Molekülsymmetrie und Kristallographie

Ähnliche Dokumente
2. Organische Verbindungen - Einordnung nach funktionellen Gruppen. Alkane : Moleküle ohne funktionelle Gruppen

Übungsklausur zur Vorlesung Organische Chemie für Biologen im Sommersemester am

2. Organische Verbindungen - Einordnung nach funktionellen Gruppen. Alkane : Moleküle ohne funktionelle Gruppen

Übung zum chemischen Praktikum für Studierende mit Chemie als Nebenfach Übung Nr. 4, 09./

Reaktionstypen der Aliphate

Organisch-Chemisches Institut Fakultät für Chemie und Geowissenschaften Universität Heidelberg 4. September 2015

Organische Chemie. Schreiben Sie bitte Ihre Lösungen ausschließlich auf diese Aufgabenblätter!

Kapitel 3 Alkene Struktur, Nomenklatur, Reaktivität Thermodynamik und Kinetik

Systematische Nomenklatur

Organische Chemie I/II. Schreiben Sie bitte Ihre Lösungen ausschließlich auf diese Aufgabenblätter!

CCl 3. 1,1,1-Trichlor-2,2-di(4-chlorphenyl)ethan Dichlordiphenyltrichlorethan

LN Vortermin SS 02. PC Teil

Praktikumsrelevante Themen

Organische Chemie. 11. Juli 2002, h Matr.-Nr.: Raum 183. Schreiben Sie bitte Ihre Lösungen ausschließlich auf diese Aufgabenblätter!

Beuth Hochschule für Technik Berlin, Studiengang Pharma- und Chemietechnik Tutorium Organische Chemie 1 (SS 2011), Tutor: Sascha Behne

Kohlenhydrate. spielen in der Natur eine sehr wichtige Rolle. dienen als Energiespeicher: Stärke, Glykogen

Organische Chemie für MST 5. Lienkamp/ Prucker/ Rühe

1. Struktur und Bindung organischer Moleküle (Siehe Kapitel 6. in Allgemeine Chemie B, I. Teil)

Organische Chemie Bausatz mit 109 Atomen Best.- Nr. MT00206

a) Schlagen Sie eine Synthese für den folgenden Aromaten vor, ausgehend von den gezeigten Edukten!

Grundlagen zum Verständnis chemischer Reaktionen = Handwerkszeug

SS Thomas Schrader. der Universität Duisburg-Essen. (Teil 8: Redoxprozesse, Elektrochemie)

M U S T E R L Ö S U N G

Chemie für Biologen. Vorlesung im. WS 2004/05 V2, Mi 10-12, S04 T01 A02. Paul Rademacher Institut für Organische Chemie der Universität Duisburg-Essen

Die Verwendung von Rot- und Bleistift sowie Tipp-Ex ist untersagt!!!

5.3. Homodesmische Reaktionen (wird nicht geprüft)

1/37. Das Protolysegleichgewicht. Wie könnte man die Stärke einer Säure quantitativ definieren?

Zucker und Polysaccharide (Voet Kapitel 10)

Chemische Thermodynamik ENTROPIE LÖSUNGEN

Trennungsgang. AC-I Seminar, B.

Modul: BS Chemie II Organische Chemie Nachklausur zum Organisch-Chemischen Grundpraktikum für. Studierende der Biologie

4-Butyl-2,5-dimethylheptan 5-Ethyl-4,8-dimethylundecan

Halogenalkane. Alkylierungsgrad. Halogenierungsgrad

Moleküle mit mehr als einem Chiralitätselement

Stereochemie organischer Verbindungen

Weitere Übungsfragen

L.9 Organische Chemie I

Organische Chemie. Kapitel 1. Organic Chemistry 4 th Edition Paula Yurkanis Bruice. Organische Verbindungen enthalten Kohlenstoff

O H H 3 C. Methanol. Molekulargewicht Siedepunkt Löslichkeit in Wasser H 3 C-OH. unbegrenzt H 3 C-Cl. 7.4 g/l H 3 C-CH 3 -24/C -88/C

Übungsbeispiele Kapitel Organische Verbindungen

Isomerie organischer Verbindungen

n Pentan 2- Methylbutan 2,2, dimethylpropan ( Wasserstoffatome sind nicht berücksichtigt )

C. Röhr, Phosphor, WS 09/10. Phosphor Phosphane Phosphide -

Kapitel 4: Eliminierung - Übersicht

Schriftliche Sessionsprüfung Organische Chemie. Teilprüfung OC I F. Diederich, C. Schaack. Herbstsemester 2015

Lösung Sauerstoff: 1s 2 2s 2 2p 4, Bor: 1s 2 2s 2 2p 1, Chlor: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Neon: 1s 2 2s 2 2p 6

Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Thema: Chemische Bindungen II

Zweitklausur : Allgemeine und Anorganische Chemie. Musterlösungen ohne Gewähr

Diene: C n H 2n-2 : 2 Doppelbindungen

Allgemeine Chemie für Maschinenbauer und Bauingenieure

Lösungen zum Übungsblatt zur Schulaufgabe. 0. Aufgaben aus dem Buch, S. 34

Wird vom Korrektor ausgefüllt: Aufgabe Punkte

Strukturbildende Kräfte in Proteinen

Zustände der Elektronen sind Orbitale, die durch 4 Quantenzahlen

I. Alkane Homologe Reihe, Nomenklatur

ORGANISCHE CHEMIE 1. Stoff der 14. Vorlesung: Grenzen des Organischen Strukturmodells...

Beispiele. Polysubstituierte Benzole. Chapter 16. Organic Chemistry. Reaktionen of Substituierter Benzole. Bezeichnung durch Numerierung oder Präfix

Ein Alkan, dem ein H-Atom fehlt, wird Alkyl-Rest genannt. Der Name ergibt sich aus dem Alkan, jedoch mit der Endung yl:

Die elektrophile Addition

Thermodynamik. Thermodynamik ist die Lehre von den Energieänderungen im Verlauf von physikalischen und chemischen Vorgängen.

Vorlesung 5. Alkane. Experimentalchemie, Prof. H. Mayr 20 Achtung Lückentext. Nur als Begleittext zur Vorlesung geeignet. Anzahl C-Atome im n-alkan

(2.65 ev), da sich die beiden Elektronen gegenseitig abstossen.

Kleine Formelsammlung Chemie

MgO. Mg Mg e ½ O e O 2. 3 Mg 3 Mg e N e 2 N 3

Chemie für Biologen. Vorlesung im. WS 2004/05 V2, Mi 10-12, S04 T01 A02. Paul Rademacher Institut für Organische Chemie der Universität Duisburg-Essen

Grundtypen der Bindung. Grundtypen chemischer Bindung. Oktettregel. A.8.1. Atombindung

Stoffklassen in der Organischen Chemie. Nomenklaturfragen. Isomerie und sterischer Bau

Wasserstoffbrückenbindung, H 2 O, NH 3, HF, Wasserstoff im PSE, Isotope, Vorkommen, exotherme Reaktion mit Sauerstoff zu Wasser, Energieinhalt,

Bitte prüfen Sie Ihre Klausur sofort auf Vollständigkeit und Lesbarkeit. Spätere Beanstandungen werden nicht berücksichtigt!

Grundwissen 9.Klasse NTG 1 Grundwissen 9.Klasse NTG 1. Bsp.: Grundwissen 9.Klasse NTG 2 Grundwissen 9.Klasse NTG 2

Universität Regensburg

Das Chemische Gleichgewicht Massenwirkungsgesetz

Kapitel 4. Die Grundlagen der Kinetik

Im Wasser sind ph-werte von ca bis 15 möglich.

Physikalische. Grundlagen. L. Kölling, Fw Minden

Eliminierungsreaktionen: E1- und E2- Mechanismen; Olefine

Decan Homologe Reihe der Alkane, unterschiedlich lange C-Ketten mit C- C (sp 3 /sp 3 ) und C-H (sp 3 /s)-bindungen (σ-bindungen) Beispiele: Butan

Alkane = aliphatische Kohlenwasserstoffe, Paraffine Organische Verbindungen ohne funktionelle Gruppen

Der Einfluß des Lösungsmittels auf das Molekülspektrum

Organische Chemie Chemielaboranten 1-12

Grundwissenkarten Hans-Carossa- Gymnasium

Die Verwendung von Rot- und Bleistift ist untersagt! Analysieren Sie das abgebildete Antibiotikum Ampicillin unter Beantwortung folgender Fragen:

Aminosäuren 1. Aufbau der Aminosäuren

ORGANISCHE CHEMIE. Prof. Dipl.-Ing. Manfred SUSSITZ. Kernfragen: Mündliche Reifeprüfung: Alpen-Adria-Gymnasium Völkermarkt

Das chemische Gleichgewicht

3. Struktur und Geometrie von Komplexverbindungen

* Die Gesamtnote im Bereich Naturwissenschaften setzt sich aus den Noten in den drei Prüfungsteilen (Biologie, Chemie, Physik) zusammen.

Grundwissenkarten Hans-Carossa-Gymnasium. 9. Klasse. Chemie SG

Übungsaufgaben Physikalische Chemie

NH 4 [Fe(H 2O) 6] 3+

3. Organische Reaktionen - Einordung nach Mechanismen. Alkene : Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindungen.

Anorganische Chemie I

Atomaufbau. Elektronen e (-) Atomhülle

Tabellen und Formelsammlung Chemie

2. Klausur zur Vorlesung Physikalische Chemie I

Mechanismus der Enzymkatalyse

Feststellungsprüfung Chemie Lösungen. Wegen seiner hohen Reaktivität kommt Chlor in der Natur nicht elementar vor. = 26, ,957=35,45

Chemisches Praktikum für Studierende der Humanmedizin, der Zahnheilkunde und Biologie/Lehramt

Stoff, Reinstoff, Gemisch, homogenes Gemisch, heterogenes Gemisch. Reinstoff, Element, Verbindung. Zweiatomige Elemente.

Transkript:

Substituierte Cyclohexane Der wichtigste Fall ist in diesem Zusammenhang das monosubstituierte Cyclohexan, weil man an ihm die relativen Stabilitäten von Substituenten abschätzen kann. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind in mehrfach substituierten Cyclohexanen oftmals additiv. Monosubstituierte Cyclohexane können in zwei sich schnell ineinander umwandelnden stereoisomeren Formen vorliegen: H ΔG ÜZ ax. äquatorial X axial X H abcd äq. ΔG 0 1

Der Unterschied zwischen den freien Energien der beiden Stereoisomeren ist ΔG 0 : ΔG 0 = RT ln K wenn K die Gleichgewichtskonstante ist. ΔG 0 hängt stark von der Art des Substituenten ab und wird zum substituenten-spezifischen A-Wert umgerechnet: ΔG 0 = A-Wert (in kcal/mol!) Dieser Wert gibt also an, um welchen Energiebetrag das axiale Konformer gegenüber dem äquatorialen destabilisiert ist. Die folgende Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen den Energiewerten und der Population (Molenbruch) x äq des stabileren (äquatorialen) Isomers: K 2 3 4 5 10 20 10 2 10 3 10 4 ΔG 0 [kj/mol] -1.7-2.7-3.4-4.0-5.7-7.4-11.4-17.1-22.7 x äq [in %] 67 75 80 83 91 95 99 99.9 99.99 A 0.41 0.65 0.82 0.95 1.36 1.77 2.72 4.08 5.43 2

Man sieht, dass bei kleinen A-Werten noch beträchtliche Anteile des axialen Konformer existieren, aber schon ab A = ca. 1.5 2 (6 8 kj/mol) überwiegt das äquatoriale bei weitem. A-Werte einiger Substituenten X: X = F 0.15 SePh 2.0 N(CH 3 ) 2 2.1 Cl 0.43 TePh 0.9 NO 2 1.10 Br 0.38 CH 3 1.70 CH=CH 2 1.35 l 0.43 Et 1.75 C CH 0.5/0.18 0.52, 0.87 (prot. LM) i-pr 2.16 Ph 3.0 OCH 3 0.60 cyclo-hex 2.15 CO 1.35 SH 0.9 t-bu > 5 C N 0.17 SPh 0.8 NH 2 1.20 HgBr 0/-0.13 S(=O)Ph 1.9 NH 3 + 1.9 S(=O) 2 Ph 2.5 NHCH 3 1.0 3

Folgende Trends sind interessant: - Fluor ist sehr klein, das äquatoriale Konformer überwiegt nur wenig. Die höheren Halogene haben sehr ähnliche, relativ kleine A-Werte. Ca. ⅓ aller Moleküle liegen in der axialen Form vor. - A-Werte bifunktioneller Chalcogene (-Ch-) sind 1. Mehr als 10% dieser Verbindungen, bei Ch = O sogar ca. ¼, liegen in der axialen Form vor. - Schon der kleinste Alkylsubstituent, Methyl, CH 3 (A = 1.70), hat einen beträchtlichen A-Wert; nur noch ca. 5% sind axial. - Dies ändert sich bei Ethyl, CH 2 CH 3 (A = 1.75), nur wenig, weil die Methylgruppe nach außen gerichtet sein kann. - Bei Isopropyl und Cyclohexyl ist der A-Wert gleich deutlich größer (2.16 bzw. 2.15; nur noch 2-3% axiales Konformer), während er bei tert.-butyl so groß wird, dass das axiale Konformer gar nicht mehr nachgewiesen werden kann (sterischer Anker). Der Phenylrest hat zwar einen etwas kleineren A-Wert (3.0), aber in diesen Größenordnung bedeutet das bereits, dass das axiale Konformer nur noch zu <1% vorhanden ist. 4

- Substituenten mit sp 2 -Kohlenstoffatomen haben relativ kleine A-Werte (CH=CH 2 : 1.35; CO: 1.35), vgl. auch NO 2 : A = 1.10. Sie sind planar. - Substituenten mit sp-hybridierten C-Atomen haben noch deutlich kleinere A- Werte (C CH: 0.5/ 0.18 [unterschiedliche Quellen]; C N: 0.17). - Überraschend ist, dass große Metallatome (Hg) sehr geringe A-Werte haben, die eventuell sogar negativ sein können. Letzteres bedeutet, dass diese Cyclohexanderivate die axiale Konformation bevorzugen. In diesem Zusammenhang ist der Anomeren-Effekt zu erwähnen: Das Konformerengleichgewicht des Cyclohexanols in Wasser ist: äq : ax = 4 :1 bis 5 :1 Dagegen gilt für das Gleichgewicht der Glucose (α-form mit axialem an C 1 ; (β- Form mit äquatorialem an C 1 ): CH 2 CH 2 O O 2 : 1 5

.. O Das axiale Konformer ist also deutlich weniger destabilisiert als erwartet. Als Grund wird der Anomeren-Effekt herangezogen, nach dem im axialen Konformer eine stabilisierende n O,σ* C-O -Wechselwirkung existiert: A-Werte können additiv sein, allerdings nur wenn die Substituenten sich nicht gegenseitig beeinflussen: H 3 C H 3 C A = 1.70-0.52 = 1.18 ; exptl.: A = 1.22 I I OCH 3 OCH 3 A = 0.60 + 0.43 = 1.03 ; exptl.: A = 0.41 (Dipol-Attraktion) 6