Aromaten, Fette und Tenside Seminar zu chem2010 Stephan Bernt

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1 , Fette und Tenside Seminar zu chem2010 Stephan Bernt

2 Kriterien für Aromatizität: cyclisch planar vollständig konjugiertes π-elektronensystem Hückel-Regel: 4n+2 π-elektronen Prototyp des Aromaten: Benzol σ-bindungen mit hybridisierten sp 2 -Orbitalen 6 p z -Orbitale delokalisierte Elektronenwolke (Ringstrom)

3 besondere aromatische Stabilität besondere Reaktionen besondere spektroskopische Eigenschaften (Ringstromeffekt) Hydrierungswärmen E [kj/mol) E = 124 kj /mol kj/mol = Resonanzenergie

4 Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar Schematischer Reaktionsablauf mit einem Elektrophil E + π-komplex ipso σ-komplex para (p) meta (m) ortho (o)

5 Nitrierung Aromaten Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar 0 C Nitrobenzol desaktiviert gegenüber weiterer S E Ar

6 Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar Sulfonierung (rauchende H 2 SO 4 SO 3 ) H S O O O SO 3... Benzolsulfonsäure desaktiviert gegenüber weiterer S E Ar

7 Halogenierung Aromaten Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar δ + Andere übliche Katalysatoren (Lewis Säuren): AlCl 3, FeCl 3, BF 3

8 Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar Friedel-Crafts-Alkylierung Br FeBr 3 -FeBr 4 CH 3 -CH 2 Problem: Wagner-Meerwein-Umlagerung FC-Acylierung

9 Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar Friedel-Crafts-Acylierung H 2 O Acetophenon Kein Zwischenschritt über Carbokation wie bei der Alkylierung keine Umlagerung Clemmensen-Reduktion

10 Elektrophile Aromatensubstitution S E Ar Bakelit (duroplastischer Kunststoff)

11 KKK- und SSS-Regel Br 2 Br 2,FeBr 3 Br 2,h Br Ionisch, KKK Radikalisch, SSS KKK: Kälte, Katalysator, Kernsubstitution SSS: Sonnenlicht, Siedehitze, Seitenkettensubstitution

12 Zweitsubstitution Ipso (i) X ortho (o) meta (m) para (p) Regiochemie abhängig vom Erststubstituenten X!

13 Zweitsubstitution ortho: meta: Positive Ladung in Nachbarschaft zum Erstsubstituenten para: Stabilisierung durch +I/+M-Effekte

14 Zweitsubstitution

15 Zweitsubstitution

16 Zweitsubstitution

17 Zweitsubstitution

18 Zweitsubstitution

19 Zweitsubstitution

20 Fette und Öle Triester des Glycerins häufig ungesättigt Doppelbindungen (DB) durch eine CH 2 Gruppe getrennt DB cis-konfiguriert R R' je mehr cis-db, desto flüssiger Hydrierung: Fetthärtung Fettsäurereste immer geradzahlig hydrophob kein definierter Schmelzpunkt

21 Fette und Öle Arachidon- 5,8,11, Linolen- 9,12, % 17% 2% 9% 1 Linol- 9, % 22% 6% 78% 37% Öl % 4% 3% 2% 1 Stearin % 5% 9% 1 22% Palmitin % 1% 8% Myristin % 4% Laurin % 9% Butter- Capron- Capryl- Caprin Sonnenblumenöl Leinöl Kokosfett Olivenöl Butter Name /-säure DB an C- C-Atome

22 Fette und Öle Phosphoglyceride hydrophil hydrophob

23 Fette und Öle Fettverderb: DB werden zerstört Esterbindungen werden gebrochen ranzig und oft giftig Verseifung: Spaltung der Esterbindung Na-Salze: Kernseifen, K-Salze: Schmierseifen

24 Tenside Oberflächen- und grenzflächenaktive Hilfsstoffe, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzen und die gleichzeitig hydrophile und lipophile Eigenschaften besitzen (Amphiphile). Solubilisatoren bzw. Lösungsvermittler, Emulgatoren, Hilfsstoffe zur Verbesserung der Benetzung, Stabilisatoren für Dispersionen Emulgatoren: helfen Emulsionen herzustellen Stabilisatoren: hält Emulsion homogen

25 Tenside Emulgatoranlagerung an der Grenzfläche Dispergier- und Emulgiervermögen Waschwirkung G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl, Dispersionen und Emulsionen.

26 Tenside

27 Tenside Kritische Micellenbildungskonzentration (CMC) Die Konzentration beim Übergang von einer molekular dispersen Lösung zu einem kolloidalen System von Tensid-Micellen Abhängig von Tensid, Lösungsmittel, Temperatur Dörfler, H.D., Grenzflächen- und Kolloidchemie.

28 Tenside

29 Waschmittel Inhaltsstoffe: Tenside: waschaktiver Hauptbestandteil Enthärter: Ionentauscher (z.b. Zeolithe Zeolith A) Bleichmittel: Entfernen farbige, nicht auswaschbare Verschmutzungen, (z.b. Natriumperborat) Enzyme: Zur Entfernung von eiweiß-, stärke- und fetthaltigen Verschmutzungen (Eiweiß Proteasen, Stärke Amylasen, Fette Lipasen)