiralität befasst war, gilt eine seiner Entdeckungen, die Ostwald-Reifung, als wegbereitend für eine kürzlich eingeführte Methode, bei der durch zermahlungsinduzierten Abrieb racemische Konglomerate praktisch quantitativ in ein einzelnes Enantiomer überführt werden. Wir erläutern hier die von Ostwald eingeführten Konzepte und geben einen Überblick über den Stand der Technik bei zermahlungsinduzierten asymmetrischen Umwandlungen. Wir werden sehen, wie nahe schon Ostwald der Entdeckung dieser Technik gekommen war.
References
- 1Nobel-Vortrag, 12. Dezember 1909, Ann. Naturphilos. 1909, 9, 1.
- 2G. Ertl, Angew. Chem. 2009, 121, 6724;
10.1002/ange.200901193 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6600.
- 3Ein Überblick über die Arbeiten Van’t Hoffs: E. W. Meijer, Angew. Chem. 2001, 113, 3899;
10.1002/1521-3757(20011015)113:20<3899::AID-ANGE3899>3.0.CO;2-W Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 3783.10.1002/1521-3773(20011015)40:20<3783::AID-ANIE3783>3.0.CO;2-J CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- 4W. Ostwald, Z. Phys. Chem. Stoechiom. Verwandtschaftsl. 1897, 22, 289.
- 5W. Ostwald, Lehrbuch der Allgemeinen Chemie, Vol. 2, Part 1, Engelmann, Leipzig, 1896.
- 6W. Ostwald, Z. Phys. Chem. Stoechiom. Verwandtschaftsl. 1900, 34, 495.
- 7J. W. Gibbs, Collected Works, Vol. I, Thermodynamics, Yale University Press, New Haven, 1948.
- 8R. E. Liesegang, Z. Phys. Chem. Stoechiom. Verwandtschaftsl. 1911, 75, 374.
- 9W. L. Noorduin, H. Meekes, A. A. C. Bode, W. J. P. van Enckevort, B. Kaptein, R. M. Kellogg, E. Vlieg, Cryst. Growth Des. 2008, 8, 1675.
- 10C. Viedma, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 065504.
- 11D. K. Kondepudi, R. J. Kaufman, N. Singh, Science 1990, 250, 975; McBride verweist auf folgende interessante Literaturstelle: A. Holden, P. Singer, Crystals and Crystals Growing, Anchor Books Doubleday, New York, 1960, S. 291: “Die Zufälligkeit, mit der sich rechts- und linkshändige Kristallkeime von Natriumchlorat in einer Lösung bilden, könnte durch geeignete Einflüsse überworfen werden …︁ man muss vorsichtig sein, ob die Kristallkeime, die man letztendes untersucht, nicht allesamt von einem einzelnen Keim stammen, der in der Lösung umhergestoßen wurde und dabei mehr seiner Art produzierte.” Erste Experimente auf dem Gebiet der kristallisationsinduzierten asymmetrischen Umwandlungen wurden durch den niederländischen Wissenschaftler Havinga mit N,N,N-Methylethylallylaniliniumiodid durchgeführt.[12] Die niederländische Fassung dieses Papers enthält eine interessante Fußnote, in der Havinga spekuliert, dass der Abrieb kleiner Bruchstücke eines enantiomorphen Kristalls Kristallkeime gleicher Händigkeit ergibt, die dann weiter wachsen könnten.[12a]
- 12
- 12aE. Havinga, Chem. Weekbl. 1941, 38, 642;
- 12bE. Havinga, Biochim. Biophys. Acta 1954, 13, 171.
- 13J. M. McBride, R. L. Carter, Angew. Chem. 1991, 103, 298; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991, 30, 293.
- 14C. Viedma, J. Cryst. Growth 2004, 261, 118.
- 15Viedma beobachtete beim NaClO3 eine geringfügige Präferenz für einen der enantiomorphen Endzustände:
- 15aC. Viedma, Cryst. Growth Des. 2007, 7, 533;
- 15bC. Viedma, Astrobiology 2007, 7, 312.
- 16
- 16aJ. Crusats, S. Veintemillas-Verdaguer, J. M. Ribó, Chem. Eur. J. 2006, 12, 7776–7781;
- 16bD. G. Blackmond, Chem. Eur. J. 2007, 13, 3290.
- 17Diese Experimente wurden 2006 im Rahmen einer Kollaboration zwischen einem Forschungsverbund aus der Fa. Syncom, der Radboud-Universität Nijmegen und der Fa. DSM [R. M. Kellogg, B. Kaptein, T. R. Vries, Top. Curr. Chem. 2007, 269, 159] und Prof. D. G. Blackmond am Imperial College, London, in der Folge einer Diskussion der Viedmaschen Ergebnisse durchgeführt.[10, 16]
- 18W. L. Noorduin, T. Izumi, A. Millemaggi, M. Leeman, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, R. M. Kellogg, B. Kaptein, E. Vlieg, D. G. Blackmond, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1158.
- 19W. L. Noorduin, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, A. Millemaggi, M. Leeman, B. Kaptein, R. M. Kellogg, E. Vlieg, Angew. Chem. 2008, 120, 6545;
10.1002/ange.200801846 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 6445.
- 20B. L. Feringa, R. A. van Delden, Angew. Chem. 1999, 111, 3624;
10.1002/(SICI)1521-3757(19991203)111:23<3624::AID-ANGE3624>3.0.CO;2-X Web of Science® Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3418.10.1002/(SICI)1521-3773(19991203)38:23<3418::AID-ANIE3418>3.0.CO;2-V CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- 21W. L. Noorduin, A. A. C. Bode, M. van der Meijden, H. Meekes, A. F. van Etteger, W. J. P. van Enckevort, P. C. M. Christianen, B. Kaptein, R. M. Kellogg, T. Rasing, E. Vlieg, Nat. Chem. 2009, 2, DOI: .
- 22P. S. M. Cheung, J. Gagnon, J. Surprenant, Y. Tao, H. Xu. L. A. Cuccia, Chem. Commun. 2008, 987.
- 23P. S. M. Cheung, L. A. Cuccia, Chem. Commun. 2009, 1337.
- 24B. Kaptein, W. L. Noorduin, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, R. M. Kellogg, E. Vlieg, Angew. Chem. 2008, 120, 7336;
10.1002/ange.200802468 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7226.
- 25C. Viedma, J. E. Ortiz, T. de Torres, T. Izumi, D. G. Blackmond, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15274.
- 26
- 26aS. B. Tsogoeva, S. Wei, M. Freund, M. Mauksch, Angew. Chem. 2009, 121, 598; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 590;
- 26bS. Wei, M. Mauksch, S. B. Tsogoeva, Chem. Eur. J. 2009, DOI: .
- 27W. L. Noorduin, B. Kaptein, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, R. M. Kellogg, E. Vlieg, Angew. Chem. 2009, 121, 4651;
10.1002/ange.200901386 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4581.
- 28O. Dimroth, Justus Liebigs Ann. Chem. 1910, 377, 127.
- 29
- 29aTeva Pharmaceutical Industries, US 6800759, 2004; Teva Pharmaceutical Industries, US 6737411, 2004;
- 29bSanofi SA, US 4847265, 1989;
- 29cUSV Ltd., US 2004073057, 2004; USV Ltd., US 2006074242, 2006;
- 29dB. Srinivsa Reddy, WO 2006/003671, 2006;
- 29eS. Eswaraiah, A. Raghupathi Reddy, G. Goverdhan, M. Lokeswara Rao, US 2007225320, 2007;
- 29fSanofi-Synlabo, US 6670486, 2003.
- 30A. Galland, V. Dupray, B. Berton, S. Morin-Grognet, M. Sanselme, H. Atmani, G. Coquerel, Cryst. Growth Des. 2009, 9, 2713.
- 31M. W. van der Meijden, M. Leeman, E. Gelens, W. L. Noorduin, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, B. Kaptein, E. Vlieg, R. M. Kellogg, Org. Proc. Res. Dev. 2009, DOI: .
- 32W. L. Noorduin, P. van der Asdonk, H. Meekes, W. J. P. van Enckevort, B. Kaptein, M. Leeman, R. M. Kellogg, E. Vlieg, Angew. Chem. 2009, 121, 3328;
10.1002/ange.200806214 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 3278.
- 33
- 33aL. Addadi, Z. Berkovitch-Yellin, N. Domb, E. Gati, M. Lahav, L. Leiserowitz, Nature 1982, 296, 21;
- 33bL. Addadi, S. Weinstein, E. Gati, I. Weissbuch, M. Lahav, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4610;
- 33cL. Addadi, Z. Berkovitch-Yellin, I. Weissbuch, J. van Mil, L. J. W. Shirnon, M. Lahav, L. Leiserowitz, Angew. Chem. 1985, 97, 476;
- 33dI. Weissbuch, M. Lahav, L. Leiserowitz, Cryst. Growth Des. 2003, 3, 125;
- 33eD. K. Kondepudi, K. E. Crook, Cryst. Growth Des. 2005, 5, 2173.
- 34F. C. Frank, Biochim. Biophys. Acta 1953, 11, 459.
- 35Allgemeine Bemerkungen hierzu:
- 35aJ. M. McBride, J. M. Tully, Nature 2008, 452, 161;
- 35bM. Uwaha, J. Phys. Soc. Jpn. 2004, 73, 2601;
- 35cM. Uwaha, J. Phys. Soc. Jpn. 2008, 77, 083802;
- 35dY. Saito, H. Hyuga, J. Phys. Soc. Jpn. 2005, 74, 2;
- 35eJ. H. E. Cartwright, J. M. O. Piro, I. Tuval, Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 165501;
- 35fY. Saito, H. Hyuga, J. Phys. Soc. Jpn. 2008, 77, 113001.
- 36D. K. Kondepudi, K. Asakura, Acc. Chem. Res. 2001, 34, 946.
- 37Wir wollen anmerken, dass beim Arbeiten mit praktischen Systemen allein die Beobachtung einer Enantiomerenanreicherung keine Garantie dafür ist, dass eine zermahlungsinduzierte asymmetrische Umwandlung stattgefunden hat. Wenn z. B. eine Nebenreaktion in der Lösung stattfindet, die die gelösten Enantiomere irreversibel umwandelt, so führt dies dazu, dass beide Enantiomere aus der kristallinen Phase gelöst werden. Falls es bereits einen Enantiomerenüberschuss in der festen Phase gibt, so wird die Auflösung der beiden Enantiomere in einer Enantiomerenanreicherung resultieren – diese ist dann natürlich nicht auf eine asymmetrische Umwandlung zurückzuführen. Es ist deshalb überaus wichtig, das Reaktionsgemisch auf Nebenprodukte zu prüfen und die Kristallstruktur der festen Phase zu kontrollieren, um das Auftreten einer zermahlungsinduzierten asymmetrischen Umwandlung unzweifelhaft belegen zu können.
Citing Literature
This is the
German version
of Angewandte Chemie.
Note for articles published since 1962:
Do not cite this version alone.
Take me to the International Edition version with citable page numbers, DOI, and citation export.
We apologize for the inconvenience.
