Chemie (Subject) / Organische Chemie Praktikum (+Seminare) (Lesson)

Organische Chemie

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• Inaktivierung von Brom Unter Rühren in 15%ige Natronlauge geben > das gebildete Hypobromid wird mit Natriumthiosulfatlösung zerstört >> mit KI-Stärkepapier auf Hypobromid prüfen!! Die inaktivierte Lösung kann hochverdünnt in den Ausguss geschüttet werden Br2+2OH->H2O+Br-+BrO- 4BrO-+S2O32-+OH->4Br-+2SO42-+H2O  
• Inaktivierung von Chlorsulfonsäure Unter Rühren LANGSAM in Eiswasser tropfen > mit 15%iger Natronlauge neutralisieren > anschließend hochverdünnt in den Ausguss schütten HSO3Cl+H2O>H2SO4+HCl HCl+H2SO4+3NaOH>NaCl+H2O+Na2SO4
• Inaktivierung von Natriumcyanid in stark alkalische Natriumhypochloritlösung geben > mindestens 5facher Überschuss an berechneter Menge Natriumcyanid > nach 24 Stunden reichlich mit Wasser verdünnen > der Hypochloritüberschuss wird mit Natriumsulfit beseitigt >> mit KI-Stärkepapier auf Hypochlorit prüfen > zum Abschluss hochverdünnt in den Ausguss schütten 2NaCN+5NaClO+2NaOH>2Na2CO3+N2+5NaCl+H2O NaOCl+Na2SO3>NaCl+Na2SO4 2ClO-+2I-+4H+>Cl2+I2+2H2O
• Inaktivierung von Dimethylsulfat (Schwefelsäureester) unter Rühren vorsichtig in ein alkalisches Medium geben (NaOH, KOH, NH3) anschließend hochverdünnt in den Ausguss schütten (CH3)2SO4+2NaOH>Na2SO4+2CH3OH
• Inaktivierung von Schwermetallionen - Fällung als Sulfide mit Natriumsulfid > Die Sulfide abfiltrieren, waschen und trocknen > anschließend als Feststoffabfall in das entsprechende Gefäß geben > in's ZCL geben Pb2++S2->PbS
• Inaktivierung von Kaliumpermanganat - im Alkalischen mit Natriumdisulfit (Natriumpolysulfit) versetzen > Lösung entfärbt sich, Braunstein fällt aus >> Braunstein abfiltrieren, waschen und trocknen >> Feststoffabfall > ZCL in alk. Lösung entsteht zunächst grünes Manganat (MnO42-): 2MnO4-+SO32-+2OH->2MnO42-+SO42-+H2O in neutraler Lösung entsteht braunes MnO2: MnO42-+SO32-+2H+>MnO2+SO42-+H2O oder: 4MnO4-+3S2O52-+2OH->6SO42-+4MnO2+H2O    
• Inaktivierung von Natrium - in kleinen Stücken in Isopropanol einlegen, rühren, bis alles gelöst ist, über Nacht stehen lassen - vorsichtig unter Rühren so viel Wasser zugeben, bis eine klare Lösung entsteht > Lösung mit verdünnter Salzsäure neutralisieren > kann hochverdünnt in den Ausguss gegeben werden C3H7OH+Na>CH3CH2O-+Na++H2 C3H7O-+H2O>C3H7OH+OH- OH-+HCl>H2O+Cl-
• Inaktivierung von Nitrit - wässrige Lösung (pH 4) mit 10%iger Natriumhypochloritlösung oxidieren > Überschuss an Hypochlorit mit KI-Stärkepapier prüfen! - anschließend über Nacht stehen lassen - mit verdünnter NaOH neutralisieren - abschließend hochverdünnt in den Ausguss schütten NaNO2+NaOCl>NaNO3+NaCl HCl+NaOH>NaCl+H2O 2I-+OCl-+2H+>I2+Cl-+H2O
• Inaktivierung von Quecksilber aus zerbrochenen Thermometern - Assistenten und benachbarte Kommilitonen informieren - Glasreste und verschüttetes Quecksilber aufsammeln - Quecksilberreste mit Mercurisorb-Salz (Kit bei den Assistenten) inaktivieren - nach 15 min. aufkehren, Abfall in das Sammelgefäß überführen - oder mit Schwefelsäure: Hg2++S2->HgS
• Inaktivierung von Carbonsäurechloriden und Carbonsäureanhydriden - unter Rühren langsam in Eiswasser tropfen - mit 15%iger Natronlauge neutralisieren - hochverdünnt in den Ausguss geben R-CO-Cl+H2O>R-COOH+HCl (CH3-CO-O-CO-CH3+H2O>2CH3COOH) HCl+H2O>NaCl+H2O
• Inaktivierung von Schwefelsäure - langsam unter Rühren auf Eiswasser tropfen - mit 15%iger Natronlauge neutralisieren - Lösung hochverdünnt in den Ausguss schütten H2SO4+2NaOH>2NaSO4+2H2O
• Inaktivierung von Thionylchlorid und Sulfurylchlorid - unter Rühren langsam in Eiswasser tropfen - mit 15%iger Natronlauge neutralisieren - Lösung hochverdünnt in den Ausguss geben SOCl2+H2O>H2SO2+Cl2           H2SO2+2NaOH>Na2SO2+2H2O SO2Cl2+H2O>H2SO3+Cl2        H2SO3+2NaOH>Na2SO3+2H2O
• Inaktivierung gebrauchter Trockensalze zur Trocknung organischer Lösungsmittel (z.B. Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Calciumchlorid, Kaliumcarbonat, ...) - saubere Trockensalze mit Filter werden offen in einem Becherglas über Nacht unter dem Abzug stehen gelassen (Lösungsmittel verdampft) - anschließend in den Hausmüll entsorgen - sind die Salze stark verunreinigt, werden sie vorher in einem Filter mit Diethylether durchgespült
• Arbeiten mit dem Rotationsverdampfer - dient dem Entfernen leichtsiedender Lösungsmittel aus Lösungen > gesicherten Rundkolben in Rotation versetzen > gewünschten Druck an der Vakuumpumpe einstellen > Pumpe anschalten > Glashahn zudrehen > abwarten, bis der eingestellte Druck erreicht ist > Rundkolben in das erwärmte Wasserbad eintauchen > Temperatur des Wasserbades vor und nach Benutzung kontrollieren - wenn nach 10-15 min. der Destillation kein Lösungsmittel in den  Auffangkolben übertritt, Assistenten informieren - bei großen Volumina Auffangbehälter öfter leeren - jedes Destillat einzeln entsorgen > falls eine Phasenbildung stattgefunden hat, werden die Phasen zuvor mit einem Scheidetrichter getrennt und anschließend entsorgt - für das Abrotieren werden benötigt: > Korkring > evt. Übergangsstücke > Kolben mit Lösung > HWS-Klemme  
• Dünnschichtchromatographie - allgemeine Grundlagen - physikalisch-chemisches Trennverfahren, das zur Überprüfung der Identität und Reinheit eingesetzt wird - die zu untersuchende Substanz und Vergleichssubstanzen in gelöster Form punktförmig an der Startzone der DC-Platte (aus Kieselgel) auftragen - DC-Platte in eine dicht schließende mit einem geeigneten Elutionsmittel (laut Aushang) gefüllte, gesättigte DC-Kammer stellen - Elutionsmittel wandert durch Kapillarkräfte an der stationären Phase aufwärts - die Trennung von Substanzgemischen erfolgt durch Adsorptions-/Desorptionsvorgänge an der stationären Phase
• Dünnschichtchromatographie - Vorbereitung der DC-Platte - es wird im Praktikum eine handelsübliche, mit Kieselgel beschichtete Alu-Folie verwendet - Platte halbieren (10X20cm), auf erforderliche Breite zurechtschneiden - 1,5 cm von der unversehrten Unterkante mit Bleistift Startlinie einzeichnen - auf Startlinie 3 Punkte mit je 1cm Abstand markieren und mit den Bezeichnungen der aufzutragenden Substanzen versehen - Ziellinie in 1cm Abstand zur Oberkante einzeichnen
• Dünnschichtchromatographie - Auftragen der Substanzen - Substanzen (Flüssigkeiten und Feststoffe) werden in geeignetem Lösungsmittel gelöst - zum auftragen der Lösungen werden Kapillaren benutzt - beim Auftragen darauf achten, dass die Beschichtung der DC-Platte nicht zerkratzt wird - ob die aufgetragene Menge ausreichend ist, erkennt man daran, dass bei Bestrahlung der DC-Platte mit Licht einer Wellenlänge von 245 nm deutlich ein dunkler Fleck zu erkennen ist - erstrebenswert sind Flecken mit geringem Durchmesser > diese werden durch mehrmaliges Tüpfeln und anscließendes Trocknen erhalten
• Dünnschichtchromatographie - Entwicklung - erfolgt in einer dicht schließenden DC-Kammer, die mit 100 ml des geeigneten Fließmittels (laut Aushang) enthält - Kammer von außen mit Zusammensetzung des Fließmittels und dem Namen der eigenen Gruppe beschriften - zur Sättigung der Kammer mit der mobilen Phase wird ein Rundfilter (19 cm) mit dem Fließmittel getränkt und an eine Innenseite der Kammer gelegt > durch die Kammersättigung erhält man eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit des Elutionsmittels und die Trennung wird reproduzierbar > bringt man stattdessen eine DC-Platte in ein offenes Glas einbringt, fließt das Laufmittel mit zunehmendem Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche immer langsamer, die Trennung wird immer schlechter - nach Erreichen der Kammersättigung (10-15 min) wird die Kammer nur kurz zum Einstellen der DC-Folie (Aluminiumseite der DC liegt dabei schräg auf der nicht mit Filterpapier ausgelegten Glaswand) geöffnet und sofort wieder verschlossen - die Startlinie darf nicht in das Fließmittel eintauchen - die Entwicklung wird dann beendet, wenn die Fließmittelfront die Ziellinie erreicht - bei der Entnahme der DC sind Höhe und Verlauf der Fließmittelfront mit einem Bleistift zu kennzeichnen
• Dünnschichtchromatographie - Auswertung - DC-Platte nach der Entnahme aus der DC-Kammer gut unter einem Abzug trocknen - trockene DC-Platte unter einer UV-Lampe bei einer Wellenlänge von 254 nm auswerten - man erkennt dunkle Flecken auf einem hellen Untergrund, die mit einem Bleistift markiert werden > das verwendete Kieselgel enthält einen Fluoreszenz-Indikator, der bei Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 254 nm angeregt wird und grün-gelblich leuchtet > befinden sich Substanzen auf der Kieselgeloberfläche, die UV-Strahlung dieser Wellenlänge absorbieren können (organische Verbindungen mit konjugierten Pi-Elektronen wie Aromaten oder Doppel- und Dreifachbindungen), wird die Fluoreszenz gemindert - die Lage der Substanzflecken wird durch den Rf-Wert (Retentionsfaktor) charakterisiert - Rf-Wert=(Entfernung Mittelpunkt Substanzfleck-Startlinie)/(Entfernung Fließmittelfront-Startlinie) - Rf-Werte liegen definitionsgemäß zwischen 0 und 1 und müssen auf 2 Nachkommastellen angegeben werden - der Rf-Wert ist eine für jede Verbindung charakteristische Größe, die jedoch durch die gewählten Bedingungen beeinflusst wird
• Entsorgung - Grundlagen - Entsorgungsabzug - Entsorgungsgefäß A: zur Aufnahme von nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln (z.B. Diethylether, Ethylacetat, Toluol) und Lösungen - Entsorgungsgefäß B: zur Aufnahme von mit Wasser in jedem beliebigen Verhältnis mischbaren Lösungsmitteln (z.B. Aceton, Ethanol, Isopropanol) und Lösungen - Entsorgungsgefäß Cl lipophil: zur Aufnahme von nicht mit Wasser mischbaren halogenhaltigen Lösungsmitteln (z.B. Chloroform, Dichlormethan) und Lösungen - Entsorgungsgefäß Cl hydrophil: zur Aufnahme von mit Wasser in jedem beliebigen Verhältnis mischbaren halogenhaltigen Lösungsmitteln und Lösungen - Entsorgungsgefäß Schwermetall: zur Aufnahme schwermetallhaltiger Lösungen, am letzten Praktikumstag Schwermetalle als Sulfide fällen, abfiltrieren und trocknen - Feststoffabfälle werden in entsprechenden Feststoffbehältern (graue Eimer) gesammelt - zu jedem Entsorgungsgefäß liegt ein Entsorgungsbuch aus, in das die zu entsorgenden Abfälle mit Namen des Studenten vor der Befüllung einzutragen sind - Filterpapiere und Trockensalze werden mit Diethylether gespült und unter dem Abzug gelagert, bis der Geruch nach Diethylether verflogen ist, länstens bis zum folgenden Labortag - die Filterpapiere können anschließend in den Hausmüll gegeben werden - Inaktivierung und Entsorgung reaktiver Reststoffe laut Vorschrift - Abgabe im ZCL: volle Entsorgungsgefäße A, B, Cl und Feststoff werden vom Saaldienst im ZCL abgegeben > Entsorgungsgefäße max. zu 90% füllen > sauber halten (müssen ohne Risiko angefasst werden können) > vor Abgabe ordnungsgemäße Beschriftung überprüfen > Entsorgungsgefäße dürfen keine Niederschläge und Phasentrennungen enthalten > pH muss 5-8 sein (Neutralisierung mit HCl/NaOH, CH3COOH/Triethylamin) >> Begleitschein in zweifacher Ausführung erforderlich
• Extraktion mittels Scheidetrichter - Grundlagen - physikalisches Trennverfahren - Grundlage der Extraktion ist der Nernst'sche Verteilungssatz - man extrahiert gelöste Stoffe aus einer von zwei nicht miteinander mischbaren Phasen - unterschiedliche Löslichkeit von Stoffen (flüssig oder fest) in unterschiedlichen Lösungsmitteln kann zur Produktisolierung, zur Trennung von Stoffgemischen und zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Reaktionsansatz genutzt werden - Einsatz im Praktikum bei der Aufarbeitung von Reaktionsansätzen und wird durch Ausschütteln in Scheidetrichtern durchgeführt
• Extraktion mittels Scheidetrichter - Durchführung - Stativring unter Abzug zur Größe des Scheidetrichters passend anbringen - Scheidetrichter bei verschlossenem Hahn mit Reaktionsansatz und Extraktionsmittel befüllen - das Reaktionsgefäß wird mit dem Extraktionsmittel gespült > Spüllösung ebenfalls in den Scheidetrichter geben - Scheidetrichter max. zu 2/3 füllen - Scheidetrichter mit Stopfen verschließen - Scheidetrichter gut zuhalten und umdrehen - Hahn zeigt nach oben, Scheidetrichter wird kurz gelüftet - Hahn schließen, 2mal vorsichtig schütteln, erneut lüften (s.o.) - wiederholen, bis Normaldruck im Scheidetrichter herrscht (zischt nicht mehr beim Öffnen des Hahns) - Hahn schräg nach oben halten, 20-30 s kräftig schütteln - Scheidetrichter in den Stativring hängen, Trennung der Phasen abwarten - Stopfen entfernen, Hahn öffnen zum Entnehmen der unteren Phase - obere Phase durch obere Öffnung ausgießen - um eine vollständige Extraktion zu gewährleisten wird das Ausschütteln i.d.R. 3mal mit frischem Extraktionsmittel wiederholt, wobei das Extraktionsmittel immer wieder abgelassen wird - die erhaltenen Phasen werden nach Abschluss des Schüttelvorgangs getrennt voneinander vereinigt und entsprechend gekennzeichnet - die organische Phase kann noch Wasser enthalten, muss vor der weiteren Verwendung getrocknet werden - die zu trocknenden Lösungen werden in einen entsprechend großen Jodzahlkolben überführt > Rührfisch hinzugeben und auf Magnetrührer stellen > geeignetes Trockenmittel unter Rühren spatelweise hinzugeben bis es aussieht wie in einer Schneekugel (Trocknungsmittel klumpt nicht mehr) > in einen tarierten Rundkolben filtern >> Filter unter Abzug abdampfen lassen, über Hausmüll entsorgen
• Extraktion mittels Scheidetrichter - Hinweise - unter Abzug durchführen (Lösemitteldämpfe) - Hahn niemals auf Personen richten - Hahn am Scheidetrichter immer gut fetten, damit er sich gut drehen lässt und dicht schließt - Scheidetrichter maximal zu 2/3 füllen - entsprechend großes Glasgefäß unter den Scheidtrichter stellen, um Verluste durch z.B. undichte Hähne zu vermeiden - das Trocknungsmittel adsorbiert möglicherweise das Syntheseprodukt > um Ausbeuteverluste zu minimieren, Filterkuchen gut mit dem entsprechenden Lösungsmittel spülen
• Brandklassen A: feste Stoffe, die glutbildend verbrennen (Papier, Holz, Textilien) B: flüssige oder flüssig werdende Stoffe (Benzin, Kunststoffe, Wachs, LM, ...) C: brennbare Gase (Erdgas, Wasserstoff, ..) D: brennbare Metalle (Kalium, Natrium, Magnesium, Aluminium, ..)
• Löschmittel im Praktikum CO2-Löscher: (B-Löscher), wenn möglich immer vorzugsweise verwenden (hinterlässt keine Spuren), zu finden an Säulen mit Notduschen sowie an jeder Arbeitsbank in jedem Praktikumsraum ABC-Pulver: breites Anwendungsspektrum, starke Verschmutzung, zu finden am Ausgang zu den Verbindungsgängen und in den Verbindungsgängen (Symbole) Metalllöscher, D-Löscher: leicht schmelzend zum Abdecken von Metallbränden, nicht vorhanden in Praktikumsräumen, d.h. kein Arbeiten mit Metallen wie Natrium erlaubt Notdusche: zum Löschen brennender Personen/Kleidung
• Grundlagen IR-Spektroskopie - beruht auf der Eigenschaft von Molekülen, infrarote Strahlung zu absorbieren und die Strahlungsenergie in Molekülschwingungen umzuwandeln - das Hooke'sche Gesetz lässt sich näherungsweise auf dieses Phänomen anwenden - eine chemische Bindung kann im Modell als Feder betrachtet werden, die zwei Körper/Atome miteinander verbindet - die Federkonstante entspricht der Bindungsstärke - je stärker eine Bindung, desto mehr Energie, d.h. eine höhere Strahlungsfrequenz bzw. Wellenzahl (Kehrwert der Wellenlänge) ist notwendig, um die Schwingung anzuregen - bei der IR-Spektroskopie wird Strahlung in einem Wellenzahlbereich von 400-4000 cm-1 verwendet - IR-Spektroskopie besteht vereinfacht aus einer Strahlungsquelle, einem Probenhalter und einem Detektor, der die Strahlungsintensität nach Probendurchgang misst - im IR-Zentrum wird die Durchlässigkeit (Transmission) der Probe gegen die Wellenzahl aufgetragen - es gibt verschiedene Arten von Normalschwingung, je größer das Molekülgerüst, desto mehr Schwingungsmöglichkeiten sind vorhanden - Valenzschwingung oder Streckschwingung bedeutet, dass die Schwingung eine Stauchung und Streckung der Atombindung bewirkt, die Atome ändern dabei ihren Abstand - bei Deformationsschwingungen ändert sich nicht die Bindungslänge, sondern der Bindungswinkel - nur Schwingungen, bei denen sich das Dipolmoment ändert, lassen sich durch IR-Strahlung zur Schwingung anregen - mit Hilfe der IR-Strahlung lassen sich funktionelle Gruppen bestimmen, da sie charakteristische Schwingungen in bestimmten Bereichen des IR-Zentrums zeigen - bspw.: C=O-Valenzschwingungen von Carbonylverbindungen im Bereich von 1700-1900cm-1, OH-Valenzschwingungen im Bereich von 3100-3600cm-1, unterhalb von 1500cm-1 treten vor allem Gerüstschwingungen auf, durch die das Molekül als Ganzes charakterisiert wird - dieser Bereich des Spektrums wird als "fingerprint"-Bereich bezeichnet, er enthält oft sehr viele Banden, die nicht mehr einzelnen Schwingungen zugeordent werden können - im Praktikum wird die IR-Spektroskopie zur Reaktionskontrolle bei Synthese 5 (Paracetamol) eingesetzt
• Grundlagen der Mikrowellensynthese - zuerst Nachrichtentechnik, Haushalt, später Labor - mikrowellenunterstützte Synthesen laufen im Allgemeinen schneller ab und ergeben höhere Ausbeuten als vergleichbare konventionelle Synthesen - Vorteil: Gemisch erhitzt sich von innen - Nachteile anderer Synthesen: spätere Erwärmung (erst Platte, dann Kolben), ungleichmäßige Wärmeverteilung - Mikrowellen besitzen einen Frequenzbereich von 300MHz-300GHz, was einer Wellenlänge von 1m-1mm entspricht > bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort und bestehen aus zueinander senkrecht angeordneten, elektrischen und magnetischen oszillierenden Feldern > hauptsächlich das elektrische Feld ist für die Energie- bzw. Wärmeübertragung verantwortlich - Bewegung von Dipolmolekülen oder Ionenbewegung - für eine chemische Reaktion muss eine Energiebarriere (Aktivierungsenergie) überwunden werden > geht in Mikrowellen besser, Mikrowellenenergie liegt im ns-Bereich, das Molekül braucht mikrosekunden-Bereich, um Energie wieder abzugeben: dauerhaft angeregter Zustand >> "lokale Überhitzung"=das Molekül besitzt viel mehr Energie als das umgebende Reaktionsgemisch - das wichtigste, aber nicht das einzige Kriterium zur Beurteilung der Stärke der Wechselwirkung ist das Dipolmoment > je polarer ein Molekül, desto stärker ist die Anregung und damit die Erwärmung - gut absorbierende Lösungsmittel sind z.B.: Methanol, Ethanol, Nitrobenzen und Ethylenglykol - mittelmäßig absorbierende Lösungsmittel sind z.B.: Wasser, Aceton, Essigsäure und Acetonitril - schlecht absorbierende Lösungsmittel sind z.B.: Dichlormethan, Chloroform, Ether, Ethylacetat, Toluen und Hexan
• Schmelzpunktbestimmung - Reinstoffe exakter Schmelzpunkt - Verunreinigung="unscharfer Schmelzpunkt" - Anfang und Ende der Schmelzung notieren, Ende der Schmelzung in Protokoll eintragen
• Exsikkator luftsicht abschließbares Gefäß, dient der schonenden Trocknung von Feststoffen unter vermindertem Druck die Lösungsmittel werden von im Exsikkator befindlichen Trocknungsmitteln aufgenommen
• Aminosäuren - Einteilung und Struktur - Klasse organischer Verbindungen mit mind. einer Carboxyl (-COOH) und einer Aminogruppe (-NH2) > Aminocarbonsäuren - Stellung der Amino- zur Carboxylgruppe teilt die Klasse der Aminosäuren (AS) in Gruppen auf (α-, β-, γ-, δ-, ε-Aminosäuren) - größte Bedeutung besitzen α-Aminosäuren (> Bausteine der Proteine) - β-, γ-, δ-, ε-Aminosäuren kommen zwar nicht in Proteinen vor, sind jedoch wichtige Botenstoffe oder spielen eine Rolle im Stoffwechsel - zur Darstellung gibt es 2 Schreibweisen: Fischer-Projektion (analog den Kohlenhydraten), räumliche Darstellung - bei allen proteinogenen Aminosäuren steht die NH2-Gruppe in der Fischer-Projektion links > L-Konfiguration - nach Cahn, Ingold und Prelog (CIP-) besitzen fast alle Aminosäuren S-Konfiguration, Ausnahme: Cystein (S hat höhere Priorität als O) - liegen in wässriger Lösung als Zwitterion (Betain) vor - Nettoladung der Aminosäure hängt vom pH-Wert ab, wobei sie bei einem bestimmten pH-Wert gleich null wird > isoelektrischer Punkt (I.P.) - I.P. = 1/2(pKs1+pKs2) - Einteilung der proteinogenen Aminosäuren nach den Eigenschaften ihrer Reste möglich: > aliphatische/aromatische Aminosäuren > polare/unpolare Aminosäuren > neutrale/basische/saure Aminosäuren
• proteinogene Aminosäuren - Aminosäuren, die die Bausteine der Proteine sind (bisher 23) - alles α-Aminosäuren - bis auf Glycin alle proteinogenen Aminosäuren chiral (α-C-Atom = Asymmetriezentrum) > 2 Enantiomere, nur L-Aminosäuren proteinogen nicht proteinogene Aminosäuren: - bislang über 250 natürliche bekannt - synthetisch erzeugte Aminosäure
• essentielle Aminosäuren - AS, die der menschliche Körper nicht synthetisieren kann (Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val) > Zufuhr durch die Nahrung notwendig - manche AS können nur im gesunden Zustand bzw. erst ab einer gewissen Reife der Zelle gebildet werden, z.B. His und Arg sind für den gesunden erwachsenen Menschen nicht, für Heranwachsende bzw. kranke Menschen essentiell
• kanonische Aminosäuren 20 Standartaminosäuren, welche in Form von Codons in der DNA gespeichert sind Proteinogene, aber nicht kanonische Aminosäuren: Selenocystein, Pyrrolysin, Selenomethionin
• Aminosäuren - Gewinnung und Synthese - Strecker-Synthese > Bildung der Aminosäuren in racemischer Form - Aminierung von α-Halogencarbonsäuren > α-Bromcarbonsäuren zugänglich durch Hell-Vollhard-Zelinsky-Reaktion > Überschuss an Ammoniak notwendig, da Aminogruppe der gebildeten Aminosäure nucleophiler ist al eingesetzter Ammoniak und daher ebenfalls mit Bromcarbonsäure reagieren kann > Bildung der AS in racemischer Form - Gabriel-Synthese > Problem der Mehrfachalkylierung wird durch Verwendung von Kaliumphthalimid umgangen > Bildung der AS in racemischer Form - Erlenmeyer'sche Azlactonsynthese > Bildung der AS in racemischer Form (außer bei enantioselektiver Hydrierung)
• Aminosäuren - Gewinnung und Synthese - Trennung derAminosäure-Racemate in die optischen Antipoden (Enantiomere) 3 wesentliche Verfahren - Trennung durch fraktionierte Kristallisation (physikalisches Verfahren) - Umwandlung von Aminosäurederivaten mit Hilfe von Enzymen, wobei diese nur eine enantiomere Form erkennen und umsetzen und das andere Enantiomer unverändert zurückbleibt (biologisches Verfahren) - Kombination einer racemischen Säure mit einer optisch aktiven ´Base > es entstehen Salze, z.b. D-Aminosäure-L-Base und L-Amino-D-Base, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Löslichkeit getrennt werden können (chemisch-physikalisches Verfahren)
• Analytik organischer Verbindungen - Analyse einer unbekannten Substanz - Vorproben - Nachweis funktioneller Gruppen - Derivatisierungen Analyse von Substanzgemischen: Trennungsgänge
• Analytik - Vorproben - organoleptische Prüfung: Aussehen (Geruch, Geschmack) - Bestimmung physikalischer Konstanten (Schmelz- und Siedepunkte, Brechungsindex, ..) - Lassaigne-Aufschluss: Überführung des organisch gebundenen Stickstoffs und Schwefels sowie der organisch gebundenen Halogene in ionischer Form > Stickstoff: Nachweis als Berliner Blau > Schwefel: Nachweis als Bleisulfid > Halogene: Nachweis als Silberhalogenide - Löslichkeit: > Wasser: niedere Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Amine (pH-Wert) > Ethanol: Alkohole, Phenole, höhere Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Amine, Carbonsäureester > Natriumhydrogencarbonat-Lösung: Carbons- und Sulfonsäuren unter CO2-Entwicklung - NaOH-Lösung: Phenole, Carbon- und Sulfonsäuren - Salzsäure: Amine
• Nachweis ungesättigter Verbindungen - Br2/CHCl3 > elektrophile Bromaddition zum trans-Addukt unter sofortiger Entfärbung der Brom-Lösung > elektrophile Substitutionen am Aromaten verlaufen unter HBr-Bildung (Lackmuspapier) > Entsorgung: Natriumthiosulfat, Cl-Kanne - KMnO4/H2O oder KMnO4/Aceton > Oxidation zum Diol unter Entfärbung und Braunsteinbildung > falsch positiv: oxidierbare Stoffe  
• Nachweis aromatischer Verbindungen - Fluoreszenzlöschung bei 254nm - AlCl3/CHCl3, Bildung eines farbigen Charge-Transfer-Komplexes
• Nachweis von Aldehyden und Ketonen - 2,4-Dinitrophenylhydrazin > Addition und Kondensation zum 2,4-Dinitrophenylhydrazon > Entsorgung: Aceton, Kanne A - Tollens Reagenz > Oxidation von Aldehyden zu Carbonsäuren unter Bildung von elementarem Silber > Entsorgung: HNO3, Schwermetallabfälle - Fehlings Reagenz > Oxidation von Aldehyden zu Carbonsäuren unter Reduktion von Kupfersulfat zu Kupfer(I)oxid
• Nachweise Alkohole, Phenole und Enole - Cer(IV)ammoniumnitrat > Ausbildung farbiger Komplexe, Alkohole rot, Phenole/Enole grün-braun (Unterscheidung mit Eisen(III)chlorid: Phenole violett, Enole rot-blau) > Entsorgung: Schwermetallabfälle - Lukas Reagenz > nucleophile Substitution von Alkoholen mit Zinkchlorid und Salzsäure R-OH + HCl >(ZnCl2)> R-Cl + H2O > tert. Alkohole reagieren sofort, sek. langsam, tert. gar nicht
• Nachweis alkalisch verseifbarer Gruppen - Rojahn-Probe: Hydrolyse unter Verbrauch von Hydroxidionen, Farbumschlag des Indikators Phenolphthalein von violett nach farblos - Hydroxamat-Reaktion: Hydroxylaminolyse zu Hydroxamsäure und anschleißende Komplexbildung mit Eisen(III)chlorid
• Nachweise Amine - Lassaigne-Aufschluss - Pikrate (Derivatisierungen) - Isonitril-Probe - Diazotierung und Azokupplung
• Derivatisierungen Aldehyde und Ketone: - Darstellung der 2,4-Dinitrophenylhydrazone - Darstellung der Semicarbazone Alkohole und Phenole - Darstellung der 3,5-Dinitrobenzoate - Darstellung der urethane Amine: - Darstellung der Thioharnstoffe - Darstellung der Pikrate - Darstellung der p-Toluensulfonamide (siehe Trennungsgang) Carbonsäuren: - Darstellung von carbonsäureamiden
• Analytik - Trennungsgänge Hinsberg-Trennungsgang: Umsetzung eines Amin-Gemisches mit p-Toluolsulfonsäurechlorid, Umsetzung der Sulfonamide mit Natriumethanolat-Lösung pH-Trennungsgang: - Trennung eines Gemisches von Substanzen unterschiedlicher Acidität bzw. Basizität durch pH-Wert-abhängige Salzbildung (pKs/pKB-Werte) und Extraktion
• AdE (elektrophile Addition)- Regioselektivität Addition von Halogenwasserstoffsäuren an Alkene - Regioselektivität nach Markownikow bei unsymmetrischen Alkenen - zweistufig, nicht stereoselektiv - Stabilitätsreihe von Carbeniumionen - CAVE: Umlagerungen Addition von Halogenwasserstoffsäuren an 1,3-Diene - Regioselektivität - kinetisch kontrolliert, Markownikow-Produkt - thermodynamisch kontrolliert, Anti-Markownikow-orientiert
• Addition von Elektrophilen Regioselektivität: - Addition von Halogenwasserstoffsäuren an Alkene - Addition von Halogenwasserstoffsäuren an 1,3-Diene - säurekatalysierte Anlagerung von Wasser Stereoselektivität/Stereospezifität - Addition von Halogenen - Oxymercurierung - Hydroborierung - Epoxidierung - Bis-Hydroxylierungen 1,3-dipolare Cycloaddition - Ozonierung
• Addition von Halogenen Nachweisreaktion von C=C-Bindungen - zweistufige Reaktion (über Bromonium-Ion) - Reaktion verläuft stereoselektiv und stereospezifisch (anti-Addition) - CAVE: Anwesenheit anderer Nucleophile - Fluor i.d.R. zu reaktiv, Addition von Iod aus sterischen Gründen erschwert
• Oxymercurierung Nach der Dissoziation von Quecksilberacetat kommt es zu einer stereospezifischen (Markownikow-Orientierung), konzertierten (gleichzeitig Bindungsbruch und -bildung) anti-Addition
• Hydroborierung - Addition von Boranen an C=C, C=O, C=N - Reaktion verläuft stereoselektiv und stereospezifisch > anti-Markownikow-syn-Addition (regiochemische alternative zur Oxymercurierung) - Trialkylborane wichtig für die Synthese von Alkoholen

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