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Folie 1 Was ist Organische Chemie? Aufbau (Struktur) organischer Verbindungen Unterscheidung organischer Verbindungen nach funktionellen Gruppen Typische Reaktionen monofunktioneller Verbindungen Analyse von Stoffgemischen (Chromatographie) Molekülstruktur und Sinneswahrnehmung Struktur und Reaktivität organischer Verbindungen Inhaltsverzeichnis/Gliederung der Experimentalvorlesung im Probestudium WS 2003/04 Folie 2 Was ist organische Chemie? F. Wöhler (1800-1882) A.W. v. Hofmann (1818-1892) 1828: Harnstoffsynthese Ende der vitalistischen Theorie (nach 1882) Zu Beginn des 19. Jahrhunderts: Anorganische Chemie: Chemie der Mineralien und Gesteine Organische Chemie: Chemie des Pflanzen- und Tierreichs (heute: Biochemie) O C NH 2 NH 2 NH 4 + OCN - Ammoniumcyanat Harnstoff CH 4 N 2 O Bei seinen Arbeiten mit der Cyansäure versuchte Wöhler, das Ammoniumcyanat herzustellen. Beim Eindampfen einer wässrigen Lösung erhielt er zwar eine Verbindung mit der richtigen Formel, die sich aber als Harnstoff, also einem Isomer mit ganz anderer Struktur, entpuppte. 1828: F. Wöhler, Harnstoffsynthese, Ende der vitalistischen Theorie (nach 1882), propagiert hauptsächlich von A.W. v. Hofmann. Wöhler blieb zeit seines Leben ein Anhänger des Vitalismus. Näheres über Wöhler findet man z. B. im Internet unter: http://www.museum.chemie.uni- goettingen.de/ Folie 3 Es gibt mehr Verbindungen des Kohlenstoffs als aller übrigen Elemente zusammen. C ist vierbindig; bildet starke kovalente Bindungen, Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen mit sich selbst und anderen Atomen; Ketten, Ringe und Netze. Die meisten organischen Verbindungen sind unter normalen Bedingungen stabil. Definition: „Organische Chemie“ Organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffverbindungen. An der Luft sind die meisten organischen Verbindungen thermodynamisch nicht stabil . Die Verbrennung erfolgt jedoch nicht spontan, sondern erfordert eine relativ große Aktivierungsenergie, wie sie erst bei hoher Temperatur zur Verfügung steht. Dem entsprechend sind diese organischen Verbindungen kinetisch stabil . Auch hierin unterscheiden sich die Verbindungen des Kohlenstoff von denen anderer Elemente.

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Folie 1

• Was ist Organische Chemie?

• Aufbau (Struktur) organischer Verbindungen

• Unterscheidung organischer Verbindungen nach funktionellen Gruppen

• Typische Reaktionen monofunktioneller Verbindungen

• Analyse von Stoffgemischen (Chromatographie)

• Molekülstruktur und Sinneswahrnehmung

Struktur und Reaktivität organischer Verbindungen

Inhaltsverzeichnis/Gliederung der Experimentalvorlesung im Probestudium WS 2003/04

Folie 2 Was ist organische Chemie?

F. Wöhler (1800-1882) A.W. v. Hofmann (1818-1892)1828: Harnstoffsynthese Ende der vitalistischen Theorie

(nach 1882)

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts:Anorganische Chemie: Chemie der Mineralien und GesteineOrganische Chemie: Chemie des Pflanzen- und Tierreichs (heute: Biochemie)

O CNH2

NH2

NH4+OCN-

Ammoniumcyanat Harnstoff

CH4N2O

Bei seinen Arbeiten mit der Cyansäure versuchte Wöhler, das Ammoniumcyanat herzustellen. Beim Eindampfen einer wässrigen Lösung erhielt er zwar eine Verbindung mit der richtigen Formel, die sich aber als Harnstoff, also einem Isomer mit ganz anderer Struktur, entpuppte. 1828: F. Wöhler, Harnstoffsynthese, Ende der vitalistischen Theorie (nach 1882), propagiert hauptsächlich von A.W. v. Hofmann. Wöhler blieb zeit seines Leben ein Anhänger des Vitalismus. Näheres über Wöhler findet man z. B. im Internet unter: http://www.museum.chemie.uni-goettingen.de/

Folie 3

Es gibt mehr Verbindungen des Kohlenstoffs als aller übrigen Elemente zusammen.

Es gibt mehr Verbindungen des Kohlenstoffs als aller übrigen Elemente zusammen.

C ist vierbindig; bildet starke kovalente Bindungen,Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen mit

sich selbst und anderen Atomen; Ketten, Ringe und Netze. Die meisten organischen Verbindungen sind

unter normalen Bedingungen stabil.

Definition: „Organische Chemie“

Organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffverbindungen.

An der Luft sind die meisten organischen Verbindungen thermodynamisch nicht stabil. Die Verbrennung erfolgt jedoch nicht spontan, sondern erfordert eine relativ große Aktivierungsenergie, wie sie erst bei hoher Temperatur zur Verfügung steht. Dem entsprechend sind diese organischen Verbindungen kinetisch stabil. Auch hierin unterscheiden sich die Verbindungen des Kohlenstoff von denen anderer Elemente.

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Folie 4 GraphitHärte = 1

DiamantHärte = 10

C60 C70 C76

Fullerene

C20

Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff bestehen

Bilder aus „Grundstock des Wissens“. Graphit leitet den elektrischen Strom, Diamant ist ein elektrischer Isolator. Diamant ist ein guter, Graphit ein schlechter Wärmeleiter. C60 � Fußball, C70 � Baseball.

Folie 5 Einfache organische Verbindungen: Kohlenwasserstoffe

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

CH2

CH2 CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

CHCH

CH2

CH

CHCH

CH

CHCH

CH2

CH2

CH3

CH3

n-Hexan, ein Alkan

Cyclohexan, ein Cycloalkan

Cyclohexen, ein Cycloalken

Benzen (Benzol), ein Aromat

3-Hexin, ein Alkin

Kohlenwasserstoffe sind die Stammverbindungen der meisten organischen Verbindungen.

Methan

Adamantan

Im Adamantan sind die C-Atome wie im Diamant angeordnet. Die Struktur polycyclischer Aromaten ist analog zum Graphit.

Folie 6 Konstitutionsisomerie der Alkane

4.111.846.763TriacontanC30H6230

366.319EicosanC20H4220

75DecanC10H2210

35NonanC9H209

18OctanC8H188

9HeptanC7H167

5HexanC6H146

3PentanC5H125

2ButanC4H104

1PropanC3H83

1EthanC2H62

1MethanCH41

IsomerenzahlNameSummenformelZahl der C-Atome

n-Alkane: H-(CH2)n-H

Isoalkane besitzen eineverzweigte Kohlenstoff-Kette.Beispiel: C5H12

Pentan

2-Methylbutan

2,2-Dimethylpropan

Triacontan ist mit einer Molmasse von 422 kein sonderlich großes Molekül. Die Isomere besitzen unterschiedliche Konstitution. Bestimmung der Isomerenzahl: Mathematische Chemie, Graphentheorie. Siehe: C. Y. Yeh, Isomer enumeration of alkanes, labeled alkanes, and monosubstituted alkanes, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1995, 35, 912-913.

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Folie 7 Alkanisomere

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

100000000

1000000000

10000000000

0 5 10 15 20 25 30

Anzahl C-Atome in Alkanen

Anz

ahl I

som

ere

Im Diagramm ist die Isomerenzahl logarithmisch dargestellt. Bei einen Kohlenstoffzahl von 30 beträgt die Anzahl der Isomeren 4.111.846.763. Alexander M. Butlerow (1828-1886, russ. Chemiker) äußerte 1870: „Die Zahl der Isomeren ist größer, als man eigentlich wünschen möchte“. Zitiert nach W. Hückel, Theoretische Grundlagen der Organischen Chemie, Band 1, S. 40, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig, 1961.

Folie 8 Organische Verbindungen mit Heteroatomen

Siedepunkt / °C: 80 116 84 185 182Schmelzpunkt / °C: 6 -42 -38 -6 43Wasserlöslichkeit: - + - - +Basizität: - + - + -Azidität: - - - - +

Durch Heteroatome werden die Eigenschaften stark verändert.

NNH2 OH

S

Benzen C6H6

Pyridin C5H5N

Anilin C6H7N

Phenol C6H6O

Thiophen C4H4S

Heteroatom-haltige Verbindungen sind besonders in der Biochemie wichtig. Die meisten Naturstoffe besitzen Heteroatome, häufig in einer cyclischen Struktur: Heterocyclen, größte Gruppe der organischen Verbindungen. Beispiele: Kohlenhydrate (Zucker, Cellulose), Nucleinsäuren, Alkaloide, Farbstoffe.

Folie 9 Die funktionelle Gruppe von Alkoholenund Phenolen

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

OH OH R OH

OHAr OH

CH

CH

CCH

CH

C OHCH3

R = Alkylrest

OH = Hydroxygruppe

1-Hexanol

Alkanol

Phenol

Ar = Arylrestp-Kresol

Alkohole und Phenole sind Derivate des Wassers, H2O, bei dem ein H-Atom durch einen Alkyl- bzw. Arylrest

ersetzt wurde.

Beispiel für eine funktionelle Gruppe (FG)

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Folie 10 Alkoholtest

C2H5OH CH3CO2 H

K2Cr2O7 Cr2O3Kaliumbichromat Dichromtrioxid

Ethanol Essigsäure

gelb grün

3 C2H5OH + 2 K2Cr2O7 + 2 H2SO4 3 CH3CO2-K+ + 2 Cr2O3 + 2 K2SO4 + 5 H2O

Ethanol kann sogar in geringer Konzentration in der Atemluftnachgewiesen werden (Alcotest-Prüfröhrchen).

Redoxreaktion

Versuch Nachweis von Etnanol mit Alcoteströhrchen Prinzip Oxidation von Ethanol mit Kaliumbichromat. Farbänderung (gelb -> grün). Der Alkohol in der Atemluft besagt wenig über die Blutalkoholkonzentration. Die Formulierung der Redoxreaktionsgleichung ist nicht ganz einfach. Chemie-Studierende lernen so etwas in der Allgemeinen Chemie.

Folie 11 Funktionelle GruppenFunktionelle Gruppe Name Stoffklasse

C H

– Alkane (Paraffine)

C C

C,C-Doppelbindung Alkene (Olefine)

C C C,C-Dreifachbindung Alkine

-Hal (F, Cl, Br, I) Halogen- Fluor-, Chlor-, Brom-, Iodkohlenwasserstoffe

-OH Hydroxy- Alkohole, Phenole

-OR Alkoxy- Ether

-SH Thiol- Thiole (Mercaptane)

-NH2 Amino- Amine

Die Tabelle zeigt eine kleine Auswahl wichtiger funktioneller Gruppen. Viele organische Verbindungen besitzen mehr als eine FG. Man unterscheidet: mono-, di-, tri-, ... polyfunktionelle Verbindungen.

Folie 12 Funktionelle GruppenFunktionelle Gruppe Name Stoffklasse

C O

Carbonyl- Aldehyde, Ketone

C NH

Imino- Imine

C OH

O

Carboxyl- Carbonsäuren

C OR

O

Alkoxycarbonyl- Ester

C NH2

O Carboxamid- Amide

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Folie 13 Reaktion verschiedener Kohlenwasserstoffe mit Brom

Br

Br

Br

Br

+ Br2 + HBrLicht

+ Br2

+ Br2 + HBrFeBr3

Alkan

Alken

Aromat

RadikalischeSubstitution SR

ElektrophileAddition AE

ElektrophileSubstitution SE

Alkane, Alkene und Aromaten unterscheiden sich inihrer Reaktionsweise.

Versuche mit Brom können aus Sicherheitsgründen in der Vorlesung wegen der Giftigkeit des Broms nicht durchgeführt werden. Statt dessen: Versuch: Hydroxylierung von Cyclohexen mit Kaliumpermanganat. Nachweis von Halogen in organischen Verbindungen mit der Beilsteinprobe.

Folie 14 Glucosetest

Ergebnis: ca. 2-3 %.

DIABUR-TEST 5000. Teststreifen zur semiquantitativen Harnglucose-Bestimmung der Fa. Roche. Die Teststreifen gestatten eine Bestimmung von Glucose im Urin. Konzentration bis 5 g / dl = 5 %. Die Nachweisgrenze liegt bei 0.1 %. Im Konzentrationsbereich bis 0.25 % sind nach Einnahme größerer Mengen Vitamin C abgeschwächte Reaktionen möglich. Anwendung: Harnzucker-Selbstkontrolle bei Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit).

Folie 15

Glucose-Oxidase-Peroxidase-Farbreaktion, selektiver Nachweis von Glucose im Urin

Nachweis von Glucose

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

OGlucose-Oxidase

Glucose Gluconolacton

+ O2 + H2O2

Farbstoff(reduziert, farblos)

Farbstoff(oxidiert, gelb-grün)

Peroxidase+ H2O2 + H2O

Redoxreaktion

Versuch Nachweis von Glucose mit Teststreifen von Roche (DIABUR-TEST 5000, Apotheke). Glucose = Traubenzucker = Dextrose Prinzip Die Halbacetalform der Glucose wird durch Glucose-Oxidase zum Lacton oxidiert. Dabei wird ein FAD zu FADH2 reduziert. Das FADH2 reduziert ein O2 zu H2O2. In der Indikatorreaktion wird ein Stoff (z.B. o-Tolidin) mit H2O2 zu einem Farbstoff oxidiert. Störung: Ascorbinsäure (Vitamin C) und andere Stoffe, die sich leichter als o-Tolidin oxidieren lassen.

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Folie 16

Auch polyfunktionelle Verbindungen zeigen charakteristische Reaktionen.

Amylose, ein Polysaccharid,besteht aus Glucose-Molekülen, besitzt helicale Struktur.Iod-Moleküle werden als KI3 in die Kanäle eingelagert.

Iod-Stärke-Reaktion

Versuch Sehr empfindlicher Iod-Nachweis. Indikator in der Iodometrie. Anwendung z. B. in der Trinkwasseranalytik.

Folie 17

Amylose, 50 Glucose-Einheiten.

Struktur der Amylose

Amylose

http://jchemed.chem.wisc.edu/JCEWWW/Features/WebWare/MonthlyMolecules/index.html

Folie 18 Fichtenspanprobe von Furan und Pyrrol

O

NH

Farbreaktion

grün

Furan

Pyrrol

Aromatische Heterocyclen

rot

Viele Verbindungen zeigen charakteristische Reaktionen, mit denen sie leicht zu erkennen sind.

Versuch Ein alter, wenig spezifischer Test auf Furan und Pyrrol. R.R. Runge (1795-1867), Prof. für Chemie, Breslau. Die genaue Struktur der Farbstoffe ist unbekannt. Sie können nicht isoliert werden.

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Folie 19 Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

Versuch Von B. Belousov (1958) entdeckte und besonders von A. M. Zhabotinsky (1964) bearbeitete periodische Reaktion. Lit.: Angew. Chem. 1978, 90, 1–16; Naturwissenschaften 1978, 65, 449–455.

Folie 20 Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

Die Reaktion umfasst mehr als 40 Elementarschritte. Dabei kommt es zu periodischen Schwankungen der Konzentration einzelner Komponenten.

CH

O

OHOH

OOH

CH2

OOH

OOH

2-Hydroxymalonsäure NatriumbromidMalonsäure Natriumbromat

+ NaBrO3 + NaBr

Bruttoreaktion

BrO3 - + Br -

+ 2 H3O + HBrO2 + HOBr + 2 H2O

Teilreaktion

Folie 21 Redoxindikator Ferroin

N

N

N

N

3

Fe2+

3

Fe3+

Oxidation

Ferriin: blau

Reduktion

Ferroin: rot

Ferroin ist ein Eisen(II)-Phenanthrolin-Komplex.

Im Ferroin ist das Zentralatom Eisen oktaedrisch von drei 1,10-Phenanthrolin-Liganden koordiniert. Die Bindung an das Eisen erfolgt jeweils über das freie Elektronenpaar der Stickstoffatome des Liganden.

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Folie 22 Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

Zeit

Konz.

Ferriin

Br -

HBrO2

Es treten periodische Schwankungen der Konzentration verschiedener an der Reaktion beteiligter Stoffe auf.

Folie 23 Chemilumineszenz von Luminol

Luminol wird zum Nachweis von Blut, Kupfer, Eisen, Cyaniden,Peroxiden und Peroxidasen verwendet.

Oxidation von Luminol in alkalischer wässriger Lösung.Energie wird als Licht abgegeben.

-+

N2

O2 O

O

O

OH2N

Na

Na

-

-

+

+

N

N

O

OH2N

OO

Na

Na

-

-

+

+

N

N

O

OH2N

Na

Na

-

-

+

+

NH

NH

O

OH2N

+ NaOH

- Licht

Versuch Luminol (3-Aminophthalsäurehydrazid), C8H7N3O2. Luminol zeigt bei alkalischer Oxididation mit H2O2 sehr starke Chemilumineszenz. Luminol wird zum Nachweis von Blut, Kupfer, Eisen, Cyaniden, Peroxiden und Peroxidasen verwendet, z. B. in der Kriminalistik. Lit.: Gundermann et al., Chemiluminescence in Organic Chemistry, Berlin: Springer 1987.

Folie 24 Chromatographie mit Kreide

Die Farbe „Schwarz“ ist ein Gemisch aus vielen verschiedenen Farbstoffen.Eigentlich handelt es sich um Grau.

Trennung der Farbkomponenten von „schwarzem“ Filzstift

Bei der Chromatographie handelt sich um physikalische Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung durch Verteilung zwischen einer stationären und einer mobilen Phase geschieht.

Versuch „Kreidechromatographie“. Einfache Methode zur Auftrennung von Farbstoffgemischen. Ein Stück Tafelkreide dient als stationäre Phase. Als mobile Phase kann im einfachsten Fall Wasser verwendet werden. Mit dieser Methode kann man z. B. zeigen, dass die schwarze Farbe von Kugelschreibern und Filzstiften aus einem Gemisch zahlreicher Farbstoffe besteht, die sich zu grau addieren. Auch die in (grünen) Blättern enthaltenen Farbstoffe (Chlorophyll, Phytochrome, Carotinoide, Anthocyane) lassen sich durch „Kreidechromatographie“ trennen. Eine Verbesserung der Trennung wird erreicht, wenn man statt Wasser ein organisches Lösungsmittel wie Alkohol (Ethanol) oder Aceton verwendet.

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Folie 25 Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie (HPLC)

Pumpe

Elutionsmittel

Proben-aufgabe

Trennsäule

mV - Schreiber Detektor

Signalwandler

Fraktionssammler

bis 40 MPa

Bei der Säulenchromatographiedient Kieselgel in der Trennsäule als stationäre Phase und ein organisches Lösungsmittel als mobile Phase.Die HPLC ist eine Fortentwicklung dieser Methode.

Bei der Säulenchromatographiedient Kieselgel in der Trennsäule als stationäre Phase und ein organisches Lösungsmittel als mobile Phase.Die HPLC ist eine Fortentwicklung dieser Methode.

Für die instrumentelle Analytik sind die Gaschromatographie (GC) und die Hochdrückflüssigkeitschromatographie (HPLC) Standardmethoden. Die HPLC findet auch in der präparativen organischen Chemie Anwendung.

Folie 26 Gaschromatographie (GC)

Bei der Gaschromatographie dient eine gefüllte dünne Glassäule als stationäre Phase und ein Inertgas (He, N2) als mobile Phase.Die GC ist eine sehr leistungsfähige Methode zur Analyse flüchtiger Substanzgemische. Als Detektor kann auch die menschliche Nase eingesetzt werden.

Bei der Gaschromatographie dient eine gefüllte dünne Glassäule als stationäre Phase und ein Inertgas (He, N2) als mobile Phase.Die GC ist eine sehr leistungsfähige Methode zur Analyse flüchtiger Substanzgemische. Als Detektor kann auch die menschliche Nase eingesetzt werden.

GC und HPLC lassen sich mit der Massenspektrometrie (MS) koppeln (-> GC/MS, HPLC/MS). Die Massenspektrometrie ist eine sehr empfindliche Methode zum Nachweis und zur Identifizierung von organischen Verbindungen.

Folie 27 Gaschromatogramm eines Parfüms

Das Gaschromatogramm zeigt zahlreiche Peaks. Jeder gehört zu einer Komponente.Um welche Verbindung es sich jeweils handelt, kann mit Hilfe der Massenspektrometrie bestimmt werden.

Das Gaschromatogramm zeigt zahlreiche Peaks. Jeder gehört zu einer Komponente.Um welche Verbindung es sich jeweils handelt, kann mit Hilfe der Massenspektrometrie bestimmt werden.

Inte

nsitä

t

Zeit

Durch GC lassen sich auch komplexe Stoffgemische auftrennen und analysieren. Z. B. können die Komponenten eines Parfüms mengenmäßig bestimmt werden. Die Stoffe müssen allerdings flüchtig (verdampfbar) sein.

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Folie 28 Riechen: Komponenten des olfaktorischen Nervensystems

Richard Axel "Die Entschlüsselung des Riechens" , Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995, 72-78.

Sehr gute Informationen zum Thema Sinnesphysiologie findet man im Internet: Internet: http://sinnesphysiologie.de/

Folie 29 Gerüche und Riechstoffe

Riechstoffe: müssen flüchtig sein: Molmasse < 300 DUm die Membran der Riechzellen zu durchdringenund einen Geruchsreiz auszulösen, müssen sie gute Fettlöslichkeit und hinreichende Wasserlöslickeit besitzen.

Wir können Tausende von Gerüchen wahrnehmen und unterscheiden.

OsmophoreGruppen:

Gerüche:

Euosmophore: -CH=O, >C=O, -OH, -OR, -CN, -NO2

Kakosmophore: -CH=S, >C=S, -SH, -SR, -NC

Die osmophoren Gruppen sind funktionelle Gruppen.

Folie 30

Schematische Darstellung zur Substratspezifität

Oben: Schlüssel-Schloss-Modell nach E. Fischer (1894)Unten: Anpassungsmodell (induced fit) nach D.E. Koshland (1958)

Schematische Darstellung zur Substratspezifität

Enzym Substrat Enzym - Substrat - Komple x

+

+

+

Dies Modell lässt sich problemlos auch auf sinnliche Wahrnehmungsprozesse (Schmecken, Riechen) übertragen. Die Wirkstoffmleküle lösen an den Rezeptoren Nervensignale aus.

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Folie 31 Molekülstruktur und Sinneswahrnehmung

Vorschläge für die Gestalt von Rezeptoren („Schlössern“) unterschiedlicher Geruchsklassen.Ein Molekül, das in eine dieser Strukturen passt, wirkt wie ein Schlüssel und löst ein Nervensignalaus.

Ein Wirkstoff in einem Rezeptordes Enzyms c-SRc-Kinase

Linkes Bild: P. W. Atkins, Moleküle. Die chemischen Bausteine der Natur, Spektrum, Heidelberg, 1988. S. 136, Abb. 5.13. Rechtes Bild: C & EN, 2002, 80, Number 39, pp. 26-28.

Folie 32

R-(–)-Muscon

Moschus, schwarzbraune, gekörnte Masse mit ammoniakalisch-animalischem Geruch. Sekret einer Abdominaldrüse des Moschustiers.

Muscon, wichtigster Duftstoff des Moschus, ist als Fixateur in der Parfüm-Industrie von großer Bedeutung.

O

CH3

Viele Duft- und Aromastoffe sind Naturprodukte.

Moschus und Muscon

Folie 33 Moschus moschiferus

Das Moschustier: Eine kleine, geweihlose Hirschart, die auf den Hochplateaus Ostasiens (Himalaya, Sibirien) lebt.

Neben den Duftkomponenten des echten Moschus gibt es ca. 1000 Substanzen, die einen Moschus-ähnlichen Geruch haben. Als Moschus-Ersatz sind davon nur etwa 30 von Bedeutung. Da der Naturstoff selten und teuer ist, werden große Mengen der synthetischen Moschusverbindungen hergestellt. Vor allem Nitro-Moschusverbindungen und polycyclische Moschusverbindungen sind relativ einfach und billig herzustellen.

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Folie 34

R-(–)-Muscon,3-MethylcyclopentadecanonO

Molekülstruktur von Muscon

Folie 35

Exalton, CyclopentadecanonSynthese durch Acyloinkondensation nach Stoll, Hansley undPrelog (1947)Exalton besitzt nahezu die gleiche Duftnote wie Muscon.

O

OH

OH

O

OH

CO2CH3

CO2CH3

Zn/HCl

1. Na

2. H+

Pentadecandisäuredimethylester

Synthese von Exalton

Die Cyclisierung langkettiger Moleküle zu großen Ringen ist eine schwierige Reaktion, da sich „Kopf“ und „Schwanz“ eines Moleküls treffen müssen. Die Cyclisierung steht in Konkurrenz zur Dimerisierung (Kopf-Kopf- oder Schwanz-Schwanz-Verknüpfung von zwei Molekülen).

Folie 36 Massenspektrum einer Parfüm-Komponente

Das Massenspektrum wurde bei der GC/MS-Analyse des Parfüms erhalten. Das Spektrum wird in einer Datenbank gefunden. Demnach handelt es sich bei dieser Komponente um den Moschus-Ersatzstoff „Exaltolide“.

m/z

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Folie 37 Moschus-Ersatz in einem Parfüm

O

O

O

O

Br

H

- HBr

K2CO3

Oxacyclohexadecan-2-onC15H28O2 (m/z = 240)ExaltolideR

Bei der Reaktion handelt es sich um eine intramolekulare nucleophile Substitution. Das Produkt ist ein cyclischer Ester (Lacton). Isoliert als Naturstoff aus Orient-Tabak: E. Demole, P. Enggist, Helv. Chim. Acta 1978, 61, 2318-2327.

Folie 38

T. Rawlandson, 1819, Experimentalvorlesung in der Royal Institution, London

Experimentalvorlesung 1819

Der Karikaturist T. Rawlandson nahm das gesellschaftliche Flair einer großen öffentlichen Schauvorlesung der Chemie aufs Korn, als er um 1819 eine Veranstaltung der „Royal Institution“ über die Chemie der Gase zeichnete. Aus O. Krätz, 7000 Jahre Chemie, Nikol Verlagsges., Hamburg 1999, S. 221.

Folie 39

Liebigs Analytisches Labor in Giessen

Chemisches Laboratorium um 1840

Justus Liebig, der Namenspatron der Gießener Universität, wirkte in Gießen als Professor der Chemie von 1824 - 1852. Im Jahre 1920 wurde in den Räumen seines ehemaligen Instituts ein Museum eingerichtet. Es zählt zu den sechs wichtigsten Chemie-Museen der Welt und stellt eine historische Stätte erster Ordnung dar, denn hier hat der bedeutendste deutsche Chemiker seine bahnbrechenden Entdeckungen gemacht. http://www.uni-giessen.de/~gi04/

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Folie 40

Grundpraktikum Organische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Campus Essen

Chemisches Laboratorium 2003

Hier studieren die Liebigs von morgen.

Folie 41 MILESS

Die Folien, mit Erläuterungen, sind im Internet zugänglich:

http://miless.uni-essen.de/

Suche nach: Probestudium

Es handelt sich um eine Datei im pdf-Format.

(Befristet bis 31.12.2003)

http://miless.uni-essen.de/