Dreifach koordiniertes Kohlenstoffatom mit ebener Anordnung der Liganden. Beispiel Alkene

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Gottlob Fuhrmann
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1 5.0 Dreifach koordiniertes Kohlenstoffatom mit ebener Anordnung der Liganden Beispiel Alkene Kohlenstoffatom im Grundzustand Kohlenstoffatom mit drei sp 2 -ybrid-atomorbitalen 2p-rbitale 2s-rbital fiktive ybridisierung = Linearkombination von s- und p-atomorbitalen (As) 2 p-rbital ( π-bindung) sp 2 -ybrid- Atomorbitale ( σ-bindungen) Energie s-rbital p-atomorbital (p-a) π-bindung Modellvorstellung: 20 -Doppelbindung = σ-bindung + π-bindung σ-bindungen (mit sp 2 -As) Stand SS 200 Seite 34

2 5.02 Alkene (lefine) acyclische Alkene n n ycloalkene n (2n-2) systematischer Name (Trivialname) Struktur Stenographie Name Struktur Stenographie Ethen (Ethylen) Propen (Propylen) yclohexen 2 -Buten (Z)-2-Buten (cis-2-buten) (E)-2-Buten (trans-2-buten) trans-3,4- Dimethylcyclopent--en,5-Dimethylcyclooct--en Methylpropen (Isobutylen, Isobuten) Stand SS 200 Seite 35

3 5.03 Additionsreaktionen der Alkene Alken Reagenz Bedingungen Produkt Verbindungsklasse Katalysator + Alkane Ni, Pd oder Pt + X X X = l, Br, I: alogenalkane X = : Alkohole + X 2 X X,2-Dihalogenalkane X = l, Br + X X 2-alogenalkohole X = l, Br, I + R Epoxide + (xirane) R + 3 zonide Aldehyde, Ketone (arbonsäuren) +,3-Dien yclohexene Stand SS 200 Seite 36

4 5.04 Relative Stabilität von arbenium-ionen (in der Gasphase) E / rel 293 kj/mol / primär / sekundär / tertiär 0 (Bezugspunkt) Stand SS 200 Seite 37

5 ückel-molekülorbital-modell (M-Modell) von π-bindungssystemen I 5.05 Vereinfachende Annahmen: ) Ungesättigte Moleküle bestehen aus einem σ-gerüst, dem π-bindungen überlagert sind (d.h. Trennung vom σ- und π-system). 2) Das vom σ-gerüst unabhängige π-system läßt sich durch Mehrzentren-π-Molekülorbitale (Mehrzentren-π-M s) beschreiben, die den π-elektronen freie Delokalisation erlauben. 3) Die Mehrzentren-π-M s erhält man durch Linearkombination der p-atom-orbitale (p-a s). ückel-molekülorbital-modell (M-Modell) von π-bindungssystemen II 5.06 Ethen antibindende Kombination ψ* = c p c 2 p 2 p p 2 bindende Kombination ψ = c p + c 2 p 2 2 Linearkombinationen 2 p-a's 2 π-m's ψ* LUM p p 2 Energie ψ M Stand SS 200 Seite 38

6 5.07 M-Modell von π-bindungssystemen III,3-Butadien 4 p-a's 4 Linearkombinationen 4 π-m's (2 bindende + 2 antibindende),3,5-exatrien 6 p-a's usw. 6 Linearkombinationen 6 π-m's (3 bindende + 3 antibindende) 5.08 M-Modell von π-bindungssystemen IV Stand SS 200 Seite 39

7 5.09 Lichtabsorption konjugierter Polyene Energie Energie LUM M Licht ΔE = h ν Grundzustand des Butadiens S 0. angeregter Zustand S c ΔE LUM M = h ν = h λ ν = Frequenz [z] λ = Wellenlänge c = Lichtgeschwindigkeit Energie von mol Lichtquanten = N L. ΔE h = Planck sches Wirkungsquantum N L = Zahl der Teilchen pro mol -(=) n - λ max [nm] N L ΔE [kj mol ] Farbe n = farblos n = farblos n = farblos n = gelblich n = schwach gelb n = gelb n = gelb-orange Stand SS 200 Seite 40

8 5.0 Monoterpene ( 0 = 2 x 5 ) Geraniol (Geraniumöl, Rosenöl) * (R)-( )-Limonen (Pfefferminzöl, Fichtennadelöl) (S)-(+)-Limonen (itronenöl, Kümmelöl) (S)-( )-α Pinen (Terpentinöl) (S)-( )-β-pinen (Terpentinöl) 4 (+)-ampher (R,4R)-(+)-Bornan-2-on (olz des ampherbaums) (+)-Borneol (R,2S,4R)-(+)-,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.]heptan-2-ol (olz des ampherbaums, Lavendelöl, Rosmarinöl) Stand SS 200 Seite 4

9 5. Triterpene und Steroide ( 30 = 6 5 ) P P 3 x 5 Isopentenyldiphosphat ( 5 ) Farnesyldiphosphat ( 5 ) P P 2 x 5 Squalen (Triterpen, 30 ) A B D Entfernung von 3 Methylgruppen ydrierung der Seitenkette und Wanderung der Doppelbindung in Ring B Lanosterol (Triterpen, 30 ) holesterol (Steroid, 27 ) Vorläufer von Gallensäuren Sexualhormonen ortison Vitamin D 3 Stand SS 200 Seite 42

10 5.2 arotinoide ( 40 = 2 x 20 ) Lycopin (Tomate) 6 5 5' 6' ' X 6 5 5' 6' ' X X = : β-arotin (Karotten) 2 5 Vitamin A (Retinol) ( 20 = /2 x 40 ) X = : Zeaxanthin (Mais, grüne Pflanzen) 5 Vitamin A 2 (Didehydroretinol) R 2 2 R rocin (Krokus, Safran) Stand SS 200 Seite 43

11 5.3 Prinzip chromatographischer Verfahren Gemisch s t a t i o n ä r e P h a s e s t a t i o n ä r e P h a s e 0. bis 00 m getrennte Komponenten Trennung durch unterschiedlich starke "Wechselwirkung" mit der stationären Phase, unterschiedliche Verweilzeiten der Komponenten (Retentionszeiten) Stand SS 200 Seite 44

12 5.4 Trennung und Identifizierung durch Dünnschicht- oder Papierchromatographie Laufmittel- Front R f a b c R f -Wert von b 0.45 Start 0 Vergleichssubstanzen Analysenprobe Stand SS 200 Seite 45

13 5.5 Schema eines Gaschromatographen Manometer Probeninhalt Thermostat Abzug Detektor Ventil Strömungsmeßgerät Trennsäule mit stationärer Phase Stahlzylinder mit Trägergas (e oder N 2 ) (Länge 00 m, Durchmesser 0. 0 mm) Verstärker Schreiber Stand SS 200 Seite 46

14 Naturkautschuk (Weltverbrauch 2005: t) 5.6 Doppelbindungen: cis-konfiguration (identisch mit cis-polyisopren-synthesekautschuk) Synthesekautschuk (Weltverbrauch 2003: ) cis-polybutadien-kautschuk Polychloropren-Kautschuk Doppelbindungen: cis- oder trans-konfiguration l trans l cis trans trans l l R = Styrol-Butadien-Kautschuk (= Mischpolymerisat aus Butadien und ca. 25% Styrol) trans R cis trans R R = N Butadien-Nitril-Kautschuk (= Mischpolymerisat aus Butadien und 20 40% Acrylnitril) Doppelbindungen: cis- oder trans-konfiguration Stand SS 200 Seite 47

15 5.7 Synthetische Polymere mit gesättigter Kohlenstoffkette R = Monomer (Trivialnamen) Polymer Verbrauch 2002 [20 6 t] R n 2 R R R Ethylen Polyethylen (PE) 50.4 Propylen Polypropylen (PP) Styrol Polystyrol (PS) 2.6 N Acrylnitril Polyacrylnitril (PAN) 2.5 (987) l Vinylchlorid Polyvinylchlorid (PV) 25.2 Vinylacetat Polyvinylacetat 2 5 Vinylether Polyvinylether R n 2 R R R Isobutylen Polyisobutylen Methacrylsäuremethylester Polymethacrylat (Plexiglas) F 2 F 2 F 2 F 2 F 2 F 2 F 2 n F 2 Tetrafluorethylen Polytetrafluorethylen (Teflon) Stand SS 200 Seite 48

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