ORGANISCHE CHEMIE 3., unveränderte Auflage Mit 131 Büdern und 65 Tabellen
Inhaltsverzeichnis Wichtige Symbole und Abkürzungen 13 X. Theoretische und physikalische Grundlagen der organischen Chemie 1.1. Einführung 16 1.1.1. Entwicklung und Gegenstand der organischen Chemie 16 1.1.2. Klassifizierung organischer Verbindungen 18 1.1.3. Nomenklatur organischer Verbindungen 24 1.1.4. Trennung, Isolierung und Reinigung organischer Verbindungen.. 27 1.1.5. Charakterisierung des reinen Stoffes 32 1.1.6. Ermittlung der Zusammensetzung organischer Verbindungen... 33 1.1.6.1. Qualitative Elementaranalyse 33 1.1.6.2. Quantitative Elementaranalyse 34 1.1.7. Bestimmung der Molmasse 35 1.1.8. Strukturaufklärung 36 1.1.8.1. Chemische Konstitutionsaufklärung 36 1.1.8.2. Absorptionsspektroskopie 37 1.1.8.3. Massenspektrometrie (MS) 46 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.1 51 1.2. Chemische Bindung und Struktur 52 1.2.1. Grundlagen der МО-Theorie 55 1.2.1.1. Atomorbitale 55 1.2.1.2. Molekülorbitale 58 1.2.2. Einfachbindungen 59 1.2.3. Isolierte Mehrfachbindungen 61 1.2.4. Konjugierte Systeme 65 1.2.4.1. Offen konjugierte Systeme 65 1.2.4.2. Cyclisch konjugierte Systeme, Aromatizität 69 1.2.5. Kumulierte Doppelbindungen 78 1.2.6. Polare Bindungen 79 1.2.7. Donor-Akzeptor-Bindungen 80 1.2.8. Intramolekulare Wasserstoffbrücken-Bindungen 82 1.2.9. Nichtbindende Wechselwirkungen 83 1.2.10. Intermolekulare Wechselwirkungen 84 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.2 84 1.3. Räumliche Struktur der Moleküle 85 1.3.1. Wiedergabe der räumlichen Struktur der Moleküle 85 1.3.2. Symmetrieeigenschaften der Moleküle 89 1.3.2.1. Symmetrieelemente 89 1.3.2.2. Symmetrieoperationen 90
8 1.3.2.3. Symmetriepunktgruppen 91 1.3.3. Klassifizierung von Stereoisomeren 93 1.3.4. Konfigurationsisomerie 94 1.3.4.1. Enantiomeric 94 1.3.4.2. Diastereomerie 104 1.3.5. Konformationsisomerie 109 1.3.5.1. Konformation aliphatischer Verbindungen 110 1.3.5.2. Konformation alicyclischer Verbindungen 112 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.3 115 1.4. Die statistische Grundlage der Chemie 116 1.4.1. Maxwell-Boltzmann-Statistik 117 1.4.2. Zustandssummen 120 1.4.3. Translation 121 1.4.4. Rotation 122 1.4.5. Innere Rotation 123 1.4.6. Vibration 123 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.4 125 1.5. Reaktion und Mechanismus 125 1.5.1. Chemische Reaktionsgleichung 127 1.5.2. Thermochemische Reaktionsgleichung 129 1.5.3. Freie Reaktionsenthalpie 131 1.5.3.1. Einfluß der Temperatur auf die Lage des Gleichgewichts 134 1.5.3.2. Einfluß des Lösungsmittels auf die Lage des Gleichgewichts, Säure- Base-Gleichgewichte 135 1.5.4. Reaktionstypen in der organischen Chemie 136 1.5.5. Geschwindigkeitsgleichung 140 1.5.6. Aktivierungsenergie und freie Aktivierungsenthalpie 142 1.5.6.1. Einfluß der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit 142 1.5.6.2. Einfluß der Isotopenzusammensetzung auf die Reaktionsgeschwindigkeit 147 1.5.6.3. Einfluß des Lösungsmittels auf die Reaktionsgeschwindigkeit... 148 1.5.6.4. Einfluß von Katalysatoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit... 150 1.5.7. Typen von Elementarprozessen 151 1.5.8. Typen von komplexen Reaktionen 157 1.5.8.1. Reversible Elementarreaktionen 157 1.5.8.2. Folge-oder Stufenreaktionen 158 1.5.8.3. Parallel-oder Konkurrenzreaktionen 163 1.5.9. Weitere Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen.. 165 1.5.9.1. Strukturelle Abwandlung eines Eduktes 165 1.5.9.2. Isotopenmarkierung 167 1.5.9.3. Nachweis von Zwischenstufen 168 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.5 170 1.6. Struktur und Reaktivität 171 1.6.1. Lineare Beziehungen der freien Enthalpie 172 1.6.1.1. Hammett-Gleichung 172
9 1.6.1.2. Taft-Gleichung 174 1.6.1.3. Gleichung von Swain und Scott 175 1.6.1.4. Gleichung von Edwards, HSAB-Prinzip 176 1.6.1.5. Gleichung von Grunwald und Winstein 177 1.6.2. Qualitative Beziehungen zwischen Struktur und Reaktivität.... 179 1.6.2.1. Polare Substituenteneffekte 179 1.6.2.2. Sterische Substituenteneffekte 183 1.6.2.3. Nachbargruppeneffekte 185 1.6.2.4. Stereoelektronische Effekte 186 1.6.3. Quantenmechanische Behandlung der Reaktivität organischer Verbindungen 191 Übungsaufgaben zum Abschnitt 1.6 197 Die wichtigsten Klassen organischer Verbindungen Kohlenwasserstoffe 200 2.1.1. Alkane 200 2.1.2. Alicyclische Kohlenwasserstoffe 211 2.1.3. Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindungen 223 2.1.3.1. Alkene und Cycloalkene 225 2.1.3.2. Kohlenwasserstoffe mit zwei oder mehreren isolierten Doppelbindungen 244 2.1.3.3. Kohlenwasserstoffe mit kumulierten Doppelbindungen 245 2.1.3.4. Kohlenwasserstoffe mit konjugierten Doppelbindungen 246 2.1.4. Kohlenwasserstoffe mit Dreifachbindungen 256 2.1.5. Arene (benzoide Kohlenwasserstoffe) 265 2.1.5.1. Einkernige Arene 265 2.1.5.2. Mehrkernige Arene 276 Verbindungen mit Heteroatomen in funktionellen Gruppen 291 2.2.1. Halogenkohlenwasserstoffe 291 2.2.2. Alkohole und Phenole 309 2.2.3. Ether 339 2.2.4. Aldehyde, Ketone und Chinone 347 2.2.4.1. Aldehyde und Ketone (Carbonylverbindungen) 348 2.2.4.2. Dicarbonylverbindungen 374 2.2.4.3. Halogencarbonylverbindungen 381 2.2.4.4. Hydroxycarbonylverbindungen 384 2.2.4.5. Thiocarbonylverbindungen 389 2.2.4.6. Chinone 390 2.2.5. Carbonsäuren 395 2.2.5.1. Monocarbonsäuren 396 2.2.5.2. Funktionelle Derivate der Monocarbonsäuren 408 2.2.5.3. Dicarbonsäuren 432 2.2.5.4. Halogencarbonsäuren 442 2.2.5.5. Hydroxycarbonsäuren 446
2.2.5.6. Oxocarbonsäuren 453 2.2.5.7. Thiocarbonsäuren 459 2.2.6. Derivate der Kohlensäure 459 2.2.6.1. Halogenide der Kohlensäure 460 2.2.6.2. Ester der Kohlensäure 461 2.2.6.3. Amide der Kohlensäure 462 2.2.6.4. Derivate der Thiokohlensäuren 470 2.2.7. Thiole (Thioalkohole und Thiophenole) 473 2.2.8. Sulfide.477 2.2.9. Sulfoxide und Sulfone '. 479 2.2.10. Sulfensäuren, Sulfinsäuren und Sulfonsäuren 480 2.2.11. Aminoverbindungen 487 2.2.11.1. Amine 487 2.2.11.2. Halogenamine 502 2.2.11.3. Aminoalkohole und Aminophenole 502 2.2.11.4. Aminocarbonsäuren 504 2.2.11.5. Aminosulfonsäuren 511 2.2.12. Nitrosoverbindungen 512 2.2.13. Nitroverbindungen 514 2.2.14. Hydrazine 522 2.2.15. Azoverbindungen 524 2.2.16. Diazoverbindungen 526 2.2.16.1. Diazoalkane 527 2.2.16.2. Arendiazoniumsalze 531 2.2.17. Azide 536 2.2.18. Phosphororganische Verbindungen 537 2.2.18.1. 'Phosphine 538 2.2.18.2. Oxidationsprodukte der Phosphine 540 2.2.19. Metallorganische Verbindungen 542 2.2.19.1. Lithiumorganische Verbindungen 543 2.2.19.2. Magnesiumorganische Verbindungen 545 2.2.19.3. Zinkorganische Verbindungen 546 2.2.19.4. Cadmiumorganische Verbindungen 547 2.2.19.5. Quecksilberorganische Verbindungen 547 2.2.19.6. Bororganische Verbindungen 548 2.2.19.7. Aluminiumorganische Verbindungen 549 2.2.19.8. Siliciumorganische Verbindungen 551 2.2.19.9. Zinnorganische Verbindungen 552 2.2.19.10. Bleiorganische Verbindungen 552 Heterocyclische Verbindungen 553 2.3.1. Dreigliedrige Heterocyclen 558 2.3.2. Viergliedrige Heterocyclen 562 2.3.3. Fünfgliedrige Heterocyclen 563 2.3.4. Sechsgliedrige Heterocyclen 585 2.3.5. Siebengliedrige Heterocyclen 615 2.3.6. Höhergliedrige Heterocyclen 616
Planung chemischer Synthesen 620 Arbeit mit der chemischen Fachliteratur 628 Spezialgebiete Kohlenhydrate 634 3.1.1. Monosaccharide 634 3.1.2. Oligosaccharide 649 3.1.3. Polysaccharide 651 Lipide 652 3.2.1. Fette 653 3.2.2. Wachse 654 3.2.3. Komplexe Lipide 654 Proteine und Proteide 656 3.3.1. Peptide 658 3.3.2. Proteine 663 3.3.3. Proteide 665 3.3.4. Enzyme 666 Nucleinsäuren 669 Alkaloide 677 3.5.1. Alkaloide vom Pyridintyp 680 3.5.2. Alkaloide vom Tropantyp 682 3.5.3. Alkaloide vom Chinolintyp 683 3.5.4. Alkaloide vom Isochinolintyp 684 3.5.5. Alkaloide vom Indoltyp 685 3.5.6. Alkaloide der Phenylethylamingruppe 686 Terpene 687 3.6.1. Monoterpene 688 3.6.2. Sesquiterpene 693 3.6.3. Diterpene 694 3.6.4. Triterpene 695 3.6.5. Carotinoide 696 3.6.6. Naturkautschuk und Guttapercha 697 Steroide 698 3.7.1. Sterole 699 3.7.2. Gallensäuren... 701 3.7.3. Steroidhormone 702 3.7.4. Herzaktive Steroide 704 3.7.5. Steroidsapogenine 705
12 3.7.6. Steroidalkaloide 705 3.7.7. Steroidsynthesen 706 3.7.8. Biosynthese von Steroiden und Terpenen 707 3.8. Aufbau und Abbau organischer Verbindungen im Organismus 708 3.8.1. Photosynthese 709 3.8.2. Stoffwechsel der Kohlenhydrate 711 3.8.3. Stoffwechsel der Fette 714 3.8.4. Stoffwechsel der a-aminosäuren und Eiweiße 717 3.8.5. Endabbau der Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße 718 3.9. Synthetische Polymere 722 3.10. Tenside 738 3.11. Farbstoffe 743 3.11.1. Farbe und Konstitution 744 3.11.2. Färbeverfahren 747 3.11.3. Farbstoffklassen 749 3.11.4. Optische Auf heller 767 3.11.5. Polymethinfarbstoffe 768 3.11.6. Photographische Bildfarbstoffe 769 3.12. Photochemie 771 3.12.1. Primärprozeß 771 3.12.2. Sekundärprozesse 773 3.12.3. Photochemische Reaktionen 774 Antworten und Lösungen zu den Übungsaufgaben 780 Literaturverzeichnis 818 Sachwörterverzeichnis 842