Grundlagen zum Verständnis chemischer Reaktionen = Handwerkszeug

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1 Grundlagen zum Verständnis chemischer Reaktionen = andwerkszeug chemische Bindung: ionische, kovalente, Dipolmomente, Bindungsstärke, Atom- und Molekülorbitale, ybridisierung Substanzklassen, funktionelle Gruppen omenklatur Konformation: ewman Projektionen, offenkettig, zyklisch, Ringspannung Gleichgewichte (ΔG / K) Chiralität: Stereogene Zentren, absolute und relative Konfiguration, CIP-Regel Prioritäten, Prochiralität, Fischer-Projektionen, Enantiomere Razemat Diastereisomere. Brønsted Säuren und Basen à Prinzip der Resonanz S 1/S 2 Reaktionen 1

2 Isomere = Zwei oder mehrere Moleküle mit gleicher Summenformel, die sich aber in der Art oder Reihenfolge der Atomverknüpfungen oder der räumlichen Anordnung der Atome unterscheiden Konstitutionsisomere = Isomere, die sich in ihrer Konstitution (Art und Reihenfolge, in der die Atome miteinander verbunden sind) unterscheiden Stereoisomere = Isomere mit gleicher Konstitution, die sich durch die räumliche Anordnung der Atome unterscheiden

3 Stereoisomere Stereogene Zentren Chiralitätsachse (S)-(-)-Limonen 2 Cl Br 2 C 2 C C C C C 2 Stereoisomerie bei Doppelbindungen β-carotin Chiralitätsebene Stereoisomerie bei helikalen Strukturen Br Skript: Kapitel 3.3.

4 Chiralität = ändigkeit linke and rechte and linke and rechte and Die linke and sieht aus wie das Spiegelbild der rechten and!

5 etwas ist ÄDIG (CIRAL),!!! etwas ist ICT-ÄDIG (ACIRAL),! wenn Bild Spiegelbild! wenn Bild = Spiegelbild!

6 Die DS - das Molekül, das unsere Erbinformation speichert.eine Spirale! rechtsgängige Spirale! die linksgängige Spirale gibt es nicht

7 Auch Moleküle können händig sein!!! z.b: Zucker Aminosäuren C 3 C 3 C C 3 C 2 2 C 3 β-d-glucose β-l-glucose L-Alanin D-Alanin Im Tier- und Pflanzenreich: linke Aminosäuren und rechte Zucker

8 Chiralität Chirale Moleküle = Moleküle, deren Bild und Spiegelbild nicht identisch sind stereogene Zentren = Atome, bei denen der Austausch zweier Substituenten zum Stereoisomer führt absolute Konfiguration = die räumliche Anordnung der Substituenten an einem stereogenen Zentrum -> stereochemische Beschreibung mit R und S Bild aus Paula Yurkanis Bruice. rganic Chemistry, 4th Ed., Prentice all

9 Cahn-Ingold-Prelog Konvention Vladimir Prelog ( ) Bürgenstock Konferenz 1966 obelpreis Chemie 1975 "for his research into the stereochemistry of organic molecules and reactions" Christopher K. Ingold ( ) Robert S. Cahn ( ) Zuordnung der Prioritäten 1. Atome, die direkt am Stereozentrum gebunden sind: Je höher die rdnungszahl, desto höher die Priorität 2. Besitzen die Atome, die direkt mit dem Stereozentrum verknüpft sind, dieselbe Priorität, so wird die Einstufung entlang der Kette soweit fortgeführt, bis ein Unterschied auftritt 3. Doppel- und Dreifachbindungen werden wie zwei bzw. drei Einfachbindungen betrachtet 4. Bei Isotopen erhält dasjenige mit der höheren Masse die höhere Priorität. Skript: Kapitel Experientia 1956, 12, 81. Angew. Chem. 1966, 78, 413. Angew. Chem. Int. Ed. 1982, 21, 567.

10 Polarimeter optische Aktivität Spezifische Drehung: [α] T λ = α l c T = Temperatur in C λ = Wellenlänge (oft atrium D-Linie) l = Länge der Messzelle c = Konzentration abhängig vom Lösungsmittel Skript: Kapitel Bild aus: Peter Vollhardt rganische Chemie, 4. Auflage, Wiley VC

11 Beispiele von Chiralitätszentren Vitamin C (Ascorbinsäure) β-carotin Penicillin G S C α-d-glucose Estradiol a atriumstearat (R)-(+)-Limonen 2 S S C 3 Met-Enkephalin Morphin

12 Enantiomere = Stereoisomere, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten Razemat = eine 1:1 Mischung der beiden Enantiomere eines chiralen Moleküls Diastereomere = Stereoisomere, die nicht Enantiomere sind

13 ein anderer Duftstoff - händig R-Carvon 3 C C 2 2 C C 3 S-Carvon 3 C C3 Kümmel Pfefferminze Spiegel

14 ein Duftstoff - händig (R)-Limonen 3 C C 2 2 C C 3 (S)-Limonen 3 C C 3 Zitrone range Spiegel

15 Cetirizin (Antihistaminikum) Cl Cl C 2 2 C Schwache Wirkung Starke Wirkung Spiegel

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17 Unterschiedlich Eigenschaften von Enantiomeren bei der Wechselwirkung mit chiralen Molekülen

18 Through the Looking Glass.ow would you like to live in Looking-glass ouse, Kitty? I wonder if they'd give you milk, there? Perhaps Looking-glass milk isn't good to drink.

19 Razemattrennung (R)-Säure (S)-Säure Razemat (S)-Base (R,S)-Salz (S,S)-Salz Diastereomere (R,S)-Salz Cl (S,S)-Salz Cl (S)-Base + + (R)-Säure (S)-Base + + (S)-Säure

20 Stereoisomere Stereogene Zentren Chiralitätsachse (S)-(-)-Limonen 2 Cl Br 2 C 2 C C C C C 2 Stereoisomerie bei Doppelbindungen β-carotin Chiralitätsebene Stereoisomerie bei helikalen Strukturen Br

21 Amin Inversion Bild aus Paula Yurkanis Bruice. rganic Chemistry, 4th Ed., Prentice all