Isomeren- und Enantiomerentrennung durch Kapillarelektrophorese
Welche Isomere die Kapillarelektrophorese schon in freier Lösung trennt und welche Zusätze sie für Enantiomere braucht.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Isomerentrennung per Kapillarelektrophorese nutzt Unterschiede in effektiver Ladung und Größe, Enantiomere brauchen zusätzlich einen chiralen Selektor.
- Stellungsisomere wie 4-/3-Chlorphenol und 4-/2-Methylbenzoesäure sowie Diastereomere sind schon in freier Lösung trennbar.
- D- und L-Alanin ergeben ohne chiralen Zusatz nur einen Peak, weil Enantiomere in achiraler Umgebung gleiche Mobilität haben.
- \(\beta\)-Cyclodextrin und Dimethyl-\(\beta\)-cyclodextrin schließen Aromaten im lipophilen Hohlraum ein und unterscheiden Enantiomere über den chiralen Hydroxylrand.
- Kupfer(II)-Histidin trennt Aminosäure-Enantiomere über Ligandenaustausch und diastereomere ternäre Komplexe; Acrylamid, Natriumhexadecylsulfat, Polyethylenglycol und Polysiloxan sind achiral.
Dieses Kapitel ist für Supporter
Relaxed ins Stex ist ein kleines, unabhängiges Projekt. Mit einem Zugang unterstützt du uns und schaltest das ganze 1. Staatsexamen frei. ❤️
Bitte bestätige zuerst deine E-Mail-Adresse
Wir haben dir einen Link geschickt. Erst mit bestätigter E-Mail-Adresse kannst du einen Zugang freischalten und nutzen.
Worum es geht
Die Kapillarelektrophorese trennt viele Isomere schon in freier Lösung, Enantiomere dagegen erst mit einem chiralen Zusatz. Das ist für chirale Arzneistoffe wichtig, deren Enantiomere oft unterschiedlich wirken.
Stellungsisomere und Diastereomere
Isomere wandern verschieden schnell, sobald sie sich in effektiver Ladung oder Größe unterscheiden. Wie man das an der Strukturformel beurteilt, zeigt die Kapillarzonenelektrophorese.
Stellungsisomere tragen dieselben Gruppen an verschiedenen Positionen. Das verschiebt den pKs-Wert und damit den Dissoziationsgrad im Puffer. Deshalb sind 4- und 3-Chlorphenol sowie 4- und 2-Methylbenzoesäure in freier Lösung prinzipiell trennbar.
Auch Diastereomere unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Sie lassen sich daher schon kapillarzonenelektrophoretisch unterscheiden.
Enantiomere
Enantiomere verhalten sich in achiraler Umgebung physikalisch identisch. Ladung, Größe und Mobilität sind gleich. Racemisches D-/L-Alanin liefert in freier Lösung ohne chiralen Zusatz deshalb nur einen Peak.
Ein chiraler Partner im Hintergrundelektrolyten bildet mit beiden Enantiomeren kurzlebige diastereomere Komplexe. Diese sind unterschiedlich stabil. Das stärker gebundene Enantiomer verbringt mehr Zeit im Komplex, dessen Mobilität sich von der des freien Analyten unterscheidet. So entstehen zwei Peaks.
Für Enantiomere kleiner organischer Moleküle ist die CE gut geeignet. Der Selektor wird einfach dem Puffer zugesetzt, eine chirale Säule entfällt. Die Enantiomerenreinheit über den Drehwert behandelt die Polarimetrie.
Chirale Selektoren
Den Zusatz, der Enantiomere unterscheidbar macht, nennt man chiralen Selektor.
Enantiomerenreiner Zusatz zum Hintergrundelektrolyten, der mit beiden Enantiomeren eines Analyten diastereomere Komplexe unterschiedlicher Stabilität bildet.
Am häufigsten dienen Cyclodextrine als Selektor. \(\beta\)-Cyclodextrin ist ein Ring aus sieben Glucoseeinheiten in Form eines Kegelstumpfs. Ein Aromat des Analyten lagert sich in den lipophilen Hohlraum ein. Das Stereozentrum trifft dabei auf den chiralen Rand aus Hydroxygruppen. Derivate wie Dimethyl-\(\beta\)-cyclodextrin wirken ebenso.
Beim Ligandenaustausch nutzt man einen Kupfer(II)-Komplex mit enantiomerenreinem Liganden, etwa Kupfer(II)-Histidin. Eine Aminosäure als Analyt verdrängt einen Liganden und bindet selbst an das Kupfer. Die entstehenden ternären Komplexe mit D- und L-Alanin sind diastereomer und verschieden stabil.
Andere Pufferzusätze sind achiral und trennen Enantiomere daher nicht. Acrylamid baut Gele für die Gelelektrophorese auf. Das Tensid Natriumhexadecylsulfat bildet Mizellen wie in der MEKC. Polyethylenglycol und Polysiloxan dienen als Siebmedium oder Kapillarbeschichtung.
Quiz
Aussage 1
Racemisches Alanin lässt sich in freier Lösung ohne Zusatz kapillarelektrophoretisch in zwei Peaks auftrennen.
Enantiomere haben in achiraler Umgebung gleiche Mobilität. Erst ein chiraler Selektor im Puffer trennt D- und L-Alanin.
Aussage 2
3-Chlorphenol und 4-Chlorphenol sind in freier Lösung prinzipiell kapillarelektrophoretisch trennbar.
Als Stellungsisomere haben sie verschiedene pKs-Werte und damit verschiedene effektive Ladungen im Puffer.
Aussage 3
Natriumhexadecylsulfat wirkt in der Kapillarelektrophorese als chiraler Selektor über Einschlusskomplexe.
Natriumhexadecylsulfat ist ein achirales Tensid und bildet Mizellen. Einschlusskomplexe bilden Cyclodextrine wie \(\beta\)-Cyclodextrin.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.