Koffein molekyle

endnu et struktur: http://www.erowid.org/chemicals/caffeine/images/archive/caffeine_3d.jpg

de såkaldte "methyl grupper" er dem øverst til venstre, øverst til højre, og nederst. Dem med 3 hvis prikker. Disse kan både gå "ind i" og "ud af" billedet.

Jeg forstår overhovedet ikke hvad du mener. Et koffein-molekyle kan kun laves på én måde; der er ingen cis/trans- eller stereoisomerer.

det må der da være. Der sidder jeg methyl grupper på nitrogen molekyler, enten sidder de den ene vej eller også sidder de den anden vej ... Har både mig og min fysiklærer misforstået noget her ?

desuden har jeg set et stof som hedder Metein, som skulle være en stereoisomer af koffein

Nitrogenatomerne i koffein er achirale selvom de er sp3-hybridiserede og koffein har derfor ingen stereoisomeri.

Havde methylgrupperne siddet på sp3-carbonatomer ville der rigtig nok være 2^3 = 8 stereoisomerer. Grunden er at nitrogens lonepair ikke er fikseret enten over eller under ringsystemet, men kan skifte position ved en proces der hedder inversion. For almindelige små aminer som f.eks. triethylamin (fiskelugt :P) ligger energibarrieren for inversion ved 5-7kcal/mol og det er derfor umuligt at holde en S og en R (nu er Et3N et dårligt eksempel) isomer adskilt. For koffein som har purin som grundskelet (et aromatisk ringsystem) vil inversionsenergibarrieren formentlig være endnu mindre pga. tautomeri med hydroxypyridinstrukturer (sp2-nitrogen).

tzr> Hmm, ok. Vil det sige at man kan bytte om på en nitrogen og en carbonylgruppe, og det er stadig et koffeinmolekyle?

Nej, det kan man selvfølgelig ikke. Jeg udtrykte mig måske lidt uklart (var lige kommet hjem fra natarbejde:)

Inversionen foregår hele tiden og meget hurtigt ved stuetemperatur - og endnu hurtigere i en kop kaffe :P - pga. den lave aktiveringsenergi. Man kan i teorien godt have S og R isomerer hvis temperaturen er lav nok, men i praksis ikke. Hvem gider også have et stof som kun kan bruges ved f.eks. -196 grader.

Tautomerien er analog med keto-enoltautomeri (som du måske kender den fra ketoner). Se <a href="http://odense.kollegienet.dk/~esben/tauto.jpg">her</a>
Pyridonstrukturen er som regel fremherskende i polære opløsningsmidler (men ses overhovedet ikke i gasfasen) og vil også være det her, da nitrogenatomerne er methylerede og giver anledning til ladningsadskillelse i hydroxipyridinanalogen.

Hvor har du fundet Metein? Jeg kan hverken finde det i mine bøger eller på internet. Jeg tænkte at du måske mente thein, det kaldes koffein i the, men det er identisk med koffein.

esbenrt << så det vil sige at når man har isomer der har "anker" i nitrogen-atomer, kan elektronparret i nitrogen bare hoppe rundt som de vil ? Jeg vil nu mene det burde låse ret kraftigt, men nu går jeg kun i gymnasiet :)

"Mateine" på engelsk, tror jeg kom til at trykke på e istedet for a :)

Nitrogens lonepair kan godt låses så du får et asymmetrisk N, men det kræver at du alkylerer (eller f.eks. bruger en lewissyre til at holde N i én konfiguration) så du får en kvarternær amin og iøvrigt komplekserer med en modion.
I koffein har du kun tertiære aminer og N's lonepair har frit spil til at skifte position fra under til over ringsystemet (inversion).

Jeg kan godt se at tautomerien måske virker lidt uoverskuelig, men det svarer lidt til at delokalisere elektroner i en benzenring, når du vil lave elektrofil substitution. Du kan således ikke lave hydroxypyridin-pyridon tautomeri med et nitrogen som sidder meta i forhold til oxogruppen.

Jeg har forsøgt at vise hvordan elektronerne kan springe (ud over over inversion) i molekylet her:
http://odense.kollegienet.dk/~esben/tauto2.jpg

Jeg læser kemi på SDU på 3. år og jeg kan garantere for inversionsbegrebet. Husk desuden at purin som udgangspunkt er et aromatisk system og der derfor vil være en gevinst på ca. 150kJ/mol ved at holde ringen plan (ellers ryger hückels regel og dermed aromaticiteten).

Hvis du har mulighed for det så se K.P. Vollhardt og N.E. Schore's Organic Chemistry - Structure and Function 3.edition s. 941 om inversion.

Et måske mere gennemskuelig argument er at hvis du slår koffeins systematiske IUPAC navn op er der ingen indikation af S/R stereokemi.

På trods af at der hverken er påvist forskelle i massespektrometri, H1NMR, C13NMR, HPLC, IR, UV-vis osv. synes mateine at være dramatisk forskelligt fra koffein (hvis man altså skal stole på de kilder der findes på nettet).
Mateine giver således ikke nogen af de bivirkninger som  koffein normalt medfører. Hvem er idiot nok til ikke at tro på naturlægerne?

undskyld min lidt kontante facon - jeg er pt. temmelig fuld

men jeg holder stadigvæk på at mateine er et mere spiseligt synonym for koffein for forbrugerne.

ok, så konklusionen er: koffein molekylet ændrer struktur sådan at de 8 isomerer der er alle er koffein ?

det er ikke helt forkert, men jeg bryder mig ikke om formuleringen. Isomererne kan jo ikke adskilles og karakteriseres, fordi de eksisterer så kort tid ad gangen, og det er lidt en gang tavlekemi at tale om aminers chiralitet.

På den anden side bryder jeg mig heller ikke om at skrive benzen op som en sekskant med ring i midten, selvom det er en mere præcis beskrivelse end de to resonansformer, der kan skrives op med valensbindinger. Pointen er at jeg ikke kan få alt som jeg gerne vil have det :D

Jeg spurgte en af mine undervisere idag (Jan Becher). Han sagde "molekylet er flad som en pandekage" og at det skyldes tautomerien og dermed bevarelse af aromaticiteten.
Han mente ikke at det var rigtigt at beskrive koffein som en blanding af de 8 stereoisomerer. Ikke desto mindre er det sådan at molekylet beskrives med valensbindingsmodellen, men enhver model har sine styrker og svagheder. Han mente at det mest præcise ville være at repræsentere koffein med en samling punkter der symboliserer atomerne, og så kunne man skrive elektrontæthederne op.

Hovedsagen er at koffein er ét molekyle. Hvilken model vi så vælger at beskrive det med er en anden sag. Men det er vigtigt at være opmærksom på hvor modellen man bruger er nyttig, og på hvilke områder den ikke kan bruges.

ok, jeg må sige du har gjort min dag en del lysere :) mange tak skal du ha