Oligomer

Ein Oligomer (von altgriechisch ὀλίγοι oligoi ‚Wenige‘ und μέρος méros ‚Teil‘) ist nach dem Definitionsvorschlag der IUPAC eine Substanz, die aus Oligomermolekülen und ein Polymer eine Substanz, die aus Polymermolekülen (auch: Makromolekülen) zusammengesetzt ist. Sowohl Oligomer- als auch Polymermoleküle wiederum setzen sich aus strukturell identischen Einheiten, den Monomermolekülen, zusammen.

Untersucht man die physiko-chemischen Eigenschaften der aus einem vorgegebenen Monomer zusammengesetzten Verbindungen als Funktion der Monomer-Molkülanzahl ${\textstyle n}$, so stellt man im allgemeinen fest, dass beim Übergang von ${\textstyle n}$ auf ${\textstyle n+1}$ Monomer-Einheiten sich für ein hinreichend großes ${\textstyle n}$ die betreffenden Eigenschaften kaum noch oder gar nicht, bei oft um Größenordnung(en) kleinerem ${\textstyle n}$ sich bei diesem Übergang jedoch deutlich ändern. Für die nachfolgende Definition muss dieses Verhalten nicht für alle Eigenschaften gleichermaßen gelten. Der Übergang zwischen diesen Bereichen ist oft kontinuierlich und es ist denkbar, dass es mehrere Bereiche von ${\textstyle n}$ mit scheinbarer Eigenschaftskonstanz gibt. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, nutzt der IUPAC-Vorschlag zur Unterscheidung zwischen Oligo- und Polymermolekülen deswegen einen Umweg über die relative Molekülmasse.

Oligomermoleküle müssen eine relative Molekülmasse haben, die zwischen der des Monomermoleküls und der von Verbindungen mit um Größenordnungen höherer Monomeranzahl liegt und bei denen sich trotzdem noch deutliche Eigenschaftsänderungen ergeben, wenn zwischen analogen, sich nur um ein oder wenige Monomer-Einheiten unterscheidenden Verbindungen verglichen wird.

Benennung

Zur bequemen Benennung (die aber einen korrekten chemischen Namen nicht ersetzt) können und werden Oligomere meist in Anlehnung an altgriechische Zahlwörter und das Suffix „mer“ bezeichnet. Es muss hierbei durch den Kontext klarwerden, welches Monomer gemeint ist.

Bildung

Oligomere bilden sich auf identische Weise wie ihre analogen Polymere und treten deshalb bei Polymerisationen (s. z. B. Harnstoffharz) und Depolymerisationen (s. z. B. Verdauungsenzym) als Intermediate auf. Oligomere bilden aber auch stabile Verbindungen und ganze Verbindungsklassen, insbesondere, wenn eine weitere Polymerisation aus kinetischen oder thermodynamischen Gründen unterbleibt.

Beispiele Verbindungen

• Trimethylaluminium-Dimer
• Tellurtetraiodid-Tetramer

Beispiele Verbindungsklassen

• Oligoborate (von Diboraten bis zu Hexaboraten; „Oligoborat“ nicht sehr geläufig in der Literatur, aber folgerichtig; Bsp.-Quelle)
• Oligophosphate (${\displaystyle \mathrm {P_{n}O_{(3n+1)}^{\,(n+2)-}} }$; in der wissenschaftlichen Literatur leider auch als Polyphosphate bezeichnet)
• Oligosaccharide
• Oligonukleotide
• Oligopeptide
• Kronenether

Oligomerisierung

Der Vorgang der Oligomerbildung heißt auf Deutsch Oligomerisierung (engl.: oligomerisation), die Polymerbildung hingegen Polymerisation (engl.: polymerisation). Ein ebenfalls denkbarer Begriff „Oligomerisation“ ist unüblich und nur selten in der Literatur zu finden. „Polymerisierung“ hingegen war früher im Deutschen durchaus gebräuchlich, wird jedoch heute ebenfalls nur noch selten verwendet.

Während die Definition des Begriffs „Polymerisation“ eine Reaktion eines Monomers mit beliebig großen Reaktionspartnern, also auch Makromolekülen, zum finalen Polymer umfasst, ist als Folge der Oligomer-Begriffsdefinition die Oligomerisierung auf die Reaktion zwischen kleineren Oligomermolekülen und einem Monomermolekül beschränkt, so dass auch das Reaktionsprodukt der Definition eines Oligomer(molekül)s genügt. Dies ist der einzige, aber wesentliche Unterschied zwischen Oligomerisierung und Polymerisation.

Bsp.: Wenn man die Grenze zwischen Oligopeptiden und Polypeptiden bei zehn Aminosäuren-Einheiten zieht, kann man nur die Kondensationsreaktion zwischen

• Aminosäure („Monomer“) und Nonapeptid,
• Dipeptid und Oktapeptid,
• Tripeptid und Heptapeptid,
• Tetrapeptid und Hexapeptid und
• zweier Pentapeptide

als Oligomerisierung (aber nicht als oligomerische Kondensation oder Oligokondensation oder ähnliches) bezeichnen, während die Kondensation zwischen einem Dekapeptid und einer Aminosäure formal bereits eine Polymerisation (genauer: Polykondensation) ist.

Sprachgebrauch in der Biochemie

Bei einem Oligopeptid sind die Aminosäure-Einheiten durch eine kovalente Bindung, die Peptidbindung, kovalent verbunden. Doch können derart gebildete Aminosäureketten eines Oligopeptids oder Polypeptids sich zu einem Protein falten und sich mit anderen Proteinen wiederum zu einem größeren Komplex zusammenlagern, zu einem Proteinkomplex assoziieren. Dessen Untereinheiten sind jedoch meist nicht kovalent miteinander verbunden.

In der Biochemie versteht man so unter einem „oligomeren Protein“ nicht etwa ein aus nur wenigen Aminosäureeinheiten bestehendes Protein, das wäre ein Oligopeptid, sondern einen Proteinkomplex aus mehreren – gleichen oder ungleichen – Untereinheiten.

Anmerkung

In früheren Versionen dieses Artikels findet sich der Satz: "Sind dabei alle Untereinheiten einander gleich, so spricht man von einem homomeren Oligomer oder Homomer, bei verschiedenen Untereinheiten von einem Heteromer." Die IUPAC-Vorschläge für die Begriffe in der Polymerchemie sehen nur die Begriffe Hetero- und Homopolymer vor, eine Ausweitung auf Oligomere ist dort nicht vorgeschlagen (obwohl sonst dort Sorge dafür getragen wurde, Begriffsdefinitionen sowohl für Polymere als auch für Oligomere explizit aufzuführen).

Siehe auch

• -mer: Anmerkungen zum Suffix -mer
• K-mer
• Oligonukleotide

Weblinks

Wiktionary: Oligomer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 5 6 Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature. IUPAC RECOMMENDATIONS 2008. RSC Publishing. 2009. ISBN 978-0-85404-491-7. URL: https://iupac.org/wp-content/uploads/2016/07/ONLINE-IUPAC-PB2-Online-June2014.pdf
2. ↑ Ferdinand Belaj, URL: https://static.uni-graz.at/fileadmin/_Persoenliche_Webseite/belaj_ferdinand/dokumente/nm_lak/L18B.pdf. S. 8.
3. ↑ J.P. Attfield: Phosphates In: Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Elsevier. 2001. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526012225. S. 6896-6901. ISBN 9780080431529. doi:10.1016/B0-08-043152-6/01222-5.
4. 1 2 GoogleScholar-Recherchen für die Jahre zwischen 2000 und 2026 geben nur wenige Treffen in Deutsch für "Oligomerisation" bzw. "Polymerisierung".
5. ↑ John E. Straub, Devarajan Thirumalai: Principles governing oligomer formation in amyloidogenic peptides. In: Current opinion in structural biology. Band 20, Nummer 2, April 2010, S. 187–195, doi:10.1016/j.sbi.2009.12.017, PMID 20106655, PMC 2854190 (freier Volltext).