WS 2010/11

Prof. Lindhorst

Organische Chemie für Nebenfachstudierende

Audimax, Hörsaal G Einzeltermin am 3.2.2011, 9:15 - 10:00, OHP5 vom 14.12.2010 bis zum 3.2.2011

MNF-chem0001 Allgemeine Chemie II (Agarwiss. u. Ökotroph.) und Biol-prop300 Allgemeine Chemie II Di, 8:15 - 10:00,

Do, 9:15 - 10:00 Allgemeine Chemie II (Humanmedizin, Zahnmedizin) vom 14.12.2010 bis zum 3.2.2011; Di, 8:15 - 9:00

Do, 9:15 - 10:00

Verlaufsplan

1 14.12.10

Beginn

di 1. Teil • Kohlenwasserstoffe

• Homologe Reihen und Nomenklatur: Alkane, Alkene, Alkine

• Bindung und Molekülgeometrie

2. Teil Vertiefung: 3D-Zeichenweisen, Tetraeder-struktur, cis-trans-Isomerie, π- und σ-Bindungen, Elektronendelokalisation, Aromatizität

2 16.12.10

do • Funktionelle Gruppen

• Stoffklassen

• Isomerie an Beispielen

3 21.12.10

di 1. Teil • Physikalische Eigenschaften org. Moleküle und intermolekulare WW

• Polarisierung von Bindungen (Elektronegativität)

• Substituenteneffekte und Reaktivität (+ und –I; + und –M-Effekte)

• Einfluss funktioneller Gruppen auf Stoffeigenschaften: Elektrophilie und Nukleophilie

2. Teil Vertiefung: Prinzipielle Reaktionsmechanismen: Substitution, Addition, Eliminierung

WEIHNACHTSPAUSE 4 11.01.11

di 1. Teil • Organische Säuren

• Organische Basen

• Aminosäuren, Peptidbindung

2. Teil Vertiefung: Mono-, Oligo-, Polymere; Naturstoffe

5 13.01.11

do • Chiralität; Enantiomere, Diastereomere

• Optische Aktivität

6 18.01.11

di 1. Teil • Carbonsäurederivate, Acylierungsvermögen

• Säurekatalysierte Veresterung; Verseifung

• Natürliche Ester: Aromen, Lipide, Amphiphilie, Detergentien, Micellen

2. Teil Vertiefung: Substanzbeispiele, Zellmembran, Überstrukturen

7 20.01.11

do • Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone

• grundlegende Reaktivität, CH-Acidität

• Nukleophile Addition an C=O-Doppelbindung

8 25.01.11

di 1. Teil • Hydroxycarbonylverbindungen; intramolekulare Halbacetalbildung

• Kohlenhydrate

• Glycosidische Bindung

2. Teil Vertiefung: Saccharide

9 27.01.11

do • Peptide, Proteine, Enzyme, Katalyse

• Biosynthese und molekulare Diversität

10 01.02.11

di 1. Teil • Oligonukleotide, DNA, RNA

• Translation

2. Teil Vertiefung: Chemische Synthese von Polymeren und Biopolymeren

11 03.02.11

do • Molekulare Wechselwirkungen

• Wirkstoffe, Wirkstoffsuche, kombinatorische Chemie

Studiermaterial - Leitfaden

Kohlenwasserstoffe enthalten nur zwei Elemente, Kohlenstoff und Wasserstoff

Aliphaten Aromaten Nicht-aromatische Verbindungen Sonderfälle werden als aliphatisch bezeichnet. ungesättigter Kohlenwasser- stoffe, Prototyp: Benzol, C6H6:

Alkane Alkene Alkine

Cycloaliphaten

Gesättigte Verbindungen enthalten keine Doppelbindungen und keine Dreifachbindungen, nur Einfachbindungen.

Ungesättigte Verbindungen enthalten Doppel- und/oder Dreifachbindungen.

Hybridisierung des Kohlenstoffatoms in Alkanen, Alkenen und Alkinen

Der Kohlenstoff ist vierbindig

Alkane Alkene Alkine

CnH2n+2 CnH2n CnH2n-2

Ethan Ethen Ethin

H3C-CH3 H2C=CH2 HC≡CH

sp3- Hybridisierung sp2- Hybridisierung sp-Hybridisierung

eine C-C-σ-Bindung eine C-C-σ-Bindung eine C-C-π-Bindung

eine C-C-σ-Bindung zwei C-C-π-Bindgen.

tetraedrisch trigonal planar linear

Bindungswinkel

109°28'

120°

180°

Konformations-isomerie

cis-trans- Isomerie

gesättigte Kohlenwasserstoffe

ungesättigte Kohlenwasserstoffe

ungesättigte Kohlenwasserstoffe

C-C-Bindungslänge: ca. 153 pm

ca. 134 pm

ca. 121 pm

C-C-Bindungsenergie: ca. 348 kJ/mol

ca. 611 kJ/mol

ca. 873 kJ/mol

Molekül- bzw. Formeldarstellungen

am Beispiel des Ethans

Summenformel: C2H6

ausführliche Formeldarstellungen: H3C-CH3

Linienformel: Strichenden (bzw. Ecken) bedeuten C-Atome, die Wasserstoffatome, die für die Absättigung der Kohlenstoffvalenzen erforderlich sind, werden nicht gezeichnet (Heteroatome werden eingetragen).

Dreidimensionale Formeldarstellungen: ♦ Keilstrichformel: fette Bindungsstriche weisen aus der Papierebene heraus, gestrichelte weisen hinter die Papierbene

♦ Sägebockformel:

Newman-Projektion Eine C-C-Bindung wird senkrecht zur Papierbene gelegt, das vordere C-Atom wird als Punkt, das hintere als Kreis dargestellt (bzw. das hintere ist verdeckt und der Kreis symbolisiert die Elektronendichte der σ-Bindung).

→→→→ Konformationsanalyse

C C

H

HH

H

HH

C C

H

H

H

H

H

H

H

H

H H

H H

H

H H

H

HH

Die homologe Reihe der Alkane

Homologe sind strukturell sehr eng verwandte Substanzen. Die Verbindungen der homologen Reihe der Alkane besitzen die allgemeine Summenformel CnH

2n+2 und unterscheiden sich jeweils durch eine Methylengruppe (eine CH2-Einheit).

Methan CH4

Ethan H3C-CH3

Propan H3C-CH2-CH3

Butan H3C-(CH2)2-CH3

Pentan H3C-(CH2)3-CH3

Hexan H3C-(CH2)4-CH3

Heptan H3C-(CH2)5-CH3

Octan H3C-(CH2)6-CH3

Nonan H3C-(CH2)7-CH3

Decan H3C-(CH2)8-CH3

Undecan H3C-(CH2)9-CH3

Dodecan H3C-(CH2)10-CH3

Tridecan H3C-(CH2)11 -CH3

Tetradecan H3C-(CH2)12-CH3

Pentadecan H3C-(CH2)13-CH3

Hexadecan H3C-(CH2)14-CH3

Heptadecan H3C-(CH2)15-CH3

Octadecan H3C-(CH2)16-CH3

Nonadecan H3C-(CH2)17-CH3

Eicosan H3C-(CH2)18-CH3

Konstitutionsisomerie: Verbindungen haben gleiche Summenformel, Atome sind

aber auf verschiedene Weise miteinander verknüpft

IUPAC-Namen geradkettigerAlkane

Zahl der

n

Summenformel:

Konstitutionsisomere CnH2n+2

1 Methan 1 2 Ethan 1 3 Propan 1 4 Butan 2 5 Pentan 3 6 Hexan 5 7 Heptan 9 8 Octan 18 9 Nonan 35

10 Decan 75 15 Pentadecan 4347 20 Eicosan 366 319

Substituenten Alle Gruppen, die an ein Kohlenstoffatom gebunden sind (mit Ausnahme von Wasserstoff) bezeichnet man als Substituenten. Kohlenwasserstoff-Substituenten werden als Alkylgruppen (allg. "Rest", R) bezeichnet. Alkylreste werden benannt, indem man an den Wortstamm die Endung "-yl" anfügt Für die kleineren Alkylreste sind Trivialnamen in Gebrauch, die man kennen muss.

CH3

R

C2H6

C6H5

CH2

Methyl-

Alkyl-Isopropyl-

Phenyl-

Benzyl-

Vinyl-

Allyl- Ethyl-

Nomenklatur: Benennung von Molekülen nach IUPAC (=International Union of Pure and Applied Chemistry)

Einige Trivialnamen bleiben offiziell in Gebrauch

PRÄFIX – STAMMNAME – SUFFIX

Substituenten (und deren entsprechend bezeichnet Anzahl und Position) in Stammalkan Hauptfunktion alphabetischer Reihenfolge

� Der Stammname ist meist lateinischen oder griechischen Ursprungs und gibt die Anzahl der Kohlenstoffatome der Kette an. Zur Bennennung einer Verbindung sucht man die längste lineare Kette im Molekül, die Bezeichnung für das entsprechende Stammalkan liegt dann dem Namen der Verbindung zu Grunde. (siehe homologe Reihe der Alkane).

� Besitzt eine Verbindung mehrere Ketten gleicher Länge, wird diejenige zu Grunde gelegt, welche die meisten Substituenten enthält.

� Die Namen der einzelnen Substituenten werden bestimmt, mit dem Suffix –yl versehen und in alphabetischer Reihenfolge als Präfixe vor den Namen geordnet [praefigere (lat.) = vorne anheften]

� Die längste Kette wird von dem Ende her nummeriert, das einem der Substituenten am nächsten ist. Wenn zwei Substituenten vom jeweiligen Kettenende gleich weit entfernt sind, dann ist derjenige für die Nummerierung relevant, dessen Anfangsbuch-stabe im Alphabet vorne steht.

� Der IUPAC-Name der Verbindung ergibt sich nun, indem man zunächst die Namen der Substituenten in alphabetischer Reihenfolge mit der Nummer des C-Atoms, an das er gebunden ist, auflistet und dann den Stammnamen zufügt.

� Treten Substituenten mehrfach auf, werden die Präfixe Di-, Tri-, Tetra- usw. verwendet. Bei cyclischen Verbindungen wird das Präfix Cyclo- verwendet. Diese Präfixe werden bei der alphabetischen Reihung nicht berücksichtigt. Verzweigte Seitenketten: dort trägt dasjenige C-Atom, die Nummer 1, das mit der Hauptkette verbunden ist.

Der Stammname enthält eine Endung [Suffix von suffigere (lat.) = anhängen], die auf die Stoffklasse hinweist um die es sich handelt: -an für Alkane -en für Alkene -in für Alkine -ol für Alkohole usw.

NOMENKLATUR Trivialnamen

Für einige Verbindungen bzw. Alkylresten sind Trivialnamen gebräuchlich sind. Einge wichtige Beispiele:

H3C C

CH3

H

(CH2)n CH3

H3C C

CH3

CH3

(CH2)n CH3

ein Isoalkan

ein Neoalkan

H3C C

CH3

H

H3C C

CH3

CH3

Isopropyl-

H3C C

CH3

H

CH2

Isobutyl-

tert-Butyl-

H3C C

CH3

CH3

Neopentyl-

CH3

Verbindungsklassen Alle Gruppen, die an die Kohlenstoffkette (R) gebunden sind (mit Ausnahme von H), bezeichnet man als Substituenten.

Reaktionsfähige Stellen in einem Molekül nennt man funktionelle Gruppen.

Funktionelle Gruppen beeinflussen wesentlich die Struktur, die chemischen und die physikalischen Eigenschaften einer Verbindung.

Funktionelle

Gruppe (an R)

Verbindungs-

klasse

Allgemeine

Formel

IUPAC-Silbe Beispiel

Halogen F, Cl, Br, I

Halogenalkane R-X Fluor-, Chlor-, Brom-, Iod-

Fluorethan H3C CH2 F

Doppel-bindung, C=C

Alkene CnH2n -en 2-Methylpropen

Dreifach-bindung, C≡C

Alkine CnH2n-2 -in 2-Butin

Hydroxy-gruppe, -OH

Alkohole R-OH -ol Ethanol

Mercapto-gruppe, -SH

Thioalkohole R-SH -thiol Propanthiol

Alkoxygruppe, -OR'

Ether R-O-R' -oxy- Ethoxyethan (Diethylether)

Alkylthio-gruppe, -SR'

Thioether R-S-R' -sulfid Ethylmethyl-sulfid

Carbonyl-

gruppe

-C=O

Aldehyde -C(O)H -al -carbaldehyd

Ethanal (Acet- aldehyd)

Ketone -C(O)R' -on Propanon (Aceton)

H3C C CH2

H3C

H3C C C CH3

H3C CH2 OH

H3C CH2 CH2 SH

H3C CH2 O CH2 CH3

H3C CH2 S CH3

H3C

O

H

H3C

O

CH3

Carboxyl-

gruppe

-C(X)=O

Carbonsäuren

R-COOH -säure -carbonsäure

Ethansäure (Essigsäure)

H3C

O

OH

Ester

R-COOR' -oat Methylethanoat (Essigsäure-methylester)

Amide

R-C(O)NH2

R-C(O)NRR' -amid Propanamid

Säurechloride R-C(O)Cl -oylchlorid -carbonylchlorid

Ethanoyl-chlorid

Säure-anhydride

R-C(O)-O-(O)CR'

-säureanhydrid Propansäure-anhydrid

Aminogruppe Amine R-NH2(RR') Amino- N-Methylamino-

ethan

Nitrilgruppe -C≡N

Nitrile R-CN -nitril Propannitril

-CNO, -CNS (Thio)Cyanate R-CNO, R-CNS -(thio)cyanat Phenylisocyanat

-NCO, -NCS Iso(thio)-cyanate

R-NCO, R-NCS -iso(thio)cyanat

aromatische Verbindungen

Arene Methylbenzol (Toluol)

O

NH2

H3C

O

O O

H3C CH2 CH2 CN

NCO

H3C CH2 NH(CH3)

CH3

H3C

O

OCH3

H3C

O

Cl

Sauerstoffhaltige organische Verbindungen � R-OH Alkohole � R-O-R Ether z.B. Diethylether Tetrahydrofuran Oxiran Oxetan � Verbindungen mit C(sp2)=O-Doppelbindung (Carbonylgruppe) � Verbindungen mit C(sp)=O-Doppelbindung

C C O

Ketene Isocyanate

N C O

O

H

O

R Het1

O

Het2

O

Het

Aldehyd Keton CarbonsäurenCarbonsäure-derivate

Kohlensäure-derivate

CarbonylverbindungenCarbonylkohlenstoffCarbonylsauerstoff

CarboxylverbindungenCarboxylkohlenstoffCarboxylsauerstoff

Carbonsäuren

Carbonsäureester

Carbonsäureamide

Carbonsäurechloride

Carbonsäureanhydride

R CO

OH

R CO

Cl

R CO

NR'2 (NH2)

R CO

OR'

R CO

O

OCR

Physikalische Eigenschaften von Alkanen

Alkanstrukturen sind regelmäßig gebaut und nehmen unter anderem eine Zickzackanordnung ein.

Alkanmoleküle sind unpolar (die Elektronen sind gleichmäßig im Molekül verteilt) und werden nur von den schwachen van der Waals-

Kräften zusammengehalten, deren Energie mit der 6. Potenz des Molekülabstandes abnimmt. Van der Waals-Kräfte wirken zwischen den Moleküloberflächen und sind daher um so stärker, je größer das Molekül ist. Also nehmen die Schmelz- und Siedepunkte und die Dichte der Alkane mit steigender Molmasse aufgrund der zunehmenden Anziehungskräfte zwischen den Molekülen zu. Bei verzweigten Alkanen sind wegen der kleineren Oberfläche die van der Waals-Kräfte geringer als bei geradkettigen Isomeren. Die Höhe der Schmelzpunkte wird auch von der Packungsdichte im kristallinen Zustand beeinflusst. Alkane mit geradzahliger Kohlenstoffzahl sind besser gepackt und schmelzen daher relativ etwas höher als Alkane mit ungerader C-Zahl.

H

C

C

C

C

C

C

H

H

H H HH H H

H HH HH

Elektronegativität ist eine Bezeichnung für die Fähigkeit der an chemischen Bindungen beteiligten Atome, gemeinsame Elektronen von benachbarten Atomen innerhalb des Moleküls unterschiedlich stark anzuziehen.

Die Elektronegativität bestimmt wesentlich den Charakter der Bindung!

Der Begriff Elektronegativität geht auf Pauling zurück, der 1932 die erste empirische Elektronegativitäts-Skala aufstellte und später etwas modifizierte. An den verschiedenartigen Definitionen und der willkürlichen Wahl der Skala erkennt man, dass die Elektronegativität keine wohl definierte physikalische Größe ist.

Die Elektronegativität eines Atoms ist um so größer, je höher die Kernladung ist und je stärker sie über die Elektronenhülle hinaus wirken kann. Die Elektronegativität nimmt im Periodensystem von links nach rechts innerhalb der Periode und normalerweise von unten nach oben innerhalb einer Gruppe zu. Also:

Im Periodensystem stehen die elektronegativsten Elemente oben und rechts.

Von der Elektronegativität ist die Elektronenaffinität zu unterscheiden, die sich auf die Aufnahme eines Elektrons durch ein freies, ungebundenes Atom oder ein Molekül bezieht.

Induktive und mesomere Effekte

Durch die unterschiedliche Elektronegativität der Elemente sind viele Bindungen polarisiert.

Die Bindungspartner tragen dadurch Partialladungen: δδδδ+und δδδδ-

♦ Diese wirken sich auch auf weitere Bindungen polarisierend

aus, mit zunehmendem Abstand der betrachteten Bindung von dem/r polarisierenden Atom/Gruppe in immer geringerem Maße:

=> Induktiver (I-) Effekt Man unterscheidet Substituenten mit +I-Effekt: erhöhen die Elektronendichte am substituierten C-Atom; (gebundenes Atom hat geringere Elektronegativität als C-Atom) -I-Effekt: erniedrigen die Elektronendichte am substituierten C-Atom; (gebundenes Atom hat höhere Elektronegativität als C-Atom) Kohlenstoffreste, die stark elektronegative Elemente tragen, wie eine CCl3- oder eine CF3-Gruppe haben -I-Effekt! Alkylsubstituenten wirken einen +-I-Effekt aus! => Hyperkonjugation

♦ Ein zweiter Effekt kommt bei sp2-hybridisierten C-Atomen zum

Tragen. Er kommt durch Konjugation zwischen π-Systemen oder π-Systemen mit freien Elektronenpaaren zustande und kann durch mesomere Grenzstrukturen (Resonanzstrukturen) beschrieben werden: => Mesomerer (M-) Effekt

Je nachdem ob ein Substituent durch Mesomerie

Elektronen aufnehmen oder abgeben kann, spricht man von -M- Effekt oder +M-Effekt Auch hier beschreibt das Vorzeichen (+) die Erhöhung, (-) die Erniedrigung der Elektronendichte des Zentrums an dem ein M-Substituent gebunden ist. Substituenten mit freien Elektronenpaaren sind +M-Substituenten, Substituenten mit π-Systemen, vor allem, wenn elektronegative Elemente beteiligt sind, besitzen meist -M-Charakter.

Dissoziationsenergien Wenn sich Atome zu Molekülen vereinigen, wird Energie frei. Zur Spaltung eines Moleküls bzw. einer Bindung muss eine äquivalente Menge Energie aufgebracht werden. Die Energie, die verbraucht oder freigesetzt wird, wenn eine Bindung gespalten oder gebildet wird, bezeichnet man als Dissoziationsenergie DH0

Eine Bindung kann homolytisch oder heterolytisch gespalten werden. Dissoziationsenergien beziehen sich

auf homolytische Spaltungen!

homolytische Spaltung: A-B � A. + B. heterolytische Spaltung: A-B � A- + :B+

Teilchen mit ungepaarten Elektronen am C:

kohlenstoffzentrierte Radikale R.

sp2-hybridisiert Teilchen mit positiver Ladung am Kohlenstoff:

Carbeniumionen RC+

sp2-hybridisiert Teilchen mit negativer Ladung am Kohlenstoff:

Carbanionen RC-

(sp2) sp3-hybridisiert Je stabiler ein Radikal, umso kleiner ist seine Dissoziationsenergie.

Die Stärke von C-H- und C-C-Bindungen ist von der Molekülstruktur abhängig.

Dissoziationsenergien einiger Alkane

Verbindung DH0 [kJ/mol] Verbindung DH0 [kJ/mol]

H3C-H 440 H3C-CH3 377 H5C2-H 410 H5C2-CH3 360

(H3C)2HC-H 396 H5C2-C2H5 343 (H3C)3C-H 389 (CH3)C-CH3 352

(CH3)C-C(CH3)3 301

Stabilität von Radikalen und Carbeniumionen

CH3-Radikal/Kation < primäres < sekundäres < tertiäres

STABILITÄT ⇒

⇐ENERGIEGEHALT ⇐DISSOZIATIONSENERGIE

Begründung der Stabilitätsreihung durch HYPERKONJUGATION Hierunter versteht man die Wechselwirkung zwischen einer α-C-H-Bindung und dem p-Orbital des sp2-C-Atoms (des Radikals oder Carbeniumions), die in bestimmten Konformationen möglich ist. Dadurch wird der Elektronenbedarf des elektronenärmeren sp2-C-Atoms ausgeglichen. (⇒ +I -Effekt von Alkylgruppen)

Begriffe zur Reaktivität

Polarität: ungleiche Verteilung von Elektronendichte Polarisierbarkeit: ein Maß für die Fähigkeit der Elektronenhülle eines Atoms auf die Änderung des elektrischen Feldes zu reagieren. Nucleophile: Elektronendonoren; haben eine negative Ladung oder ein freies Elektronenpaar; elektronenreiche Verbindungen oder Teilchen, die bevorzugt mit elektrophilen Zentren reagieren. Elektrophile: Elektronenpaarakzeptoren; haben Elektronenmangel; elektronenarme Verbindungen oder Teilchen, die bevorzugt mit nucleophilen Zentren reagieren.

Organische Säuren und Basen ->

Aminosäuren

Aminosäure

-Rest (R) Dreibuchstaben- Kürzel

Einbuchstaben-Kürzel

Alanin

-CH3

Ala

A

Arginin -(CH2)3NHC(=NH)N

H2

Arg R

Asparagin -CH2-CONH2 Asn N Asparaginsäure (aspartic acid →

aspartate)

-CH2-COOH Asp D

Cystein -CH2-SH Cys C Glutamin -(CH2)2-CONH2 Gln Q

Glutaminsäure (glutamic acid →

glutamate)

-(CH2)2-COOH Glu E

Glycin -H Gly G Histidin -CH2(4-imidazolyl) His H

Isoleucin -CH(CH3)CH2CH3 Ile I Leucin -CH2CH(CH3)2 Leu L Lysin -(CH2)4NH2 Lys K

Methionin -(CH2)2SCH3 Met M Phenylalanin -CH2-Ph Phe F

Serin -CH2-OH Ser S Threonin -CH(CH3)OH Thr T

Tryptophan -CH2(3-indolyl) Trp W Tyrosin -CH2(4-

hydroxyphenyl) Tyr Y

Valin -CH(CH3)2 Val V Prolin α-Iminosäure (5-

Ring) Pro P

Posttranslational Hyp P undefiniert oder nicht-Standard

X

L-Aminosäure

CO2H

H

R

CO2H

H

R

D-Aminosäureα-C-Atom:

stereogenes Zentrumwenn R H

H2N CO2H

R

α α

=/

Darstellung in derFischer-Projektion

H2N NH2

Die Darstellung von α-Aminosäuren in der Fischer-Projektion gibt an, ob es sich um eine L- oder eine D-Aminosäure handelt.

H3N CO2

R

H2N CO2

R

H3N CO2H

R-H

überwiegt im BasischenZwitterion

überwiegt im Neutralenüberwiegt im Sauren

+-H

+

pKS1 pKS2

+ _

Aminosäuren sind Amphotere, die in neutraler Lösung als Zwitterionen vorliegen

H2N

R1

H2N CO2H

R2

O

OH

AS1 AS2

+ H2N

HN CO2H

R1

O R2

Dipeptid mitPeptidbindung

H2O

H2N

HN CO2H

R1

O R2

Aminosäuren werden über Peptidbindungen verknüpft. Die Peptidbindung ist planar, wie die zwitterionische Resonanzformel zeigt.

SGHN

R1

H2N CO2SG

R2

O

OHSGHN

R1

O

L

N-geschützteL-Aminosäure

1. Peptidkupplung2. Entschützung

C-geschützteL-Aminosäure

H2N

HN

OH

R1

reaktivesAcylierungsmittel

HL

O R2

OAktivierungmittels

Peptidkupplungs-reagenz

Chemische Peptidkupplung erfordert geeignete Schutzgruppenchemie und effektive Peptidkupplungsreagenzien, welche für die Aktivierung der Carbonsäure sorgen (L steht für eine elektronenziehende Gruppe mit guten Abgangsgruppeneigenschaften).

Chemische Verbindungen

gleicher Summenformel unterscheiden sich in ihrer Struktur

Isomere

unterscheiden sich nach unterscheiden Art der Verknüpfung sich in der (Konnektivität) der Raumanordnung vorhandenen Atome der Atome

Konstitutionsisomere Stereoisomere

lassen sie sich durch Drehung um Einfachbindungen ineinander überführen

Ja Nein

Konformere Konfigurationsisomere

verhalten sie sich wie Bild und Spiegelbild zueinander

Ja Nein

Enantiomere Diastereomere

(dazu gehören auch cis-, trans- bzw. Z-, E-Isomere)

Cartoon eines Enantiomerenpaares

(angedeutet ist ein Molekül mit sp3-hybridisiertem Kohlenstoffatom, das mit 4 verschiedenen Substituenten

verbunden ist. Bild und Spiegelbild sind dann nicht identisch).

cis-trans-Isomerie (geometrische Isomerie)

Diese Form der Isomerie tritt im Zusammenhang mit Doppelbindungen auf,

wo es keine freie Drehbarkeit um die C-C-Bindung gibt.

Dadurch kann es bei der Substitution von H-Atomen in Alkenen räumlich unterschiedliche Formen geben,

die cis- ([lat.], „diesseits") und die trans-([lat.], „jenseits") Form.

cis-Konfiguration trans-

Konfiguration

Benennung cis-2,3-Dichlor-

buten trans-2,3-Dichlor-

buten

Strukturformel

Schmelztemperatur [°C]

-80.5 -49.8

Siedetemperatur [°C]

+60.3 +47.7

Dipolmoment [Debey]

1.89*1018 0.0

Abstand zwischen den C-Atomen [nm]

0.34 0.47

Begriffe zur Stereochemie

Chiralität: z.B. Zentrochiralität: ein C-Atom ist ein stereogenes Zentrum, wenn es sp3-hybridisiert und an vier verschiedene Substituenten gebunden ist. Damit ein Molekül chiral ist, darf es keine Drehspiegelachsen als Symmetrieelement besitzen.

Konfiguration: verschiedene räumliche Anordnung der Gruppen in einem chiralen Molekül

Optische Aktivtität: die Fähigkeit chiraler Moleküle, die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes zu drehen.

Drehwert: der Winkel, um den eine optisch aktive Substanz die Ebene linear polarisierten Lichtes dreht; nach rechts => (+), nach links => (-).

Inversion der Konfigration: Umkehr der Konfiguration

Retention der Konfiguration: deren Erhalt

Racemisierung: aus einem enantiomerenreinen Edukt entstehen beide Isomere

Racemat: ein 1:1-Gemisch von zwei Enantiomeren

Epimerisierung: nur eine einziges von mehreren stereogenen Zentren wird in seiner Konfiguration invertiert.

Optische Aktivität

Elektromagnetische Wellen, zu denen auch das sichtbare Licht gehört, sind

Transversalwellen, d.h. sie schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (vergleichbar mit Wasserwellen). In einem "normalen" Lichtstrahl kommen alle

Schwingungsrichtungen vor. Durch einen Polarisationsfilter können bis auf eine alle Schwingungsrichtungen absorbiert werden, man erhält linear polarisiertes Licht.

Leitet man linear polarisiertes Licht durch eine Lösung einer chiralen Substanz, wird die Polarisationsebene gedreht. Diese Eigenschaft nennt man optische Aktivität. Ein Enantiomer dreht die Ebene nach rechts - dies wird mit (+) bezeichnet - das andere Enantiomer um den gleichen Wert nach links: (-).

Beispielsweise ist die D-Glucose rechtsdrehend (+), die L-Glucose entsprechend linksdrehend (-). Bei der Fructose ist die D-Form dagegen linksdrehend!

Der Drehwinkel (α) hängt dabei von der eingesetzten Verbindung, der

Konzentration (c), der Schichtdicke (d) und dem Vorhandensein weiterer optisch aktiver Substanzen ab. Als substanzspezifischer Wert wird die "Spezifische

Drehung" definiert, bei c = 1 g/ml und d = 10 cm.

Bei einem 1:1-Gemisch beider Enantiomere heben sich die Drehungen auf, ein

solches Gemisch nennt man racemisches Gemisch oder Racemat.

Carbonsäuren und Derivate

-ein Überblick-

In festem und flüssigem Zustand existieren Carbonsäuren weitgehend als Wasserstoffbrücken-verbundene Dimere:

Eckpunkte der Nomenklatur:

„Alkansäuren“

„Cycloalkancarbonsäuren“, z.B.:

Die wichtigsten Trivialnamen von Carbon- und Dicarbonsäuren sollte man nicht vergessen:

Monocarbonsäuren

R-COOH

Dicarbonsäuren

HOOC-(CH2)n-COOH

Ameisensäure C-1

Essigsäure C-2 Oxalsäure (n = 0)

Propionsäure C-3 Malonsäure

Buttersäure C-4 Bernsteinsäure

Valeriansäure C-5 Glutarsäure

Capronsäure C-6 Adipinsäure

Oenanthsäure C-7 Pimelinsäure

Caprylsäure C-8 Korksäure

Pelargonsäure C-9 Azelainsäure

Caprinsäure C-10 Sebacinsäure

Geradkettige, langkettige Carbonsäuren werden auch als „Fettsäuren“ bezeichnet (sie sind Bestandteile natürlicher Fette).

R CO

O H

H O

OC R

R CO

OH1

COOH1

Hybridisierung und Bindungswinkel:

Acidität:

Carbonsäuren sind mittelstarke Säuren wegen der guten Mesomeriestabilisierung von Carboxylat-Anionen: die negative Ladung ist gleichmäßig auf zwei Sauerstoffatome verteilt (während sie bei Alkoxid-Anionen, die durch Deprotonierung von Alkoholen entstehen, nur an einem einzigen Sauerstoffatom konzentriert ist).

Elektronenziehende Substituenten in Nachbarschaft zur Carboxylgruppe erhöhen die Acidität der entsprechenden Verbindung (und erniedrigen folglich ihren pKa-Wert). Je weiter die jeweiligen Substituenten von der Carboxylgruppe entfernt sind, um so schwächer wirkt sich ihr induktiver Effekt auf die Acidität aus.

Beispiele: Essigsäure: pKa = 4.74 Trifluoressigsäure: pKa = 0.23

Salzbildung:

Carbonsäuren bilden mit starken Basen, z.B. Natronlauge, Salze, die als „Alkanoat e“ bezeichnet werden.

124.1°

124.9°

111.0°

106.3°

C OH

O

H

C OH

OH

Ameisensäure

sp2sp2

120.2 pm134.3

109.7

97.2

R C

O

O

R C

O

O

beide C-O-Bindungensind gleichlang

R C

O

O

COOH

COO- Na+

Natriumdodecanoat

NaOH, H 2ODodecansäure (Laurinsäure)

Die Natrium- und Kaliumsalze langkettiger Carbonsäuren („Fettsäuren“) nennt man Seifen. Diese Verbindungen sind

amphiphil und bilden in Wasser Micellen; � Tenside

���� Prinzipielle Reaktionsmöglichkeit:

Additions-Eliminierungsreaktion (säure- oder basekatalysiert)

Im Fall einer Carbonsäure (RCOOH) ist dieser Reaktionsverlauf erschwert, weil (a) OH- keine gute Abgangsgruppe ist und

(b) das saure Hydroxy-Proton vom angreifenden Nucleophil abstrahiert werden kann:

R CO

NuR C

O

L

Nu

tetraedrischesZwischenprodukt

R CO

L

Nu

+ LAddition Eliminierung

R CO

O H

Nu

Nu

R C

O

OH

Nu R CO

O

(a):ungünstig fürden folgenden Eliminierungsschritt: OH- : schlechte Abgangsgruppe

(b): acides O-H

Acylierungsvermögen von Carbonsäure(derivate)n

Additions-Eliminierungsmechanismus:

Die relative Reaktivität von Carbonsäure(derivate)n R-COL (L = leaving group) hängt einerseits von den Abgangseigenschaften der Abgangsgruppe „L“ ab und andererseits von ihren induktiven und mesomeren Effekten, die für die Stabilisierung der tetraedrischen Zwischenstufe entscheidend sind.

Man spricht von Acyclierungsaktivität: sie ist umso höher, je besser ein Carbonsäurederivat R-COL den Acylrest R-CO auf ein anderes Molekül bzw. auf ein Nucleophil übertragen kann.

Anders ausgedrückt:

Je höher die Elektrophilie des Carboxylkohlenstoffatoms in einem Carbonsäurederivat ist, umso leichter erfolgt der Angriff eines Nucleophils und umso besser eignet sich das betreffende Carbonsäurederivat als Acylierungsmittel!

Reaktivität gegenüber nucleophilem Angriff (Acylierungsaktivität):

R CO

OR'R C

O

Cl

R CO

NR'2R C

O

OH

RC

O

O

O

CR

< < < <

< <

R CO

O

R CO

NH2

<

Ester

Amide

ChlorideAnhydride

Carbonsäuren

R CO

NuR C

O

L

Nu

tetraedrischesZwischenprodukt

R CO

L

Nu

+ LAddition Eliminierung

Veresterung:

R-COOH + R‘-OH R-C(O)OR‘ + H2O

Umkehrung des Prozesses = Esterhydrolyse (Verseifung)

Mechanismus:

Cyclische Ester: Lactone

R

O

OH

R

OR'

OH

+ H R

OH

OH

+ R'OHR

OH

OH

OHR'

- H

R

OH

OH

OR'

+ H

R

OH2

OH

OR'- H2O

R

OR'

OH

- HR

OR'

O

O

O

O O

αβ

γz.B.:

γ-Butyrolacton(Oxa-2-cyclopentanon)

ein Lacton(Oxa-2-cycloalkanone)

Carbonylverbindungen

Aldehyde werden als Alkanale, Ketone als Alkanone benannt.

Aldehyde haben die allgemeine Strukturformel R-C(O)H, Ketone folgen

der Formel R-C(O)R’. Aldehyde werden als Alkanale, Ketone als

Alkanone bezeichnet. Die kurzkettigen Vertreter der homologen Reihen

der Carbonylverbindungen besitzen Trivialnamen, die viel gängiger als

die IUPAC-Bezeichnungen sind. Der kleinste Vertreter der Aldehyde ist

Formaldehyd mit der Formel H-C(O)H und wird nach IUPAC-Regeln als

Methanal bezeichnet. Ethanal, der nächst größere Vertreter der

Aldehyde, ist unter dem Namen Acetaldehyd gut bekannt. Der kleinste

Vertreter der Ketone ist ein C3-Körper und heißt nach systematischer

Nomenklatur Propanon, ist aber besser unter der Bezeichnung Aceton

bekannt. Auch viele andere wichtige und gut bekannte

Carbonylverbindungen werden mit ihren Trivialnamen benannt,

darunter Acetophenon und Benzophenon. Der Geruch von Benzaldehyd

aus Bittermandelöl ist vielen vertraut, ähnlich verhält es sich mit Muscon

aus Moschus und mit Anisol, das in Anis und Fenchel vorkommt.

Bekannte Duftstoffe sind außerdem Campher und die α,β-ungesättigte

Verbindung Zimtaldehyd. Crotonaldehyd (But-2-en-al) ist ein anderer

wichtiger α,β-ungesättigter Aldehyd. Die kleinste

Dicarbonylverbindungen heißt Glyoxal (Ethandial), der Dialdehyd

Glutaraldehyd (1,5-Pentandial) ist als Desinfektionsmittel und als

molekularer Quervernetzer gut bekannt.

In den Aldehyden nimmt das Carbonyl-C-Atom naturgemäß immer die

1-Position der Kohlenstoffkette ein, im Fall der Benennung eines Ketons

muss jedoch angegeben werden, an welcher Position in der Kette sich die

Carbonylgruppe befindet. So kann man beispielsweise Pentan-2-on von

Pentan-3-on unterscheiden. Die Position direkt neben der

Carbonylgruppe wird als α-Position gekennzeichnet, eine Nomenklatur,

die auch für andere Verbindungen mit (C=O)-Doppelbindungen, z. B.

den Carbonsäuren, verwendet wird. Die nachfolgenden Positionen im

Kohlenstoffgerüst einer Carbonylverbindung werden mit β, γ und δ

bezeichnet.

Die Natur der Carbonylgruppe bedingt die typische elektrophile Reaktivität am Carbonyl-C-

Atom und die α-CH-Acidität.

Die Carbonylgruppe in Aldehyden und Ketonen ist trigonal planar von ihren Substituenten umgeben. Sowohl das Carbonyl-C-Atom als auch das Carbonyl-Sauerstoffatom sind sp2-hydridisiert. Die (C=O)-Doppelbindung ist stark polarisiert, so dass sich am Carbonyl-C-Atom weniger Elektronendichte, am elektronegativeren O-Atom mehr Elektronendichte befindet. Man sagt, das C-Atom trägt eine positive Partialladung δ+, das O-Atom eine negative, δ-. Zwei Effekte führen zu dieser sehr typischen Polarisierung der (C=O)-Doppelbindung: der –I-Effekt, den das elektronegative Carbonyl-Sauerstoffatom ausübt, sowie der –M-Effekt, der durch die Resonanz der π-Elektronen der (C=O)-Doppelbindung mit den freien Elektronenpaaren des Carbonyl-O-Atoms zustande kommt. Es ist wichtig, diese elektronischen Verhältnisse zu kennen, sie gelten mehr oder weniger immer gleich, wo immer sich eine (C=O)-Doppelbindung in einem organischen Molekül befindet. Das Carbonyl-C-Atom ist demnach elektrophil, das Carbonyl-O-Atom nucleophil und basisch.

Die Resonanzverhältnisse, die in einer Carbonylgruppe herrschen, wirken sich auch auf ihre Nachbarschaft aus. Ganz wesentlich führen sie dazu, dass die H-Atome in α-Stellung eine deutliche Acidität zeigen. Für die Deprotonierung von Acetaldehyd in α-Stellung beträgt der pKS-Wert 17, während der eines normalen Alkans im Bereich von 50 liegt. Sehr gebräuchliche Basen wie Natronlauge, Natriumethanolat oder Triethylamin reichen aus, um eine Carbonylverbindung in α-Stellung zu deprotonieren. Dabei entsteht ein resonanzstabilisiertes Anion, in dem die negative Ladung zwischen dem α-C-Atom und dem Carbonyl-O-Atom verteilt ist. Dieses Anion heißt Enolat. Achtung: Das Wasserstoff-Atom, das direkt an das Carbonyl-C-Atom gebunden ist, wird unter diesen Bedingungen nicht deprotoniert!

HC

CH3

O

150 pm112 pm

120 pm

HC

CH3

O

elektrophil

nucleophilund basisch

Base B_

BH

HC

CH2

O

_H

CCH2

O_

α

CH-Acidität inα-Position

Enolat-Ion

δ-

δ-

δ+δ-

δ-δ-

Die drei prominenten reaktiven Stellen in Carbonylverbindungen sind das elekrophile Carbonyl-C-Atom, das elektronenreiche Carbonyl-O-Atom und die aciden H-Atome in α-Position.

RC

R

O

Nu-H(H)+OH

R Nu(H)

R

AdditionEliminierungvon Wasser

RC

R

Nu

+ H2O

H2O

OH

R OH

RHydrate

meistens nichtisolierbar

R'OH

OH

R OR'R

Halbacetale

acyclische instabil,cyclische stabil

R'OH, H+

OR'

R OR'R

Acetale

isolierbar,säurelabil

CN

OH

R CN

RCyanhydrine

Edukte fürα-Hydroxycarbonsäurenund β-Hydroxyamine

_

Wasser

Alkohol

Alkohol,Säurekatalyse

labil gegenHgCl2

BlausäureCyanide

R'SH, H+

SR'

R SR'

RThiolLewis-Säure-Katalyse

OH

R NR'(H)

RHalbaminal

H2N-NH2

R'NH2 , NH3 instabil,eliminiert Wasser R

CR

NR'(H)

Imin(Schiff'sche Base)

primäre Amineoder Ammoniak

Hydroxylamin

RC

R

N

Hydrazon

NH2

H2N-OH

RC

R

N

Oxim

OH

RC

R

N

Semicarbazon

NH

Hydrazin

Semicarbazid

H2N-NHO

NH2

O

NH2

Thioacetal

Bei der Addition von Nucleophilen an die Carbonylgruppe entstehen je nach der Natur des angreifenden Nucleophils unterschiedliche Stoffklassen, wobei typischerweise zwei Heteroatome an das ehemalige Carbonyl-C-Atom gebunden sind. Die Addition von Stickstoffnucleophilen ist von Wassereliminierung begleitet, es entstehen Produkte mit (C=N)-Doppelbindung.

RC

H

O

+ R'OH

OH

R OR'

H

OH2

R OR'

H

+

R OR'

H

+R OR'

H

+ OR'

R OR'

H

CH

O

OH

C H

OH

O

acyclisches Halbacetalinstabil

acyclisches Acetalstabil

cyclisches Halbacetalstabil

Hydroxycarbonyl-verbindung

intermolekulareReaktion

intramolekulareReaktion

-H2O

R'OH, -H+

H+

Acyclische Halbacetale sind instabil, das Gleichgewicht liegt links, cyclische Halbacetale sind stabil, das Gleichgewicht liegt rechts; Säurekatalyse führt zu Acetalbildung.

Kohlenhydrate

Carbohydrates are cyclic hemiacetals. Whereas open-chain hemiacetals are formed by an intermolecular reaction of an alcohol and an aldehyde, cyclic hemiacetals are formed by intramolecular addition to the C=O–double bond. Acyclic hemiacetals are labile and decompose to deliver the starting materials. The corresponding equilibrium between a hydroxyaldehyde and its 5– or 6–membered cyclic hemiacetal is in favor of the heterocycle as the intramolecular hemiacetal formation is entropically favored compared to the respective intermolecular reaction.

O

OH

HOHO

OH

OH

OH

HO

HOHO

OH

O

R C

OCH2

OH

R C

OHCH2

O

H

R'R'

H

H H

+

open-chain hemiacetal:unstable

cyclic hemiacetal:stable

intermolecular

versus

intramolecularreaction

open-chain form of D-glucose

OH

HO

HOHO

OH

O

H

open-chain formof D-glucose

as zig-zagrepresentation

as Fischerprojection

HO

O

OH

HO

OH

HO

OH

HO

OH

OH

OH

O

1

2

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

36

The open–chain form of D–glucose as zig–zag and as Fischer projection. Numbering of the carbon chain is indicated. To compare glucose with its stereoisomers it is most suitably represented as a Fischer projection.

The group of aldoses is derived from glyceraldehyde by the formal insertion of stereogenic (HCOH)–groups, ketoses can be built up from 1,3–dihydroxyacetone.

O

OHOH

O

OH

HO

OH

OH

O

OH

O

OH

OH

OH

O

HO

OH

O

(HCOH) n

OHOH

OH

O

(HOCH) n

OH

D-Glyceraldehyde L-Glyceraldehyde 1,3-Dihydroxyacetone

D-TetruloseL-Tetrulose

D-Aldoses

1

2

3+n

1

2+n

3+n

1

2

3

1

2

3

O

(HCOH) n

OH

HO

L-Aldoses

1

2+n

3+n

1

2

34

HO

4+n

D-Ketoses

OH

O

(HOCH) n

OH

1

2

3+n OH

4+n

L-Ketoses

OH

O

OH

OH

O

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

O

OH

OH

HO

O

OH

OH

OH

OH

HOOH

O

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

HO

O

OH

OH

HO

HO

OH

O

OH

OH

HO

OH

O

OH

OH

OH

HO

O

OH

OH

OH

HO

HO

O

HO

OH

OH

HO

HO

OH

O

HO

OH

OH

HO

OH

O

OH

HO

OH

OH

O

OH

HO

OH

OH

HO

(+)-D-Glyceraldehyde

(-)-D-Erythrose (-)-D-Threose

(-)-D-Ribose (-)-D-Arabinose (+)-D-Xylose (-)-D-Lyxose

(+)-D-Allose (+)-D-Altrose (+)-D-Glucose (+)-D-Mannose (+)-D-Gulose (-)-D-Idose (+)-D-Galactose (+)-D-Talose

O

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

HO

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

HO

O

OH

OH

OH

OH

HO

OH

OH

HO

OH

O

HO

D-Tetrulose

(-)-D-Ribulose (-)-D-Xylulose

(+)-D-Psicose (-)-D-Fructose (+)-D-Sorbose (-)-D-Tagatose

Milchzucker:

O

OH

HO

OH OH

OO

OH

HO

OH

OH

Haushaltszucker (Saccharose):

Humanmilch-Oligosaccharid:

O

OH

OH OH

OO

OH

HO

OH

OH

O

CH3

HO

OH

HO

O

OH3C

HOOH

OH

O

O

NH

OH

O

CH3

O

HO

OH OH

OO

O

HOHO

OH

HO

O

OH

OH

OH

O

HO

Proteine

Eine Polypeptidkette mit einer bestimmten Primärstruktur faltet sich in eine definierte dreidimenionsale Gestalt, die man die Tertiärstruktur des Proteins nennt. Es ist dies die Anordnung verschiedener geordneter Sekundärstrukturelemente wie eine α-helicale oder β-Faltblattregion sowie ungeordneter Proteinregionen. Beispielhaft ist anhand von Ausschnitten aus einer α-helicalen und einer β-Faltblattstruktur deren Stablisierung durch H-Brücken gezeigt. Die Quartätstruktur beschreibt die Assoziation mehrerer Proteine.

Insulin ist ein Hormon, das in Mensch und Tier bewirkt, dass Glucose aus dem Blut in das Innere von Zellen transportiert wird. Im Jahre 1955 gelang es F. Sanger die chemische Struktur des Insulins zu entschlüsseln, wofür er 1958 den Nobelpreis erhielt. Diese Strukturaufklärung zeigte erstmals, dass Proteine aus Aminosäuremonomeren aufgebaut sind und ermöglichte, dass Insulin dann auch synthetisch hergestellt werden konnte, zuerst mit der Merrifield-Methode.

G-I-V-E-Q-C-C-T-S-I-C-S-L-Y-Q-L-E-N-Y-C-NA-Kette (21 Aminosäuren)

1 21

F-V-N-Q-H-L-C-G-S-H-L-V-E-A-L-Y-L-V-C-G-E-R-G-F-F-Y-T-P-K-T1 5 15 20 30

B-Kette (30 Aminosäuren)

5 15S S

S S

S S

Naturstoffe, z. B.: Alkaloide ursprünglich: Substanzen mit alkali-ähnlichem Charakter heute: eine Gruppe verschiedenster Verbindungen pflanzlichen Ursprungs, die Stickstoff-Heterocyclen enthalten

z.B. Morphin Der Chemiker Ludwig Knorr (1859-1921, Jena) spekulierte 1889 über die chemische Struktur des Alkaloids Morphin: „Meine Studien über das Morphin haben es wahr-scheinlich gemacht, dass diese wichtige Base und wohl auch andere dem Morphin nahe verwandte Alkaloide als Oxazine aufgefasst werden müssen. Die mir bis jetzt bekannten Thatsachen scheint die in der folgenden Formel ausgedrückte Auffassung des Morphins am besten zu erklären“:

N

H

HO

O

HO

CH3

H

CH

CH

O

N

CH2

CH2

CH3

CH

(C10H5OH)

CH2

OH

Die Wurzel von Tollkirsche (A. belladonna) enthält als Hauptalkaloid Atropin. Je nach der Menge eingenommener Tollkirsche, die wohlschmeckend ist und leicht mit der Kirsche verwechselt werden kann, werden beim Menschen Trockenheit des Mundes, weite Pupillen (pupillenerweiternde Wirkung!), Gesichtsrötung, Erregung, Verwirrung, Halluzinationen, Bewusstlosigkeit und Krämpfe beobachtet. Die Vergiftung kann auch tödlich verlaufen.

KOKASTRAUCH: Das Alkaloid Cocain blockiert die periphere Schmerzempfindung. Die dauernde Einnahme von Cocain macht einen gesunden Menschen nach einem kurzen euphorischen Einstieg im Laufe weniger Monate zu einem geistigen wie körperlichen Wrack. Das Hauptalkaloid des Tabaks ist das Nikotin. Alle Tabakarten gehören zur Gattung “Nicotiana”. Diesen Namen trägt die Pflanze seit 1565 zu Ehren von Jean NICOT, der die Tabakpflanze in Frankreich populär machte. Nicotin ist ein starkes Gift. Bei Dosen zwischen 50 und 100 mg erfolgt der Tod rasch durch Lähmung des Atemzentrums im Gehirn. Struktur?

N

O

O

HOHH3C

NH3CO

O

COOH

RNA, DNA

O

O

O

P

OO

HO

Nukleobase

O

O

O

P

O

O

Nukleobase

O

O

O

P

O

O

Nukleobase

N

NO

NH2

HN

N N

N

O

NH2

HN

NO

O

CH3

N

N N

N

NH2

Genetischer Code:

Nature 2 April 1953

MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS

A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid “We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest.“

Cartoon einer Zellmembran (Eukaryont) Achtung: Glycocalyx ist viel größer, vgl. die folgende elektronenmiktoskopische Aufnahme:

aus: J. of Cerebral Blood Flow & Metabolism 2000, 20, 1571