Reaktionsverhalten und Syntheseprinzipien

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1 Reaktionsverhalten und Syntheseprinzipien Mit 61 Bildern und 52 Tabellen VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig

2 I nhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Symbole und Abkürzungen 16 Einleitung Reaktionstypen Klassifizierung nach phänomenologischen Gesichtspunkten Klassifizierung nach dem Redox- und dem Säure-Base-Konzept Redoxreaktionen Säure-Base-Reaktionen ; Klassifizierung mit Hilfe von Elementarreaktionen Zur Frage der Klassifizierung einer konkreten chemischen Reaktion Kohlenstoffverbindungen Aliphatische Kohlenwasserstoffe Kettenförmige Paraffinkohlenwasserstoffe (Alkane) Cycloparaffine und Araliphaten Vorkommen und Bildung der Paraffinkohlenwasserstoffe Reaktionen der Paraffinkohlenwasserstoffe Bildung und Stabilität von Radikalen Halogenierung der Paraffinkohlenwasserstoffe Weitere radikalisch ablaufende Substitutionsreaktionen 41 Kontrollfragen Aliphatische Kohlenwasserstoffe mit polaren Substituenten Der bimolekulare Reaktionsverlauf Die bimolekulare nukleophile Substitution (S N 2) Die bimolekulare Eliminierung (E2) Der monomolekulare Reaktionsverlauf Die monomolekulare nukleophile Substitution (S N 1) Die monomolekulare Eliminierung (El) Nukleophile 1,2-Umlagerungen Beeinflußbarkeit des Reaktionsverlaufes Statische Faktoren Dynamische Faktoren Beispiele zur nukleophilen Substitution Hydrolyse von C Y-Verbindungen - Alkohole Alkoholyse von C Y-Verbindungen - Äther Halogenidolyse von C Y-Verbindungen Weitere Substitutionsreaktionen an C -Y-Verbindungen Sterischer Verlauf und Richtung von Eliminierungsreaktionen 65 9

3 Beispiele zur Eliminierung Beispiele zur nukleophilen 1,2-Umlagerung am Kohlenstoff und Sauerstoff 72 Kontrollfragen Olefinische Kohlenwasserstoffe Die elektrophile Addition an die C=C-Doppelbindung Beispiele zur elektrophilen Addition Addition von Protonsäuren und Wasser - protonenkatalysierte Olefinpolymerisation Addition von Alkoholen und Mercaptanen Addition von Chlor bzw. unterchloriger Säure Reaktionen mit Sauerstoff und Ozon Addition aluminiumorganischer Verbindungen an Olefine - Olefinoligomerisation und -polymerisation Addition von Boranen Weitere Additionsreaktionen Dienkohlenwasserstoffe Polymerisation Additionsreaktionen 95 Kontrollfragen Aromatische Verbindungen Typische aromatische Verbindungen Die elektrophile Substitution an Aromaten Beispiele zur elektrophilen Substitution an unsubstituierten Aromaten Elektrophile Reaktionen an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen Elektrophile Zweitsubstitution an Aromaten Beispiele für die elektrophile Zweitsubstitution an aktivierten Aromaten irfeife/-cra/ifi'-acylierungsreaktionen zur Darstellung von Ketonen Acylierungsreaktionen zur Darstellung von Aldehyden Hydroxymethylierung und Folgereaktionen - Triphenylmethanfarbstoffe Carboxylierungsreaktionen Nitrosierung und Darstellung von Azofarbstoffen Die nukleophile Substitution an Aromaten Substitutionsreaktionen an Heterocyclen 133 Kontrollfragen Carbonylverbindungen Typische Carbonylverbindungen Aldehyde und Ketone Carbonsäuren und Carbonsäurederivate Zur Reaktivität von Carbonylverbindungen Reaktionen von Nukleophilen mit Aldehyden und Ketonen Redoxreaktionen an Aldehyden und Ketonen Reaktionen von Nukleophilen mit Carbonsäuren und deren Derivaten

4 Reaktionen von Kohlendioxid und Kohlensäurederivaten Reaktionen von Nukleophilen mit vinylhomologen Carbonylverbindungen 189 Kontrollfragen Verbindungen mit C=C-Dreifachbindung Kohlenmonoxid Verbindungen mit C=N-Dreifachbindung 202 Kontrollfragen Stickstoff Verbindungstypen Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen Nukleophile Substitutionsreaktionen und Basizität von Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen Acidität von Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen Oxydation von Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen Oxydation in Lösung Oxydation in der Gasphase Verbindungen mit Stickstoff-Stickstoff-Bindungen Verbindungen mit Stickstoff-Stickstoff-Einfachbindungen Radikalische Spaltung der N N-Bindung Ionische Spaltung der N N-Bindung Verbindungen mit Stickstoff-Stickstoff-Mehrfachbindungen Reaktionen von Verbindungen mit unpolaren N N-Mehrfachbindungen Reaktionen von Verbindungen mit polaren N N-Mehrfachbindungen Stickstoff-Halogen-Verbindungen N-Halogenamine und -säureamide Oxohalogene des Stickstoffs Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen als elektrophile Agenzien Reaktionen der Stickstoffoxide Reaktionen der Stickstoff-Sauerstoff-Säuren Oxydation und Reduktion von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen Reduktion von Salpetersäure und Nitraten Reduktion von aromatischen Nitroverbindungen 232 Kontrollfragen Sauerstoff Verbindungstypen Ionische und kovalente Oxide Elementarer Sauerstoff und Ozon

5 4.4. Ionische Peroxide, Hyperoxide und Dioxygenylsalze Kovalente Peroxide und Peroxosäuren 238 Kontrollfragen Bor Verbindungstypen und Stellung zu den Nachbarelementen im Periodensystem Bor-Halogen-Verbindungen Bildung von Säure-Base-Komplexen Substitutionsreaktionen Bor-Wasserstoff-Verbindungen Borane Chemische Bindung in den Boranen Chemische Reaktionen der Borane Boranate Bor-Sauerstoff-Verbindungen 252 Kontrollfragen Aluminium Verbindungstypen und Stellung zu den Nachbarelementen im Periodensystem Aluminium-Halogen-Verbindungen Aluminium-Wasserstoff-Verbindungen Aluminium-Sauerstoff-Verbindungen 259 Kontrollfragen Silicium Verbindungstypen und Stellung zu den Nachbarelementen im Periodensystem Silicium-Halogen-Verbindungen Die Sonderstellung des SiF Silicium-Wasserstoff-Verbindungen Silicium-Sauerstoff-Verbindungen Silanole und Silicone Die Kieselsäuren und ihre Anionen 269 Kontrollfragen Schwerere Elemente der vierten Hauptgruppe Phosphor Verbindungstypen und Stellung zu den Nachbarelementen im Periodensystem Die Modifikationen des elementaren Phosphors Phosphor-Wasserstoff-Verbindungen

6 9.4. Phosphor-Halogen-Verbindungen Phosphortrihalogenide Phosphorpentahalogenide Phosphor-Sauerstoff-Verbindungen Phosphorige Säure Phosphate, Polyphosphate und Metaphosphate Phosphorhaltige Kampfstoffe und Insektizide 285 Kontrollfragen Schwerere Elemente der fünften Hauptgruppe Schwefel Bindungsverhältnisse und Stellung zu den Nachbarelementen im Periodensystem Verbindungen mit Schwefel-Schwefel-Kovalenzen Das physikalische Verhalten des elementaren Schwefels Reaktionen der Schwefel-Schwefel-Bindung Schwefel-Wasserstoff-Verbindungen Schwefel-Halogen-Verbindungen Schwefel-Sauerstoff-Verbindungen Schwefeldioxid Sulfite und Hydrogensulfite Oxohalogenide des Schwefels Schwefeltrioxid, Schwefelsäure und Sulfonsäuren 299 Kontrollfragen Halogene Stellung im Periodensystem Verbindungen mit Halogen-Halogen-Kovalenzen Die Elemente X Darstellung der Halogene Reaktionen des Fluors Reaktionen der schwereren Halogene Interhalogenverbindungen Halogenwasserstoffe Darstellung der Halogenwasserstoffe Reaktionen der H X-Bindung Heterolytische Bindungsspaltung Homolytische Bindungsspaltung Redoxverhalten der Halogenwasserstoffe Halogen-Sauerstoff-Verbindungen Halogenoxide Halogen-Sauerstoffsäuren 311 Kontrollfragen

7 ' 13. Polysäuren Einteilung der isopolysäurebildenden Elemente Elemente, die Isopolysäuren von begrenztem Kondensationsgrad bilden Elemente, die Polysäuren mit begrenztem und unbegrenztem Kondensationsgrad bilden Elemente, die Isopolysäuren begrenzter Größe bilden, bei denen aber Polyanionen mit diskreten Kondensationsgraden bevorzugt sind Heteropolysäuren 318 Kontrollfragen Koordinationsverbindungen Grundbegriffe und Einteilung der Koordinationsverbindungen Reaktionsverhalten von Komplexen mit vorwiegend elektrostatischer Bindung Reaktionen am Zentralatom unter Erhalt der Metall-Ligand-Bindungen Additionsreaktionen Redoxreaktionen Reaktionen an der Metall-Donatoratom-Bindung Eliminierungsreaktionen Substitutionsreaktionen Reaktionen an der D Y-Bindung unter Erhalt der Metall-Donatoratom- Bindung Substitutionsreaktionen Dissoziatipnsreaktionen Redoxreaktionen am Liganden Reaktionen am Rest Y Reaktionsverhalten und Komplexverbindungen mit rc-akzeptorliganden Bindungsvorstellungen Zusammensetzung und Struktur der Tr-Akzeptorkomplexe Metallcarbonyle Syntheseprinzipien Typen und Strukturen Reaktionen der Metallcarbonyle Die komplexchemische Fixierung von elementarem Stickstoff Metallorganische Verbindungen Aryl- und Alkylverbindungen von Metallen Olefinkomplexe Komplexe mit aromatischen Verbindungen als Liganden Homogene Katalyse mit Hilfe von Koordinationsverbindungen Polymerisation von Olefinen..: Funktionalisierung von Olefinen mit Hilfe von Palladiumkomplexen Hydroformylierung und Hydrierung von Olefinen Das Modell der Katalyse mit Hilfe von Koordinationsverbindungen Kontrollfragen

8 15. Reaktionsverhalten von Feststoffen Einteilung der Feststoffreaktionen Der Stofftransport Volumendiffusion Oberflächendiffusion Der Transport von Stoffen über die Gasphase Reaktionen im festen Zustand Methoden zur Verfolgung von Feststoffreaktionen Reaktionen mit einer Ausgangsphase Phasentransformationen Zersetzungsreaktionen Reaktionen mit zwei Ausgangssphasen Reaktionen zwischen Metallen und Gasen Additive Feststoffreaktionen Doppelte Umsetzungen (Austaüschreaktionen) Die Bedeutung von Feststoffreaktionen in der Technik 375 Kontrollfragen Alkalimetalle Erdalkalimetalle 382 Kontrollfragen 384 Sachwörterverzeichnis