Organische Chemie. Inhalt

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1 Organische Chemie Allgemeine Chemie für Studierende der Zahnmedizin, SS 2010, Version vom Volkmar Vill VG II, Raum Inhalt Einleitung Einfache Stoffklassen Reaktionswege & Typen Stereochemie Aromaten Carbonyl-Verbindungen Carbonsäure-Derivate Naturstoffe Aminosäuren, Nucleotide, Kohlenhydrate, Lipide Wiederholung, integrierte Beispiele Videos entstammen der CD von M. Kinder 1

2 Ziele der Organischen Chemie Eigenschaften & Reaktivitäten kovalenter Kohlenstoff-Verbindungen Struktur 2D, 3D Eigenschaft Löslichkeit, Membrangängigkeit Reaktionen Toxikologie, Pharmakologie Margaretha Literatur Chemie für Mediziner Zeeck Chemie für Mediziner Kinder Organische Chemie Kompakt (CD) 2

3 Voraussetzungen Atome Atomorbitate Bindungen: kovalent, ionisch Oktett-Regel Elektronegativität Säuren/Basen Brönsted/Lewis Oxidation / Oxidationszahlen Modellvorstellungen Mathe.. Physik.. Chemie.. Biologie.. Medizin ableiten/verstehen -> lernen/wissen Gute Modelle Gleiche Symmetrie wie das Problem Bohr <-> Quantenmechanik 3

4 Schiemenzsche Hauptsätze der Organischen Chemie I. Kohlenstoff ist vierbindig II. Elektrophil reagiert mit Nukleophil III. (minus reagiert mit plus) Wo immer sich Fünf- und Sechsringe bilden können, tuen sie es. Organische Chemie als Baukasten C N O H Grundbaustein C (4) Charakterbausteine N (3), O (2), S(2) Abschlußstücke H (1) 4

5 Sonderrolle C 2 Periode (echte Mehrfachbindungen) Mitte der Periode 4 Substituenten Mittlere EN C-C, C-O und C-H gleich stabil Elektronegativität (Rahmen: EN gut für kovalente Bindungen) 5

6 CH 4 - Molekül (Tafelbilder..) Hybridisierung Ethan, Ethen, Ethin Methylamin, Imin, Cyanwasserstoff Methanol, Methanal sp 3 6

7 sp 2 sp 7

8 Alkane Alkane = aliphatische Kohlenwasserstoffe, Paraffine Organische Verbindungen ohne funktionelle Gruppen Formel: C n H 2n+2 = H-(CH 2 ) n -H Homologe Reihe der Alkane n Name Formel Schmp. [ C] Sdp. [ C] 1 Methan CH Ethan C 2 H Propan C 3 H Butan C 4 H Pentan C 5 H Hexan C 6 H Heptan C 7 H Octan C 8 H Nonan C 9 H Decan C 10 H

9 Chemisch bis 10 zählen.. Methan Ethan Propan Butan Pentan Hexan Heptan Octan Nonan Decan Schmp & Sdp Schmelz- und Siedepunkte der Alkane n 2 1 9

10 van-der-waals-wechselwirkungen Anziehung zwischen induzierten Dipolen Coulomb: f ~1/r 2 VDW: f ~1/r Potential Polarisierbarkeit, Pearson-Konzept,... Vorkommen der Alkane Erdöl, Erdgas Hinweis: CO 2 -Bilanz, Resourcen Methan als Grubengas Methan als Sumpfgas und im Biogas anaerobe Vergärung von Pflanzenresten (Methangärung) Vergärung von Fäkalien und biolog. Abfällen Methan als Hydrat im Meeresboden 10

11 Verzweigte Verbindungen Isomerie: gleiche Summenformel, verschiedene Eigenschaften (gr.: gleiches Teil) Konstitutionsisomerie: unterschiedliche Atomanordnung Beispiele: Butan, Pentan 2-Methylpentan Nomenklatur Substituenten-Stammverbindung Substyl-Stamm-Funktion 2-Methylpentan IUPAC 11

12 Regel 1 Suchen Sie die längste Kette von Kohlenstoffatomen und benennen Sie sie. Dieses Stammalkan gibt dem Molekül seinen Namen (Endung '-an'). Ein substituiertes Decan: CH 3 CH 2 CH 3 H 3 C CH CH 2 CH 2 CH 3 CH CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 3 Regel 2 Bestimmen Sie die Namen der Substituenten. Sollte der Substituent selbst wieder verzweigt sein, dann wählen die die längstmögliche Kette mit der höchsten Substitution (analog Regel 1) und benennen die Substituenten des Substituentes analog. 12

13 Regel 3 Numerieren Sie die Kohlenstoffatome der längsten Kette von dem Ende her, das einem Substituenten am nächsten ist. Sind zwei Substituenten gleich weit von beiden Kettenenden entfernt, bekommt der Substituent, der im Alphabet vorne steht, die kleinste Nummer. [In den Seitenketten trägt das C-Atom, das an die Hauptkette gebunden ist, die 1.] Regel 4 Schreiben Sie den Namen des Alkans, indem Sie die Namen der Seitenketten in alphabetischer Reihenfolge ordnen und mit der Endung "-yl" versehen und hängen Sie den Namen des Stammalkanes an. Nummern der Kohlenstoffatome werden in "-" eingeschlossen. Tritt die gleiche Alkylkette mehrfach auf, werden sie mit Vorsilben als Zahlenwörter zusammen gefasst (di = 2, tri = 3, tetra = 4, penta = 5) und die Substitutionspositionen durch Kommata getrennt voran gestellt. 13

14 Regeln zur Nomenklatur (Kurzform) 1. längste Kette von Kohlenstoffatomen Stammalkan (bei gleichen Längen höchste Substitution) 2. Stammalkan numerieren, kleinste Zahlen 3. angebundende Ketten (Substituenten) benennen 4. Substituenten von der Verknüpfung an numerieren 5. gleiche Substituenten zusammenfassen (di, tri, tetra) 6. Substituenten alphabetisch sortieren 7. Stammalkan mit Endung 'an', Substituenten mit Endung 'yl voranstellen 6-Ethyl-2,3-dimethyldecan CH 3 CH 2 CH 3 H 3 C CH CH 2 CH 2 CH 3 CH CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 3 14

15 Konformation Einfachbindungen erlauben eine relative freie Rotation. Das führt zu einer Variation der molekularen Form. Konformation = Momentaufname Konformation des Ethan (1) 15

16 Konformation des Ethan (2) Konformation des Butan 16

17 Zyklische Verbindungen Vorkommen in der Natur Raumausfüllung, Flexibilität, Steuerung von Funktionen Cholesterin (Cholesterol): H H H HO H H H HO Membranbestandteile Herzinfakt Steroide, Hormone, "Pille" Terpene 17

18 Zyklische Verbindungen C sp Valenzwinkel Ringe: Cyclopropan, Cyclobutan, Cyclohexan Nomenklatur, Vorsilbe Cyclo Formel C n H 2n Cyclohexan, Sessel Ringspannung, cis-trans Konformation Cyclohexan 18

19 Konformation Cyclohexan Ethen Hybridisierung σ-bindung, π-bindung Geometrie Nomenklatur 2-Buten 19

20 cis/trans E/Z Hydrierung Ethen zu Ethan Formale Oxidationszahlen Methan, Ethan, Ethin 20

21 Mehrfach ungesättigte Verbindungen Isolierte Doppelbindungen Kummulierte Doppelbindungen Konjugierte Doppelbindungen Funktionen natürlicher Alkene (moderate) Reaktivität Vernetzung (Kauschuk, Leinöl,..) Differenzierung Signalstoffe Pheromone, Hormone Mechanik: Schmierstoffe, Fette Optik: Farben, Schalten, Sehen 21

22 Olefine in der Natur: Beispiele Ethen Prostaglandine Ölsäure Vitamin A Squalen β-carotin OH Vitamin A 22

23 Alkohole CH 3 -OH Methanol Säure/Base Polarität der C-O Bindung Wasserstoff-Brücken Löslichkeit Siedepunkte CH C CH 3 -CH C CH 3 -OH 64.6 C Elektronegativitäten / Bindungen F 4.0 O 3.4 N 3.0 C 2.6 H 2.2 Na 0.9 Bindungen C-O C-N C-C C-H C-Na F-Na 23

24 H-Brücken O-H...O Orbitale Wechsel H-Bindungen in H 2 O-Trimeren Analogie CH 3 -OH H-OH Löslichkeit der homologen Reihe der Alkohole in H 2 O und Octan Typen der Alkohole Primäre / sekundäre / tertiär Oxidationsprodukte Mehrwertige Glycol, Glycerin 24

25 CH 3 -SH Thiole Polarität Oxidation am Schwefel Disulfidbrücken Methanol & Methanthiol 25

26 Vergleich Alkohole Base, C-O, C-N Amine Primäre, sekundär, tertiär, quatär Ether CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3 Diethylether, Ether THF Tetrahydrofuran 26

27 Reaktionen Ursprung von Reaktivität Überlappung teilbesetzter Orbitale (gemeinsamer Raum, vergleichbare Energie) Reaktionsklassen Radikalische Reaktionen Elektrophile/nukleophile Reaktionen ( polar ) Elektrocyclische Reaktionen Redox-Reaktionen Reaktionssteuerung Kinetik (Aktivierungsenergie <-> RT) Thermodynamik 27

28 Klassifkationen der Reaktion Polar Nukleophil, Elektrophil Radikalisch Elektrocyklisch Substitution Eliminierung Addition Begriffe elektrophil = elektronenliebend nucleophil = kernliebend S N : Nu - + R-X R-Nu + X - Base Lewis, Brønsted Nukleophilie Basizität - Target, Polarisierbarkeit, Raumbedarf 28

29 Nukleophile Substitution Reaktionswege Übergangszustand / Zwischenprodukte S N 1 / S N 2 Carbeniumionen Nukleophilie <-> Basizität Beispiele: Nukleophile Subst. OH - + CH 3 Cl H-OH + C(CH 3 ) 3 Cl Reaktionsverläufe Energiediagramme, Reaktionskoordinate» (Eierkarton) 29

30 S N 1-Reaktion S N 2-Reaktion 30

31 (Tafelbilder) C-Hal + NH2R C-OH + HBr Beispiel-Reaktionen Basenstärke Polarisierbarkeit Nukleophilie HS - > I - > CN - > Br - > NH 3 > F - > CH 3 OH 31

32 Austrittsvermögen Basenstärke gute Abgangsgruppen = schwache Basen I - > Br - > Cl - > F - Cl - > AcO - > OH - > NH 2 - > CH 3 - Gute Abgangsgruppen Ms, Ts, Sulfate Schlechte Abgangsgruppen OH (-> Ts, H + ) Radikalische Reaktionen Entstehung von Radikalen: Homolytische Spaltung von Bindungen Substitutionsreaktionen Additionsreaktion Polymerisationen 32

33 Dissoziationenergien einiger Alkane Verbindung kj/mol Verbindung kj/mol CH 3 - H 440 CH 3 - CH C 2 H 5 - H 410 C 2 H 5 - CH C 3 H 7 - H 410 C 3 H 7 - CH (CH 3 ) 2 CHCH 2 - CH C 2 H 5 - C 2 H (CH 3 ) 2 CH - H (CH 3 ) 2 CH - CH (CH 3 ) 3 C - H 389 (CH 3 ) 3 C-C(CH 3 ) C - C läßt sich einfacher spalten als C - H C - C Spaltung ist begünstigt durch höhere Substitution Stabilität der entstehenden Radikale bestimmt die Dissoziationsenergie Radikalische Substitution 33

34 Chlorierung von Methan CH 3 H + Cl Cl oder hν CH 3 Cl + H Cl (Dissoziationsenergien in kj/mol) Energie-Bilanz der Reaktion: = kj/mol Startreaktion Cl 2 2 Cl Kettenfortpflanzung CH 4 + Cl CH 3 + HCl CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Abbruchreaktion Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 CH 3 34

35 Radikale in der Natur unselektiv Ein-Elektronen-Prozesse Aromatische Amine, Nitroverbindungen DNA, Krebs Eliminierungsreaktionen Ein nukleophiler Angriff kann statt einer Substitution auch zu einer Eliminierung führen. Substitution: niedrige Temp., gutes Nu Eliminierung: hohe Temp., schlechtes Nu 35

36 Eliminierungsreaktionen Eliminierungsreaktionen 36

37 Additionsreaktionen Umkehrung der Eliminierung Aber: elektrophil, nicht nukleophil Addition von Brom 37

38 Diels-Alder-Reaktion Butadien + Ethen (Tafelbild) Erklärung 1: SHOC Erklärung 2: HOMO/LUMO, einfache MOs Begriffe elektrocyclische Reaktionen pericyclische Reaktionen HOMO/LUMO endo/exo 38

39 Zunächst: Völlig unverständliche Reaktion Später: Perfekte Beschreibung durch die Theorie Probleme: Retrosynthetisch schwer zu erkennen Die drei K s der Chemie Konstitution Beschreibung der Atomanordnung Konfiguration Beschreibung der Atom-Orientierung Konformation Beschreibung der exakten Molekülform (3D Momentaufnahme) 39

40 Isomere Substanzen mit der gleichen Summenformel Strukturisomere unterschiedliche Atomanordnungen Stereoisomere gleiche Atomanordnungen unterschiedliche räumliche Orientierung Enantiomere Bild & Spiegelbild Diastereomere Stereochemie Chiralität Händigkeit Beispiel: Hand-Hand, Hand-Buch CIP Regeln Fischerprojektion 40

41 Stereogene Kohlenstoffatome Messung der Chiralität Drehung der Polarisationsebene des Lichtes (optische Aktivität) 41

42 Nomenklatur CIP-Nomenklatur (Cahn-Ingold-Prelog) 1. Regel CIP-Prioritätsregeln Ordnungszahl der Substituenten (bei Isotopen: hörer Masse) 2. Regel Bindungsordnung 3. Regel nächste Substitutionschale bewerten 42

43 43

44 Fischerprojektionen CHFClBr CH 3 -CHBrCl CH 3 -CH 2 Br-CH 2 Br-CH 2 F-CH 3 44

45 45

46 Chiralität = Asymmetrie? Symmetrieelemente Spiegelebenen Drehachsen Inversionzentren polare Achsen sind erlaubt Weinsäure Quarzkristalle Begriffe Racemat Konglomerat racemische Mischung chirale Verbindung optisch-aktive Verbindung Enantiomere Diastereomere 46

47 Chiralität in der Natur Eindeutigkeit von Reaktionen Stabilisierung (Helices) Richtungsabhängige Eigenschaften Entstehung der Chiralität?? Quantifizierung von Chiralität Steinkohle 47

48 Der aromatische Zustand Tafelbild: Vergleiche - Hexatrien / Cyclohexatrien - Butadien / Cyclobutadien Cl Cl Cl Cl 48

49 Kriterien der Aromatizität - konjugiertes π-system - cyclisch -planar - Hückelregel 4n+2 π-elektronen - Resonanzenergie - Diamagnetismus, Ringstrom Physikalische Eigenschaften Diamagnetismus besondere optische Eigenschaften - hoher Brechungsindex, Dispersion,.. - Farben, Photoleiter besondere elektronische Eigenschaften - UV Spektrum,.. 49

50 Biologische Eigenschaften nicht-bindende Wechselwirkungen u.a. π-stacking Chemische Eigenschaften Geruch und Brennverhalten Substitution statt Addition 50

51 Elektrophile Substitution der Aromaten Elektrophile Substitution 51

52 Wichtige aromatische Verbindungen Phenol, Anilin, Benzoesäure,... Kondensierte Aromaten Naphthalin Anthracen Phenanthren 52

53 Azoverbindungen Me 2 N N N 4-Dimethylaminoazobenzol (Buttergelb) ist eines der am besten untersuchten chemischen Cancerogene. Dioxine Cl O Cl Cl TCDD: 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin O Cl Cl O Cl Cl Cl TCDF: 2,3,7,8-Tetrachlordibenzofuran 53

54 Dioxine sind ausgesprochen gefährliche Toxine. TCDD ist die Leitsubstanz für die chlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane. Diese Stoffe werden nicht hergestellt, sondern entstehen bei fehlgesteuerten Synthesen z.b. von 2,4,5- Trichlorphenoxyessigsäure, sowie bei Verbrennungsprozessen um 300, wenn C, O, Cl und Cu anwesend sind, z.b. bei der Verbrennung von PVC. Wegen seines lipophilen Charakters reichert sich TCDD im Körperfett der Organismen an und kann sich dort um den Faktor 100 bis gegenüber der Umwelt anreichern. Chronische Vergiftungserscheinungen: - Gewichtsverlust - Veränderung des Blutbildes - Störungen der Leberfunktion - Hemmung des Immunsystems - Haarausfall, Chlorakne, Ödeme Die Mutagenitätstests sind nicht eindeutig, ggf. ist TCDD cancerogen oder co-cancerogen. Beseitigung von TCDD: Verbrennung über 800 C ohne Flugasche und ohne Kupfer. 54

55 Heterocyclen Pyrrol, Furan, Thiophen Pyridin Imidazol, Purin (Tafelbilder: -CH=CH- -N- oder CH= -N= ) Carbonylgruppe Y-CO-X O- und C-Atom sind sp 2 - hydridisiert σ + π - Bindung, energiereiche n-elektronen am O planar, 120 am C-Atom 55

56 Substituenten der Carbonylgruppe Y-CO-X Häufigste Substituenten Y,X = H, R = O, N, (S) = Cl Aldehyde: Y = R, X = H (bzw. Y = H, X = X) Ketone: Y = R, X = R Säurederivate: alle anderen Nomenklatur der Aldehyde Endung -al für die Carbonylgruppe Methanal (= Formaldehyd) Ethanal (=Acetaldehyd) 56

57 Nomenklatur der Ketone Die systematischen Namen der Ketone (IUPAC-Namen) leiten sich von denen der Alkane durch Anhängen der Endung "-on" ab. Die Position der Carbonylgruppe wird durch eine vorangestellte Positionszahl definiert, wenn nötig. H 3 C O C CH 3 Propanon (Dimethylketon, Aceton)(2-Propanon) O H 3 C CH 2 CH 2 C CH 2 CH 3 3-Hexanon Bei cyclischen Ketonen beginnt die Nummerierung der Position mit der Carbonylgruppe: O 2,2-Dimethylcyclopentanon Polarität der Carbonylgruppe Der Sauerstoff ist stärker elektronegativ als der Kohlenstoff. Zusätzlich lassen sich auch mesomere Grenzstrukturen zeichnen, die die negative Ladung am Sauerstoff lokalisieren: X O C Y X O C + Y X O C δ - δ + Y 57

58 starkes Dipolmoment (ca. 9 x Cm) hohe Polarität kurzkettige Derivate sind mischbar mit Wasser (C 6, z.b. Aceton) hohe Siedepunkte Reaktionsmöglichkeiten der Carbonylgruppe E + δ - δ + X O C C H Nu B - 58

59 Angriff einer Base auf das α-c erzeugt ein Mesomerie-stabilisiertes Anion: O C X C- X - O C C Reprotonierung kann zu zwei verschiedenen Strukturen führen: O O C H C X C X C H Keto-Enol-Tautomerie Mesomerie: zwei gedachte Grenzstrukturen (niemals trennbar) Tautomerie: zwei isomere Verbindungen, die durch Verschiebung von σ- und π-bindungen entstehen und in einem Gleichgewichtszustand stehen. Meistens wird dabei die Position eines Protons verschoben. Tautomere können trennbar sein (z.b. im Kristall) 59

60 Additionen an die C=O Doppelbindung Eine Addition von Methanol an Aceton sieht formal so aus: δ - δ O H + (= E) δ + δ C + O - (= Nu) H 3 C CH 3 CH 3 O H C O CH 3 Die Reaktion ist aber sehr langsam. Sie läßt sich katalysieren, indem man die Nukleophile oder die Elektrophilie eines Reaktionspartners erhöht. H 3 C CH 3 Die Elektrophile der Carbonyl-Komponente kann durch Protonierung ( katalystische Säuren) stark erhöht werden: H H 3 C O C + CH 3 δ H + (= E) δ + O - (= Nu) CH 3 H 3 C O H H C O + CH 3 CH 3 -H + H 3 C O H C O CH 3 CH 3 Die Nukleophilie der nicht-carbonyl-komponente kann durch Deprotonierung ( katalytische Base) stark erhöht werden: H 3 C O C δ - - δ + + O H 3 C C O CH 3 CH 3 CH3 CH 3 O - + H + O H H 3 C C O CH 3 CH 3 Allgemeine Säure/Base Katalyse von Carbonylreaktionen 60

61 Halbacetale (Voll)acetale 61

62 (Tafelbilder) Addition von Wasser: Hydratisierung Addition von Alkoholen saure + basische Katalyse Acetale und Halbacetale Addition von Thiolen Thioacetale Addition von Aminen Imine, Schiffsche Basen Tafelbild Aldol-Reaktion Aldol-Reaktion von Acetaldehyd im Basischen Video 62

63 Carbonsäuren R-COOH Azide Protonen, stärker sauer als Alkohole polare Verbindungen, wasserlöslich bei kleiner Molmasse Carbonsäuren bilden leicht Wasserstoffbrücken aus. Darauf beruhen viele katalytische Wirkungen der Enzyme. 2 R-COOH R C O H O C R Alleine dimerisieren sie leicht: O H O Carbonsäure-Derivate R-CO-X X Name -OH Carbonsäure -O - Carboxylat-Anion, Carbonsäure-Salze -O-R Carbonsäure-Ester Sonderfall: Lactone, (im Ring) -S-R... Thioester -N Amid Sonderfall: Lactam (im Ring) -Cl... Chlorid -O-CO-R... Anhydrid 63

64 Ester-Bildung Ester-Spaltung (Verseifung) 64

65 Amide und Salze Carbonsäuren und Amine könne sowohl Salze (R-CO-O- +NH2-R) als auch Amide (R-CO-NH-R) bilden. Salze bilden sich spontan und sind leicht trennbar. Amide benötigen spezielle Reaktionsbedingungen und sind sehr stabil. Vergleich Ester / Amide H-Brücken, Stabilität, Geometrie Naturstoffe Kohlenhydrate Energie-Speicher (Kurzzeit) Hoher, variabler Informationsgehalt (komplex, verzweigt) Starre Gerüste (Holz, Insektenpanzer) Aminosäuren (+ Peptide, Proteine) Maschinen (Enzyme) Hoher, konstanter Informationsgehalt (linear, 20 AS) Flexible Gerüste (Haut, Haare) Nukleinsäuren (+ Nukleotide) Informations-Speicher Hoher, konstanter Informationsgehalt (linear, 4 N) Lipide (+ Terpene, Steroide,...) Energie-Speicher (Langzeit) Maschienen-Räume (Membrane) Signale Kaum Information 65

66 Kohlenhydrate Zucker C n (H 2 O) n = C n H 2n O n Polyhydroxyaldehyde, -ketone Cyclische Halbacetale Glycoside = Acetale Mono-, di-, Polysaccharide Glucose 66

67 Glucose O OH OH OH HO HO O OH HO OH OH OH OH OH HO O OH CH 3 Aldosen 67

68 Ketosen Ketosen 68

69 Oxidationsprodukte der Glucose Glucuronsäure Gluconsäure Glucarsäure 69

70 Disaccharide Oligosaccharide Herzglycoside Lipid A Ganglioside Blutgruppensubstanzen Erkennungsvorgänge 70

71 Polysaccharide Cellulose Stärke Chitin Cellulose 71

72 Stärke Strecker-Synthese Zwitterionen Aminosäure 72

73 Natürliche Aminosäuren Der Peptide und Proteine (Fischer Projektion) Peptide-Bindung 73

74 74

75 DNA und RNA Nuclein-Basen 75

76 Nukleoside und Nukleotiode 76

77 Basenpaarung 77

78 Fette Wachse Steroide Lecithin Tenside, Membrane Lipide Fette (Glyceride) 78

79 Tenside HO HO CH 2 OH 4 O 1 O ß OH C 16 H 33 hydrophilic headgroup lipophilic tail hydrophilic headgroup lipophilic tail hydrophilic area hydrophobic area hydrophilic area Flüssigkristalle temperature V 2 L α L 2 I 2 H 1 I 1 L 1 V 1 0 water content (%) cmc

80 Tröpfchen eines Flüssigkristalles Membrane 80

81 H H H HO Membranbestandteile Herzinfakt Steroide, Hormone, "Pille" Terpene Vitamine D 3 C / E B 12 81

82 Vitamin D3 H 3 C CH 3 CH 3 CH 2 HO Vitamin C OH HO O O HO OH 82

83 Vitamin E CH 3 H 3 C O CH 3 HO CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Vitamin B12 O NH 2 H 2 N O O CH 3 NH 2 O N N N C (-) Co (3+) NH 2 N (-) N H 2 N O CH 3 O NH O NH 2 HO N CH 3 H 3 C O O P O (-) O O N CH 3 OH 83

84 Porphyrine COOH NH N N N N N Fe Fe N HN N N N N COOH Hämoglobin Chlorophyll a H 3 C CH 2 H 3 C CH N 3 H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 O O O N Mg N N C 2 H 5 H 3 C O CH 3 O 84

85 Nachträge Chinone Ester anorganischer Säuren Wiederholung Konzepte Stoffgruppen Reaktionswege und -typen Beispielreaktionen Ausbeute-Berechnung 85

86 Was passiert? Br + + CH 3 -CHI-CH 2 -CH 2 -OH Br - + CH 3 -CHI-CH 2 -CH 2 -OH Br + + Ph-I Br - + Ph-I CH 3 -CH 2 -OH + HCl CH 3 -COOH + HO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -Br CH 3 -CO-Cl + NH 2 -CH 2 -Ph Welche Oxidationsprodukte können entstehen? CH 3 -OH CH 3 -CH 2 -OH CH 3 -CH(CH 3 )-OH CH 3 -C(CH 3 ) 2 -OH CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -SH HO-Ph-OH 86

87 CH 3 -Cl CH 3 -CH 2 -OH Synthesen (durch Substitution, Addition, Reduktion) Welche Verbindungen sind aromatisch? O OH N N N S S O OH 87

88 (Tafelbilder) Funktionelle Gruppen (Tafelbilder) Nomenklatur 88

89 Konzepte Hybridisierung Elektronegativität, polarisierte Bindungen Mesomerie, Konjugation Chiralität & Stereochemie Intermolekulare Wechselwirkungen H-Brücken, van-der-waals, π-stacking,.. Schiemenzsche Hauptsätze der Organischen Chemie I. Kohlenstoff ist vierbindig II. Elektrophil reagiert mit Nukleophil III. (minus reagiert mit plus) Wo immer sich Fünf- und Sechsringe bilden können, tuen sie es. 89

90 Ursprung von Reaktivität Überlappung teilbesetzter Orbitale (gemeinsamer Raum, gleiche Energie) Reaktionsklassen Radikalische Reaktionen Elektrophile/nukleophile Reaktionen ( polar ) Elektrocyclische Reaktionen Redox-Reaktionen Reaktionssteuerung Kinetik (Aktivierungsenergie <-> RT) Thermodynamik 90