Prüfungstraining Organische Chemie (eBook)

Cover 1
Half Title 3
Title 5
Copyright Page 6
Inhalt 7
Vorwort 12
Organische Chemie 13
1 Atomorbitale, Elektronenzustände 14
1.2 s- und p-Orbitale 14
1.3 Elektronenspin und PAULI-Prinzip 14
1.4 Elektronenkonfiguration leichter Atome 15
2 Kovalente Bindung des Wasserstoff-Moleküls 16
2.1 Arten der chemischen Bindung 16
2.2 Kovalente Bindung durch Überlappung von Atomorbitalen 16
2.3 Überlappung von p-Orbitalen 17
3 Hybridisierung von Atomorbitalen 18
3.1 Geometrie des Methan-Moleküls 18
3.2 Hybridisierung von Atomorbitalen 18
3.3 CH-Bindungen des Methans 19
4 Kovalente Bindung der C2-Kohlenwasserstoffe 20
4.1 Ethan, CC-Einfachbindung 20
4.2 Ethen, CC-Doppelbindung 20
4.3 Ethin, CC-Dreifachbindung 21
5 Alkane 22
5.1 Homologe Reihe der Alkane 22
5.2 Vorkommen, Herstellung 22
5.2.1 Fraktionierte Destillation des Erdöls (Raffinerie 22
5.2.2 Katalytische Hydrierung von Alkenen 23
5.2.3 WURTZ-Synthese über Alkylnatrium 23
5.2.4 KOLBE-Elektrolyse von Carboxylaten (anodische Oxidation) 23
5.3 Alkane als Energieträger 23
6 Konstitution, Konstitutionsisomerie 24
6.1 Atomverknüpfung 24
6.2 Konstitutionsisomere 24
7 Grundregeln der Nomenklatur 26
7.1 IUPAC-Regeln 26
7.2 Verzweigte Alkyl-Gruppen 26
8 Molekülschreibweisen 28
8.1 Valenzstrichformeln 28
8.2 Skelettformeln 28
8.3 LEWIS-Formeln 28
8.4 Projektionsformeln 29
8.4.1 FISCHER-Projektion 29
8.4.2 NEWMAN-Projektion 29
9 Konformation 30
9.1 Konformation, Konformere 30
9.2 Energieinhalte und Nomenklatur von Konformeren 30
10 Reaktive Zwischenstufen 32
10.1 Radikale 32
10.2 Ionen 32
10.3 Carbene 33
11 Grundtypen organischer Reaktionen 34
11.1 Addition 34
11.2 Eliminierung 34
11.3 Oxidation 34
11.4 Reduktion 34
11.5 Substitution 34
11.6 Umlagerung 35
12 Energieumsätze chemischer Reaktionen 36
12.1 Aktivierungsenergie, Reaktionswärme 36
12.2 Katalyse 36
12.3 Kinetische und thermodynamische Kontrolle 37
13 Radikalische Substitution 38
13.1 Photohalogenierung der Alkane 38
13.2 Relative Stabilität von Alkyl-Radikalen 38
13.3 Regioselektivität der radikalischen Substitution 39
13.4 Radikalische Sulfochlorierung und Nitrierung 39
14 Alkene, Konstitution und relative Konfiguration 40
14.1 Übersicht, Nomenklatur, Konstitutionsisomerie 40
14.2 Relative Konfiguration der Alkene 40
15 Alken-Synthesen 42
15.1 ?-Eliminierung 42
15.1.1 Dehydrohalogenierung von Halogenalkanen 42
15.1.2 Dehydratisierung von Alkoholen 42
15.1.3 Reduktive Dehalogenierung von 1,2-Dihalogenalkanen 43
15.2 Alternative Synthesen 43
15.2.1 Dehydrierung von Alkanen 43
15.2.2 Partielle Hydrierung von Alkinen 43
15.2.3 Reduktive Kupplung von Carbonyl Verbindungen 43
15.2.4 Carbonyl-Alkenylierungen 44
15.3 Umwandlung von Alkenen 44
15.3.1 WOHL-ZIEGLER-Bromierung 44
15.3.2 HECK-Reaktion 44
15.3.3 En-Reaktion 45
15.3.4 Alken-Metathese 45
16 Additionen an Alkene 46
16.1 Addition von Wasserstoff (Katalytische Hydrierung) 46
16.2 Addition von Brom (Bromierung) 46
16.3 Elektrophile Addition von Halogenwasserstoff 47
16.4 Elektrophile Addition von Wasser (Hydratisierung) 47
16.5 Bildung von Halohydrinen 48
16.6 Hydroborierung 48
16.7 Dihydroxylierungen 48
16.8 1,3-dipolare Cycloaddition von Ozon (Ozonolyse von Alkenen) 49
17 Diene 50
17.1 Kumulation und Konjugation von Doppelbindungen 50
17.2 Molekülstruktur 50
17.2.1 Konformation 50
17.2.2 Bindungslängen und Mesomerie des 1,3-Butadiens 50
17.2.3 Molekülgeometrie des Allens 51
17.3 Herstellung 51
17.3.1 Katalytische Dehydrierung zu 1,3-Dienen 51
17.3.2 Dehydratisierung von Diolen zu 1,3-Dienen 51
17.3.3 Katalytische Dimerisierung von Ethin zu 1,3-Butadien 51
17.3.4 1,2-Diene durch Eliminierung 51
18 Additionen und Cycloadditionen mit 1,3-Dienen 52
18.1 1,2- und 1,4-Addition 52
18.2 Cycloadditionen 53
18.2.1 [4+2]-Cycloaddition (DIELS-ALDER-Reaktion) 53
18.2.2 [4+1]-Cycloaddition 53
19 Alkine 54
19.1 Homologe Reihe, Konstitutionsisomerie, Nomenklatur 54
19.2 Herstellung 54
19.2.1 Partielle Oxidation von Methan zu Ethin 54
19.2.2 Carbid-Prozess (frühere Ethin-Synthese) 54
19.2.3 Doppelte Dehydrohalogenierung von 1,1-Dihalogenalkanen 55
19.2.4 Alkylierung terminaler Alkine 55
19.3 Typische Reaktionen 55
19.3.1 Hydrierung und Reduktion 55
19.3.2 Hydroborierung 55
19.3.3 Elektrophile Addition von Halogenen 56
19.3.4 Elektrophile Addition von HX 56
19.3.5 CH-Acidität terminaler Alkine, Ethinylide 57
19.3.6 Oxidative Kupplung terminaler Alkine 57
19.3.7 Cyclotri- und Cyclotetramerisierung 57
20 Cycloalkane 58
20.1 Übersicht, Nomenklatur 58
20.2 Konformation 58
20.2.1 Cyclopropan 58
20.2.2 Cyclobutan 58
20.2.3 Cyclopentan 59
20.2.4 Cyclohexan 59
20.3 Konfigurationsisomerie 60
20.3.1 cis- und trans-disubstituierte Cycloalkane 60
20.3.2 cis- und trans-Decalin 61
20.3.3 Cycloalkene 61
21 Einfache Cycloalkan- und Cycloalken-Synthesen 62
21.1 Cyclopropan 62
21.2 Cyclobutan 62
21.3 Cyclopenten und Cyclopentan 62
21.4 Cyclohexan, Cyclohexen 62
21.5 Cycloheptadien, Cycloheptan 63
21.6 Größere Ringe 63
22 Reaktionen der Cycloalkane und Cycloalkene 64
22.1 Spannungsgetriebene Reaktionen kleiner Ringe 64
22.2 Alkan-analoge Reaktionen 64
22.3 Alken-analoge Reaktionen 64
22.3.1 Addition von Brom 64
22.3.2 Katalytische Hydrierung 64
22.3.3 Dihydroxylierungen 65
23 Benzen, Aromatizität, Aromaten 66
23.1 Struktur des Benzens 66
23.1.1 Molekülgeometrie 66
23.1.2 Hydrierwärme 66
23.1.3 Mesomerieenergie und Valenzstrichformeln des Benzens 66
23.2 Molekülorbital-Modell des Benzens 67
23.3 Aromatizitätskriterien 67
24 Benzoide Aromaten 68
24.1 Monosubstituierte Benzene 68
24.2 Mehrfach substituierte Benzene 68
24.2 Herstellung benzoider Kohlenwassertoffe 69
24.2.1 fossile Quellen 69
24.2.3 Cyclotrimerisierung von Alkinen 69
25 Elektrophile Substitution benzoider Aromaten 70
25.1 Substituierte Benzene durch elektrophile Substitution 70
25.2 Elektrophile Halogenierung 70
25.3 Elektrophile Alkylierung (FRIEDEL-CRAFTS-Alkylierung) 70
25.4 Elektrophile Acylierung (FRIEDEL-CRAFTS-Acylierung) 71
25.5 Elektrophile Nitrierung 71
25.6 Elektrophile Sulfonierung 71
26 Elektrophile Mehrfachsubstitution 72
26.1 Mesomerieeffekte von Substituenten am Benzen-Ring 72
26.2 Regioselektivität der elektrophilen Zweitsubstitution am Benzen 72
27 Weitere Reaktionen benzoider Aromaten 74
27.1 Nucleophile Substitution am benzoiden Ring 74
27.2 Radikalische Substitution an der Seitenkette 74
27.3 Hydrierung, Reduktion, Oxidation 75
28 Polycyclische benzoide Aromaten 76
28.1 Fusionierung benzoider Ringe 76
28.2 Herstellung polycyclischer benzoider Aromaten 76
28.3 Elektrophile Substitution des Naphthalens 77
28.4 Oxidation und Reduktion des Naphthalens 78
28.5 Reaktionen des Anthracens und Phenanthrens 78
28.6 Enzymatische Epoxidation des Benzo[a]pyrens 79
29 Nichtbenzoide Aromaten 80
29.1 Nichtbenzoide aromatische Ionen 80
29.1.1 Cyclopropenium-Ion 80
29.1.2 Cyclopentadienid-Anion 80
29.1.3 Cycloheptatrienium-Kation 81
29.2 [n]-Annulene 81
30 Halogenalkane 82
30.1 Klassifizierung, Nomenklatur 82
30.2 Herstellung 82
30.2.1 Radikalische Substitution von Alkanen 82
30.2.2 Addition von Halogenwasserstoff und Halogen an Alkene 82
30.2.3 Substitution von Hydroxid in Alkoholen durch Halogen 83
30.2.4 Fluorierung mit Antimontrifluorid 83
30.2.5 Iodierung von Halogenalkanen (FINKELSTEIN-Reaktion) 83
30.3 Elektronegativität und induktiver Effekt 84
30.4 Typische Reaktionen 84
30.4.1 Nucleophile Substitution des Halogens in Halogenalkanen 84
30.4.2 Dehydrohalogenierung (?-Eliminierung) 85
30.4.3 Metallierung 85
31 Mechanismen der nucleophilen Substitution 86
31.1 Bimolekulare nucleophile Substitution (zweiter Ordnung) 86
31.2 Monomolekulare nucleophile Substitution (erster Ordnung) 87
32 Organometall-Verbindungen 88
32.1 Übersicht 88
32.2 Herstellung 88
32.2.1 Metallierung von Halogenalkanen und Halogenaromaten 88
32.2.2 Transmetallierung 88
32.2.3 Halogen-Metall-Austausch 89
32.2.4 Wasserstoff-Metall-Austausch 89
32.3 Präparative Bedeutung 89
33 Alkohole 90
33.1 Nomenklatur und Klassifizierung 90
33.2 Struktur und physikalische Eigenschaften 90
33.3 Herstellung 91
33.3.1 Industrielle Synthesen von Methanol und Ethanol 91
33.3.2 Alkoholische Gärung (Biere, Weine, Destillate) 91
33.3.3 Hydratisierung von Alkenen 91
33.3.4 Hydroborierung von Alkenen und anschließende Oxidation 92
33.3.5 Reduktion von Carbonyl-Verbindungen durch komplexe Hydride 92
33.3.6 Nucleophile Substitution von Halogenalkanen 92
33.3.7 Addition von Alkylmagnesiumhalogeniden an Carbonyl-Gruppen 93
34 Diole, Triole 94
34.1 Herstellung 94
34.1.1 Dihydroxylierungen von Alkenen 94
34.1.2 Hydrolyse von Halohydrinen 94
34.1.3 Bimolekulare Reduktion von Carbonyl-Verbindungen 95
34.2 Oxidative Glykolspaltungen 95
35 Reaktionen der Alkohole 96
35.1 Basizität und Acidität 96
35.2 Oxidation 96
35.3 Nucleophile Substitution 97
35.4 Veresterung 97
36 Dehydratisierung von Alkoholen 98
36.1 Dehydratisierung von Alkoholen zu Alkenen 98
36.2 Dehydratisierung voll alkylierter 1,2-Diole zu Ketonen 99
37 Ether 100
37.1 Übersicht, Nomenklatur 100
37.2 Struktur und physikalische Eigenschaften 100
37.3 Herstellung 100
37.3.1 Bimolekulare Dehydratisierung von Alkoholen 100
37.3.2 Nucleophile Substitution von Halogenalkanen durch Alkoholat 100
37.4 Typische Reaktionen 101
37.4.1 Bildung von Dialkyloxonium-Salzen 101
37.4.2 Autoxidation (Sauerstoff-Insertion) 101
37.4.3 Etherspaltung 101
38 Amine 102
38.1 Nomenklatur, Klassifizierung 102
38.2 Molekülstruktur 102
38.3 Herstellung 103
38.3.1 Alkylierung von Ammoniak 103
38.3.2 Alkylierung von Kaliumphthalimid zur Synthese primärer Amine 103
38.3.3 Reduktion von Nitrilen und Nitro-Verbindungen 103
39 Reaktionen der Amine 104
39.1 Basizität aliphatischer und aromatischer Amine 104
39.2 Diazotierung primärer Amine 104
39.3 N-Nitrosierung sekundärer Amine 105
39.4 Erschöpfende Alkylierung von Aminen 105
39.5 HOFMANN-Eliminierung von Tetraalkylammonium-Hydroxiden 105
39.6 Imine aus primären Aminen und Carbonyl-Verbindungen 106
39.7 Enamine aus sekundären Aminen und Carbonyl-Verbindungen 106
39.8 Reduktive Aminierung von Carbonyl-Verbindungen zu Aminen 107
40 Diazo- und Azo-Verbindungen 108
40.1 Aryldiazonium-Salze und Azofarbstoffe 108
40.2 Azoalkane 109
40.3 Diazoalkane 109
41 Carbonsäuren 112
41.1 Übersicht, Nomenklatur 112
41.2 Carboxy-Gruppe, Bindungsdaten und Mesomerie 112
41.3 Carbonsäure-Dimere 113
41.4 Darstellung 113
41.4.1 Carbonylierung 113
41.4.2 Carboxylierung 113
41.4.3 Oxidation von Methyl-, Hydroxymethyl- und Aldehyd-Gruppen 114
41.4.4 Hydrolyse von Carbonsäure-Derivaten 114
41.5 Acidität 115
42 Carbonsäure-Derivate 116
42.1 Carbonsäureester 116
42.2 Carbonsäurehalogenide 117
42.3 Carbonsäureanhydride 117
42.4 Carbonsäureamide und cyclische Imide 117
42.5 Hydrazide, Hydroxamsäuren und Azide 118
42.6 Umfunktionierung von Carbonsäure-Derivaten 118
42.6.1 Reduktion zu primären Alkoholen und zu Aldehyden 118
42.6.2 Reduktive Kupplung von Estern (Acyloin Reaktion) 119
42.6.3 Decarboxylierung 119
42.6.4 Dehydratisierung von Carboxamiden zu Nitrilen und Isonitrilen 119
43 Substituierte Carbonsäuren 120
43.1 Nomenklatur 120
43.2 Halogencarbonsäuren 121
43.2.1 Synthese 121
43.2.2 Reaktionen 121
43.3 Hydroxycarbonsäuren 122
43.3.1 Synthesen 122
43.3.2 Reaktionen 123
44 Absolute Konfiguration 124
44.1 Stereogene Zentren, Enantiomere, Chiralität 124
44.2 Optische Aktivität und spezifische Drehung 124
44.3 Spezifizierung der absoluten Konfiguration 124
44.3.1 CAHN-INGOLD-PRELOG-Konvention ["CIP", (R)- und (S)-] 125
44.3.2 FISCHER-Konvention (D- und L-) 125
44.3.3 Korrelation von D-,L- und (R)-,(S)-Deskriptoren 126
44.3.4 Racemate, Racemattrennung 127
44.4 Stereospezifität der bimolekularen nucleophilen Substitution 127
45 Enantiomere ohne C-Atome als Asymmetriezentren 128
45.1 Heteroatome als Asymmetriezentren 128
45.2 Axiale Chiralität 128
45.3 Planare Chiralität und Helicität 129
46 Diastereomere 130
46.1 Verbindungen mit zwei verschiedenen stereogenen Zentren 130
46.2 Verbindungen mit zwei gleichen stereogenen Zentren 131
47 Aldehyde 132
47.1 Übersicht, Nomenklatur 132
47.2 Herstellung 133
47.2.1 Oxidation von Methyl- und Hydroxymethyl-Gruppen 133
47.2.2 Hydrolyse von ?,?-Dihalogenalkanen 133
47.2.3 Reduktion von Carbonsäure-Derivaten 133
47.2.4 Formylierung von Aromaten 133
47.3 Molekülbau, Mesomerie und Reaktivität 134
47.4 Aldehyd-spezifische Reaktionen 134
47.4.1 Oxidation zu Carbonsäuren und Nachweisreaktionen 134
47.4.2 CANNIZZARO-Disproportionierung aromatischer Aldehyde 135
47.4.3 Hydrogensulfit-Addition 135
48 Ketone 136
48.1 Übersicht, Nomenklatur 136
48.2 Herstellung 137
48.2.1 Oxidation sekundärer Alkohole 137
48.2.2 Katalytische Luftoxidation von Alkenen (WACKER-Prozess) 137
48.2.3 Oxidation von Methylen-Gruppen (RILEY-Oxidation) 137
48.2.4 Acylierung von Aromaten (FRIEDEL-CRAFTS-Acylierung) 137
49 Carbonyl-Reaktionen 138
49.1 Reaktionen mit Sauerstoff- und Schwefel-Nucleophilen 138
49.1.1 Hydratisierung (Wasser als Nucleophil) 138
49.1.2 Acetalisierung, Ketalisierung (Alkohole als Nucleophile) 138
49.1.3 Thioacetalisierung (Mercaptalisierung) 138
49.2 Reaktionen mit Stickstoff-Nucleophilen 139
49.3 Reaktionen mit Kohlenstoff-Nucleophilen 139
49.3.1 Alkinylierung 139
49.3.2 Cyanhydrin- und Benzoin-Reaktion 140
49.3.3 Addition von GRIGNARD-Verbindungen 140
49.3.4 WITTIG-Alkenylierung (Carbonyl-Alkenylierung) 140
49.4 Reduktionen 141
50 CH-Acidität der Carbonyl-Verbindungen 142
50.1 CH-Acidität von Carbonsäureestern und Esterkondensation 142
50.1.1 CLAISEN-Kondensation 142
50.1.2 DIECKMANN-Cyclokondensation 142
50.2 CH-Acidität von Aldehyden und Ketonen 142
50.2.1 Aldol-Reaktion 143
50.2.2 Esterkondensation 143
50.2.3 MANNICH-Reaktion 143
51 1,3-Dicarbonyl-Verbindungen 144
51.1 CH-Acidiät 144
51.2 Typische Reaktionen 144
51.2.1 C-Alkylierung 144
51.2.2 Carbonyl-Alkenylierung (KNOEVENAGEL-Alkenylierung) 145
51.2.3 Nucleophile Addition an elektrophile CC-Doppelbindungen 145
51.2.4 Oxo-Enol-Tautomerie 146
51.2.5 Cyclisierungen 147
52 Phenole 148
52.1 Nomenklatur 148
52.2 Mesomerie, Acidität, Vergleich mit Alkoholen 148
52.3 Herstellung 149
52.3.1 HOCK-Prozess (Synthese von Phenol und Aceton aus Cumen) 149
52.3.2 Hydrolyse substituierter Chlorbenzene 149
52.3.3 Katalytische Oxidation von Methylaromaten 149
52.3.4 Alkalischmelze von Arensulfonaten 150
52.3.5 Hydrolyse von Arendiazonium-Salzen 150
52.4 Typische Reaktionen 150
52.4.1 Veretherung (WILLIAMSON-Synthese) 150
53.4.2 Veresterung und FRIES-Umlagerung 150
52.4.3 Elektrophile Substitution 151
52.4.4 Oxidation zu Chinonen und Aroxyl-Radikalen 151
53 Chinone 152
53.1 Übersicht und Nomenklatur 152
53.2 Darstellung 152
53.2.1 Oxidation von Phenolen und primären aromatischen Aminen 152
53.2.2 Oxidation polycyclischer Aromaten 153
53.2.3 Acylierung von Arenen mit Phthalsäureanhydrid 153
53.3 Reaktionen 153
53.3.1 Redoxgleichgewicht Chinon-Hydrochinon 153
53.3.2 Autoxidation der Anthrahydrochinone 154
53.3.3 Additionen 154
53.3.4 Elektrophile Substitutionen der benzoiden Ringe 155
53.3.5 Carbonyl-Reaktionen 155
54 Organoschwefel-Verbindungen 156
54.1 Übersicht 156
54.2 Organoschwefel-Verbindungen mit bivalentem Schwefel 156
54.2.1 Thiole, Thiophenole, Disulfide 156
54.2.2 Thioether 157
54.2.3 Sulfensäure-Derivate 157
54.2.4 Thioaldehyde, Thioketone 158
54.2.5 Thiolsäuren, Thionsäuren, Dithiocarbonsäuren 158
54.3 Verbindungen mit tetra- und hexavalentem Schwefel 158
54.3.1 Sulfoxide, Sulfone 158
54.3.2 Sulfinsäuren, Sulfonsäuren 158
54.3.3 Sulfonsäure-Derivate 159
55 Kohlensäure-Derivate 160
55.1 Übersicht 160
55.2 Kohlensäure-Halogenide 160
55.2.1 Phosgen 160
55.2.2 Kohlensäureesterchloride 160
55.3 Kohlensäureester 161
55.3.1 Dialkylcarbonate, Dialkyldicarbonate 161
55.3.2 Carbamidsäure, Urethane 161
55.4 Harnstoff, Thioharnstoff, Guanidin 161
55.4.1 Harnstoff 161
55.4.2 Guanidin und Thioharnstoff 162
55.5 Dithio- und Trithiokohlensäure-Derivate 163
56 Heterocumulene 164
56.1 Übersicht 164
56.2 Kohlendisulfid 164
56.3 Isocyanate, Isothiocyanate 164
56.4 Carbodiimide 165
57 Umlagerungen 166
57.1 Anionotrope 1,2-Verschiebungen 166
57.1.1 Allgemeine Mechanismen (Sextett-Umlagerungen) 166
57.1.2 1,2-Verschiebungen von C zu C 167
57.1.3 Verschiebungen von C zu O 167
57.1.4 1,2-Verschiebungen von C zu N 167
57.2 Kationotrope 1,2-Verschiebungen über Carbanionen 168
57.2.1 FAVORSKII-Umlagerung (von C nach C) 168
57.2.2 STEVENS-Umlagerung (von N nach C) 168
57.2.3 WITTIG-Umlagerung (von O nach C) 168
57.3 Umlagerungen an benzoiden Ringen 169
57.4 Sigmatrope Umlagerungen 169
58 Polymere, Polymerisation 170
58.1 Monomere, Oligomere, Polymere 170
58.2 Vinyl- und Dien-Polymere 170
58.3 Polyether 171
58.4 Polyester 171
58.5 Polyamide 172
58.6 Polyurethane und Polyharnstoffe 173
59 Synthesen mit Organosilicium-Verbindungen 174
59.1 Organosilicium und Organische Verbindungen im Vergleich 174
59.2 Halogensilane 174
59.3 Präparative Bedeutung der Trimethylsilyl Verbindungen 174
59.3.1 Trimethylsilylierung 174
59.3.2 Synthesen mir Silylenolethern 174
59.4 Silicone 175
60 Heteroalicyclen 176
60.2 Allgemeine Synthesen 177
60.2.1 Intramolekulare Cyclisierungen 177
60.2.2 Cycloadditionen 177
60.2.3 Katalytische Hydrierung von Heteroaromaten 178
60.3 Reaktionen 178
60.3.1 Heteroatom als Nucleophil 178
60.3.2 Ringöffnungen 179
60.3.3 Ringerweiterungen 179
61 Monocyclische Fünfring-Heteroaromaten 180
61.1 Übersicht 180
61.2 ?-Elektronenüberschuss- Heteroaromaten 180
61.3 Exemplarische Synthesen 181
61.3.1 Furan, Pyrrol, Thiophen 181
61.3.2 Azole 181
61.4 Typische Reaktionen 182
61.4.1 Basizität und Acidität des Pyrrols 182
61.4.2 Elektrophile Substitution 182
61.4.3 Dien-Reaktionen 182
61.4.4 Nucleophile Substitutionen 183
61.4.5 Ringöffnungen 183
62 Monocyclische Sechsring-Heteroaromaten 184
62.1 Übersicht 184
62.2 ?-Elektronenmangel-Heteroaromaten 184
62.3 Exemplarische Synthesen 184
62.3.1 Pyridine 184
62.3.2 Pyrimidine 185
62.3.3 Pyrylium-Salze 185
62.4 Typische Reaktionen 186
62.4.1 Reaktionen am Imino-N-Atom 186
62.4.2 Nucleophile Substitution 186
62.4.3 Elektrophile Substitution 187
62.4.4 CH-Acidität von Methyl-Gruppen 187
63 Benzo-kondensierte Fünfring-Heteroaromaten 188
63.1 Übersicht und Nomenklatur 188
63.2 Exemplarische Synthesen 188
63.2.1 Benzo[b]furan, Benzo[b]thiophen 188
63.2.2 Benzo[b]pyrrol 188
63.2.3 Benzo-1,3-azole 189
63.2.4 Carbazol 189
63.3 Typische Reaktionen 189
63.3.1 Elektrophile Substitutionen 190
63.3.2 Cycloadditionen 190
63.3.3 Reaktionen der 2- und 3-Hydroxy-Derivate 191
64 Benzo-kondensierte Sechsring-Heteroaromaten 192
64.1 Übersicht 192
64.2 Exemplarische Synthesen 192
64.2.1 Chinoline 192
64.2.2 Isochinoline 193
64.2.3 Benzopyrylium-Salze 193
64.3 Typische Reaktionen 193
64.3.1 Basizität und Reaktionen am Ring-Stickstoff 193
64.3.2 Katalytische Hydrierung und oxidative Ringöffnung 194
64.3.3 Nucleophile Additionen 194
64.3.4 Nucleophile Substitutionen 194
64.3.5 Elektrophile Substitutionen 195
64.3.6 CH-Acidität von Methyl-Gruppen 195
65 Fusionierte Heteroaromaten 196
65.1 Heterobicyclen mit Stickstoff als Brückenkopf 196
65.2 Purine 196
65.2.1 Übersicht 196
65.2.2 Purin-Synthesen 197
65.3 Pteridine 198
65.3.1 Übersicht 198
65.3.2 Pteridin-Synthesen 198
66 Lichtabsorption, Farbe, Farbstoffe, Pigmente 200
66.1 Lichtabsorption und Farbe 200
66.2 Farbstoffe und Pigmente 201
66.3 Farbstoff-Typen 202
66.3.1 Bauprinzip am Beispiel der Azofarbstoffe 202
66.3.2 Polymethin-Farbstoffe 202
66.3.3 Triarylmethin Farbstoffe 203
66.3.4 Carbonyl-Farbstoffe 203
67 Porphyrinoide 204
67.1 Porphyrine und Phthalocyanine als Polyaza[18]annulene 204
67.2 Porphyrinoide in Blut und Chloroplasten 204
67.2.1 Häm 204
67.2.2 Chlorophyll 205
68 Aminosäuren 206
68.1 Übersicht 206
68.2 Herstellung 207
68.3 Nachweisreaktion 207
69 Peptide, Proteine 208
69.1 Aminosäuresequenz der Peptide und Proteine 208
69.2 Biologische Funktion 208
69.3 Struktur der Proteine 208
69.4 Prinzip der Peptid-Synthese 209
69.4.1 Schutzgruppen 209
69.4.2 Carboxy-Aktivierung 210
69.4.3 Peptid-Kupplung 211
70 Alkaloide 212
70.1 Biologische Herkunft, Bedeutung, Bezeichnung 212
70.2 Alkaloid-Wirkstoffe 212
71 Kohlenhydrate: Aldosen und Ketosen 214
71.1 Aldosen 214
71.2 Ketosen 214
71.3 Cyclohalbacetale, Cyclohalbketale: Pyranosen und Furanosen 215
71.4 Mutarotation 216
71.5 Typische Reaktionen 216
71.5.1 Glycosidierungen 216
71.5.2 O-Alkylierung, O-Acylierung 217
71.5.3 Reduktion und Oxidation 217
72 Kohlenhydrate: Oligo- und Polysaccharide 218
72.1 Oligosaccharide 218
72.2 Polysaccharide 219
73 Nucleinsäuren: DNA und RNA 220
73.1 Nucleotide, Nucleoside, Nucleobasen 220
73.2 Basenpaarung und Doppelhelix der DNA 221
74 Lipide 222
74.1 Übersicht 222
74.2 Fettsäuren, Fette, Seifen 222
74.2.1 gesättigte und ungesättigte Fettsäuren 222
74.2.2 Wachse, Seifen, Bio-Diesel 223
75 Polyketide 224
75.1 Polyketid-Weg 224
75.2 Ausgewählte Polyketide 224
76 Terpene 226
76.1 Übersicht, Isopren-Regel 226
76.2 Vorkommen, Bedeutung 227
76.3 Ausgewählte Terpene (Aromen, Düfte, Wirkstoffe) 227
76.3.1 Hemi- und Monoterpene 227
76.3.2 Sesquiterpene 228
76.3.3 Diterpene 228
76.3.4 Triterpene 229
76.3.5 Tetraterpene (Carotenoide) 229
76.3.6 Polyterpene 229
77 Steroide 230
77.1 Übersicht, Ringverknüpfung 230
77.2 Cholesterol 230
77.3 Gallensäuren 230
77.4 Steroidhormone 231
78 Selektivität und Spezifität organischer Reaktionen 232
78.1 Chemoselektivität 232
78.2 Regioselektivität 232
78.3 Stereoselektivität 233
78.4 Stereospezifität 234
79 Prochiralität, Enantioselektivität 236
79.1 Prochiralität tetraedrischer C-Atome 236
79.2 Prochiralität trigonaler C-Atome 236
79.3 Enantioselektivität 236
80 Syntheseplanung 238
80.1 Retrosynthetische Zerlegungen 238
80.2 Retrons und Synthons 238
80.3 Ausgewählte Synthesepläne 240
80.3.1 2-Ethyl-2-hexenal 240
80.3.2 Diethyl 2,4-dioxoheptanoat 240
80.3.3 2-(4-Isobutylphenyl)propansäure 241
80.3.4 ?9-Tetrahydrocannabinol 241
81 Aspekte der Molekülstruktur 242
81.1 Summenformel 242
81.2 Konstitution 242
81.3 Konformation 242
81.4 Relative Konfiguration 243
81.5 Absolute Konfiguration 243
82 Massenspektrometrie 244
82.1 Massenspektrum 244
82.2 Basis-Ion, Molekül-Ion 244
82.3 Fragment-Ionen und Konstitution 245
83 IR-Spektroskopie 246
83.1 IR-Spektrum 246
83.2 Molekülschwingungen 246
83.3 Identifizierung funktioneller Gruppen 247
84 Kernmagnetische Resonanz: Protonen-NMR 248
84.1 Kernmagnetische Resonanz 248
84.2 Chemische Verschiebung 248
84.3 NMR-Spektrum und Integral 249
84.4 Signalmultipletts und Kopplungskonstanten 249
84.4.1 Signalmultipletts 249
84.4.2 Kopplungskonstanten und relative Konfiguration 250
85 Kernmagnetische Resonanz: Kohlenstoff-13-NMR 252
85.1 Kohlenstoff-13 als NMR-Sonde 252
85.2 Kohlenstoff-13-Verschiebungen 252
85.3 CH-Kopplung und Detektion von CH-Multipletts 253
86 Kernmagnetische Resonanz: zweidimensional 254
86.1 Homonukleare Korrelationsspektroskopie 254
86.1.1 Protonen-Protonen- Verschiebungskorrelation (HH-COSY) 254
86.1.2 Kohlenstoff-Kohlenstoff- Verschiebungskorrelation 254
86.2 Heteronukleare Verschiebungskorrelation (CH-Korrelation) 255
Bearbeitung der Fragen 256
Sachverzeichnis 301
EULA 323
Periodensystem 320
Nachschlagewerke, aktuelle Informationsquellen 322