Post on 26-Dec-2019
transcript
Hardcover 275 x 195 (+ 17 mm Beschnitt umlaufend)
25. AuflAge
Schirmeister / Schmuck / Wich Beyer / Walter – Organische Chemie
Beyer / Walter
Organische Chemie
Schirmeister
Schmuck
Wich
Kohlenstoff & Co.
Die Anzahl der bekannten organisch-chemischen Verbindungen hat mittlerweile die 100-Millionen-Grenze überschritten. Dennoch lässt sich diese enorme Menge in wenigen Stoffklassen mit sehr ähnlichen Eigenschaften zusammenfassen. Die funktionellen Gruppen selbst komplexester Moleküle sind oft gleich, und die Betrachtung der Reaktions- prinzipien lässt schnell erkennen, dass sich vieles wiederholt, nur in anderer Form. Wer also die grundlegenden Abläufe bei organisch-chemischen Reaktionen verstanden hat, bekommt die Verbindungen schnell in den Griff. Mit einem guten Überblick fällt das Lernen dann gar nicht mehr so schwer.
Dabei hilft der „Beyer / Walter“.
Im siebten Jahrzehnt seines Bestehens erscheint das traditionsreichste und – mit einer Viertelmillion verkaufter Exemplare – erfolgreichste deutsche Lehrbuch der Organischen Chemie nun mit völlig neuem didaktischem Konzept und in vierfarbiger, moderner Aufmachung.
Sie erfahren alles Wichtige über ■ Struktur & Eigenschaften ■ Gewinnung & Synthese ■ Reaktionen & Anwendungen
von weit über 10.000 ausgewählten aliphatischen, aromatischen, carbocyclischen und heterocyclischen Verbindungen sowie Naturstoffen in 35 organisch-chemischen Stoffklassen.
Die Autoren legen besonderen Wert auf das Vorkommen in der Natur und die pharma- zeutische und industrielle Anwendung.
Durch konsequenten Verzicht auf zu detaillierte Reaktionsmechanismen behalten Sie freie Sicht auf das Wesentliche und erkennen die Zusammenhänge.
Sie werden sehen – Organische Chemie ist spannend und macht Spaß!
Beyer / Walter
Organische Chemie
Schirmeister / Schmuck / Wich
64 mm
ISBN 978-3-7776-1673-5
Mit Taschenfalter
www.hirzel.de
Gruppen
▶
Periodensystem
derElem
ente
Beyer/Walter·OrganischeChem
ie
–259,34
-252,87 H
Wasserstoff
-272,2
-268,93
He
Helium
Lanthanoide
Actinoide
1,00794
1s1
−1,0,1
0,000(1)
2,10
0,0899
1 6,941
[He]2s
1
1 −3,040(1)
0,98
0,534
3
9,012182
[He]2s
2
2 −1,847(2)
1,57
1,848
4
22,989768
[Ne]3s
1
1 −2,714(1)
0,93
0,968
11
649,50
1090
Mg
Magnesium
24,3050
[Ne]3s
2
2 −2,372(2)
1,31
1,738
12
39,0983
[Ar]4s
1
1 −2,931(1)
0,82
0,856
19
842
1484 Ca
Calcium
40,078
[Ar]4s
2
(1),2
−2,868(2)
1,00
1,55
20
39,31
688
RbRubidium
85,4678
[Kr]5s
1
1 −2,98
(1)
0,82
1,532
37
777
1382 Sr
Strontium
87,62
[Kr]5s
2
2 −2,899(2)
0,95
2,63
38
28,44
671
CsCaesium
132,90543
[Xe]6s
1
1 −3,026(1)
0,79
1,90
55
727
1897
BaBarium
137,327
[Xe]6s
2
2 −2,912(2)
0,89
3,62
56
27,0
677
FrFrancium
223,0197
[Rn]7s
1
1 −2,92
(1)
0,70
87
700
1737
RaRadium
226,0254
[Rn]7s
2
2 −2,916(2)
0,90
5,50
88
1541
2830 Sc
Scandium
44,955910
[Ar]3d
14s
2
3 −2,077(3)
1,36
2,985
21
1526
3336 Y
Yttrium
88,90585
[Kr]4d
15s
2
3 −2,372(3)
1,22
4,472
39
1668
3287 Ti
Titan
47,867
[Ar]3d
24s
2
2,3,4
−1,63
(2)
1,54
4,50
22
1855
4409 Zr
Zirconium
91,224
[Kr]4d
25s
2
4,2
−1,553(4)
1,33
6,501
40
2233
4603 Hf
Hafnium
178,49
[Xe]4f
145d
26s
2
4 −1,505(4)
1,30
13,28
72
RfRutherfordium
261,1087
[Rn]5f
146d
27s
2
104
La–Lu
57bis71
Ac–Lr
89bis103
1910
3407 V
Vanadium
50,9415
[Ar]3d
34s
2
2,3,4,5
–1,175(2)
1,63
6,11
23
2477
4744
Nb
Niob
92,90638
[Kr]4d
45s
1
3,5
−1,099(3)
1,60
8,57
41
3017
5458 Ta
Tantal
180,9479
[Xe]4f
145d
36s
2
3,5
−0,750(5)
1,50
16,65
73
Db
Dubnium
262,1138
[Rn]5f
146d
37s
2
105
1907
2671 Cr
Chrom
51,9961
[Ar]3d
54s
1
2,3,6
–0,744(3)
1,66
7,14
24
2623
4639
Mo
Molybdän
95,94
[Kr]4d
55s
1
2,3,4,5,6
−0,200(3)
2,16
10,28
42
3422
5555 W
Wolfram
183,84
[Xe]4f
145d
46s
2
0,2,3,4,5,6
−1,074(4)
2,36
19,26
74
SgSeaborgium
263,1182
[Rn]5f
146d
47s
2
106
1246
2061
Mn
Mangan
54,938049
[Ar]3d
54s
2
–1,0,1,2,3,4,6,7
−1,185(2)
1,55
7,43
25
2157
4265 Tc
Technetium
98,9072
[Kr]4d
65s
1
7 +0,272(4)
1,90
11,49
43
3186
5596
ReRhenium
186,207
[Xe]4f
145d
56s
2
–1,2,4,6,7
−0,251(4)
1,90
21,03
75
BhBohrium
262,1229
[Rn]5f
146d
57s
2
107
1538
2861 Fe Eisen
55,845
[Ar]3d
64s
2
2,3,6
−0,447(2)
1,83
7,874
26
2334
4150
RuRuthenium
101,07
[Kr]4d
75s
1
–2,0,2,3,4,6,8
+0,455(2)
2,20
12,37
44
ca.3130
ca.5000 Os
Osmium
190,23
[Xe]4f
145d
66s
2
−2,0,2,3,4,6,8
+0,85
(8)
2,20
22,59
76
Hs
Hassium
265
[Rn]5f
146d
67s
2
108
1495
2927 Co
Cobalt
58,93320
[Ar]3d
74s
2
–1,0,2,3
−0,277(2)
1,88
8,90
27
1964
3695
RhRhodium
102,90550
[Kr]4d
85s
1
0,1,2,3,4,5
+0,758(3)
2,28
12,38
45
2466
4428 Ir
Iridium
192,217
[Xe]4f
145d
76s
2
−1,0,1,2,3,4,6
+1,156(3)
2,20
22,56
77
Mt
Meitnerium
268
[Rn]5f
146d
77s
2
109
1455
2913 Ni
Nickel
58,6934
[Ar]3d
84s
2
2,3
−0,257(2)
1,91
8,908
28
1554,9
2963
PdPalladium
106,42
[Kr]4d
105s
0
0,2,4
+0,951(2)
2,20
11,99
46 195,084
[Xe]4f
145d
96s
1
2,4
+1,118(2)
2,28
21,45
78
Ds
Darm
stadtium
281
[Rn]5f
146d
97s
1
110
1084,62
2962 Cu
Kupfer
63,546
[Ar]3d
104s
1
1,2
+0,3419
(2)
1,90
8,92
29
961,78
2162
Ag Silber
107,8682
[Kr]4d
105s
1
1,2,3
+0,7996
(1)
1,93
10,49
47
1064,18
2856
Au Gold
1768,4
3825 Pt
Platin
196,96654
[Xe]4f
145d
106s
1
−1,0,1,2,3,5
+1,498(3)
2,54
19,32
79
RgRöntgenium
280
[Rn]5f
146d
107s
1
111
419,53 907
Zn Zink
65,39
[Ar]3d
104s
2
2 −0,7618
(2)
1,65
7,14
30
321,07 767
CdCadm
ium
112,411
[Kr]4d
105s
2
2 −0,4030
(2)
1,69
8,65
48
−38,84
356,73
Hg
Quecksilber
200,59
[Xe]4f
145d
106s
2
1,2,4
+0,8535
(2)
2,00
13,5459
80
CnCopernicium
277
[Rn]5f
146d
107s
2
112
29,77
2204
Ga
Gallium
69,723
[Ar]3d
104s
24p
1
(–1),(–2),3
−0,549(3)
1,81
5,904
31
156,5985
2072 In
Indium
114,818
[Kr]4d
105s
25p
1
1,2,3
−0,3382
(3)
1,78
7,31
49
304
1473 Tl
Thallium
204,3833
[Xe]4f
145d
106s
26p
1
1,3
−0,3363
(1)
1,62
11,85
81
Uut
Ununtrium
287
[Rn]5f
146d
107s
2 7p1
113
938,25
2833
Ge
Germanium
72,61
[Ar]3d
104s
24p
2
2,4
-0,150
(4)
2,01
5,323
32
231,93
6202 Sn Zinn
118,710
[Kr]4d
105s
25p
2
2,4
−0,1375
(2)
1,96
7,265
50
327,5
1749
Pb Blei
207,20
[Xe]4f
145d
106s
26p
2
2,4
−0,1262
(2)
2,33
11,342
82
FlFlerovium
289
[Rn]5f
146d
107s
2 7p2
114
817(36bar)
603(Subl.)
As Arsen
74,92159
[Ar]3d
104s
24p
3
−3,3,5
+0,560(3)
2,18
5,72
33
630,63
1587 Sb
Antimon
121,757
[Kr]4d
105s
25p
3
−3,3,5
+0,152(3)
2,05
6,697
51
271,4
1564 Bi
Bism
ut
208,98037
[Xe]4f
145d
106s
26p
3
3,5
+0,317(3)
2,02
9,78
83
Uup
Ununpentium
288
[Rn]5f
146d
107s
27p
3
115
220,5
684,9
Se Selen
78,96
[Ar]3d
104s
24p
4
–2,4,6
−0,924(2)
2,55
4,819
34
449,51 988
Te Tellur
127,60
[Kr]4d
105s
25p
4
−2,4,6
−1,143(2)
2,10
6,24
52
254
962
PoPolonium
209,982
[Xe]4f
145d
106s
26p
4
(−2),2,4,6
+0,37
(2)
2,00
9,196
84
LvLiverm
orium
293
[Rn]5f
146d
107s
27p
4
116
−7,25
58,8 Br Br
om
79,904
[Ar]3d
104s
24p
5
–1,1,3,5,7
+1,065(1)
2,96
3,12
35
113,60
184,35 IIod
126,90447
[Kr]4d
105s
25p
5
–1,1,3,5,7
+0,536(2)
2,66
4,94
53
302
At Astat
209,9871
[Xe]4f
145d
106s
26p
5
–1,1,3,5,7
2,20
85
Uus
Ununseptium
292
[Rn]5f
146d
107s
27p
5
117
920
3464 La
Lanthan
138,9055
[Xe]5d
16s
2
3 −2,38
(3)
1,10
6,17
57
798
3364 Ce Cer
140,115
[Xe]4f
26s
2
3,4
−2,38
(3)
1,12
6,773
58
935
3290 Pr
Praseodym
140,90765
[Xe]4f
36s
2
3,4
−2,35
(3)
1,13
6,475
59
1024
3100
Nd
Neodym
144,24
[Xe]4f
46s
2
3,4
−2,431(3)
1,14
7,003
60
1100
3000
PmProm
ethium
144,9127
[Xe]4f
56s
2
3 −2,29
(3)
7,220
61
1072
1803
SmSamarium
150,36
[Xe]4f
66s
2
2,3
–2,30
(3)
1,17
7,536
62
826
1527
EuEuropium
151,965
[Xe]4f
76s
2
2,3
–2,407(3)
5,245
63
1312
3250
Gd
Gadolinium
157,25
[Xe]4f
75d
16s
2
2,3
–2,29
(3)
1,20
7,886
64
1356
3230 Tb
Terbium
158,92534
[Xe]4f
96s
2
3,4
–2,30
(3)
8,253
65
1407
2567 Dy
Dysprosium
162,50
[Xe]4f
106s
2
3 −2,29
(3)
1,22
8,559
66
1461
2720
Ho
Holmium
164,93032
[Xe]4f
116s
2
3 −2,33
(3)
1,23
8,78
67
1529
2868 Er
Erbium
167,26
[Xe]4f
126s
2
3 −2,31
(3)
1,24
9,045
68
1545
1950
TmThulium
168,93421
[Xe]4f
136s
2
2,3,4
−2,31
(3)
1,25
9,318
69
824
1196
YbYtterbium
173,04
[Xe]4f
146s
2
2,3
−2,22
(3)
6,973
70
1652
3402 Lu
Lutetium
174,967
[Xe]4f
145d
16s
2
3 −2,30
(3)
1,27
9,84
71
1050
3300 Ac
Actinium
227,0278
[Rn]6d
17s
2
3 −2,13
(3)
1,10
10,07
89
1750
4788 Th
Thorium
232,0381
[Rn]6d
27s
2
4 –1,899(4)
1,30
11,724
90
1568
PaProtactinium
231,03588
[Rn]5f
26d
17s
2
4,5
–1,49
(3)
1,50
15,37
91
1135
4131 U
Uran
238,0289
[Rn]5f
36d
17s
2
3,4,5,6
−1,798(3)
1,38
19,16
92
639
3902
Np
Neptunium
237,0482
[Rn]5f
46d
17s
2
3,4,5,6
−1,856(3)
1,36
20,45
93
639,4
3230
PuPlutonium
244,0642
[Rn]5f
67s
2
3,4,5,6
−2,031(3)
1,28
19,816
94
1176
2607
AmAm
ericium
243,06138
[Rn]5f
77s
2
2,3,4,5,6
−2,070(3)
1,30
13,67
95
1340
3110
Cm Curium
247,0703
[Rn]5f
76d
17s
2
(2),3,4
−2,060(3)
1,30
13,51
96
986
BkBerkelium
247,0703
[Rn]5f
86d
17s
2
3,4
−1,970(3)
1,30
14,78
97
900 Cf
Californium
251,0796
[Rn]5f
107s
2
3,4
−2,010(3)
1,30
15,1
98
860
996
EsEinsteinium
252,0829
[Rn]5f
117s
2
2,3,(4)
–1,98
(3)
8,84
99Fm
Ferm
ium
257,0915
[Rn]5f
127s
2
2,3
−1,950(3)
100
Md
Mendelevium
258,0986
[Rn]5f
137s
2
2,3
–1,660(3)
101
No
Nobelium
259,1009
[Rn]5f
147s
2
2,3
–1,780(3)
102
LrLawrencium
260,1053
[Rn]5f
146d
17s
2
3 –2,060(3)
103
−157,36
−153,22 Kr
Krypton
83,798
[Ar]3d
104s
24p
6
2 3,00
3,7491
36
−111,7
−108,0
XeXenon
131,293
[Kr]4d
105s
25p
6
2,4,6
2,60
5,8982
54
−71,0
−61,8
Rn Radon
222,0176
[Xe]4f
145d
106s
26p
6
2 9,73
86
26,981539
[Ne]3s
23p
1
3 −1,662(3)
1,61
2,70
13
3642
(Subl.) C
Kohlenstoff
12,011
[He]2s
22p
2
−4,2,4
2,55
3,51
6
10,811
[He]2s
22p
1
3 2,04
2,460
5
28,0855
[Ne]3s
23p
2
−4,(2),4
1,90
2,336
14
14,00674
[He]2s
22p
3
−3,1,2,3,4,5
3,04
1,25
7 30,973762
[Ne]3s
23p
3
–3,1,3,5
2,19
1,82
15
15,9994
[He]2s
22p
4
−2,−1
+1,229(4)
3,44
1,429
8
115,21
444,62 S
Schwefel
32,066
[Ne]3s
23p
4
–1,–2,2,4,6
−0,48
(2)
2,58
2,07
16
18,998403
[He]2s
22p
5
−1+2,87
(1)
4,00
1,6965
9 35,4527
[Ne]3s
23p
5
–1,1,3,5,7
+1,358(1)
3,16
2,90
17
−248,59
−246,08
Ne
Neon
20,1797
[He]2s
22p
6
0,90
10
−189,3
−185,8
ArArgon
39,948
[Ne]3s
23p
6
1,784
18
Uuo
Ununoctium
294
[Rn]5f
146d
107s
2 7p6
118
4,002602
1s2
2,20
0,1785
2
180,54
1342 Li
Lithium
1287
2471
BeBeryllium
2075
3927 B Bor
−210,01
−195,81 N
Stickstoff
−218,79
−182,95 O
Sauerstoff
−219,62
−188,12 F
Fluor
97,80
883
Na
Natrium
660,32
2519 Al
Alum
inium
1410
2355 Si
Silicium
44,1
281 P
Phosphor
−101,50
−34,04 Cl
Chlor
63,38
759 K
Kalium
◀Perioden
35,4527
[Ne]3s
23p
5
–1,1,3,5,7
+1,358(1)
3,16
2,90
17
−101,50
−34,04 Cl
Chlor
Elem
entsym
bol
LifesteElem
ente
Brflüssige
Elem
ente(20°C)
ClgasförmigeElem
ente
PoradioaktiveElem
ente
RfkünstlicheElem
ente
Elektronegativität
nachPauling
Ordnungszahl
Schmelzpunkt
Siedepunkt(in°C)
Elektronenkonfiguration
Relative
Atom
masse
(Atomgewicht)
ing/mol
Oxidationszahlen–
wichtigsteinVerbindung
Metalle
Halbm
etalle
Nichtm
etalle
Edelgase
Reduktionspotential
E°inVmitAnzahl(n)derElektronen
für:
En+
+ne–
E(f)(Metalle)
E+ne–
En–
EOn/2
+nH+ ++ne– –
E(f)+n/2H₂O
1/2O₂(g)
2H+2e
H₂O(fl)
Dichteing/cm3bei0
°C(gasförm
igeElem
ente
ing/dm
3bei1013mbar)
+
Schirmeister / Schmuck / WichBeyer / Walter
Organische Chemie
Schirmeister / Schmuck / Wich
Beyer / WalterOrganische ChemieBegründet vonProf. em. Dr. Hans Beyer†, GreifswaldProf. em. Dr. Wolfgang Walter†, HamburgProf. Dr. Dr. h. c. mult. Wittko Francke, Hamburg
Fortgeführt vonProf. Dr. Tanja Schirmeister, MainzProf. Dr. Carsten Schmuck, EssenJun.-Prof. Dr. Peter R. Wich, Mainz
Unter Mitarbeit vonDenise Bamberger, Heinz Bandmann, Lina Bartsch, DanielBellinger, Christoph Borek, Uwe Dietzel, Martin Ehlers,Prof. Dr. Bernd Engels, Matthias Fach, Dr. ChristopherGanser, Dr. Barbara Geibel, Dr. Simon Grabowsky, Prof. Dr.Mark Helm, Lina Irsheid, Michael Juchum, SandraJunghanel, Jochen Kesselring, Prof. Dr. Caroline Kisker,Dennis Kuchenbecker, Dr. Sebastian Langolf, Dr. ThomasLemster, Dr. Ferdinand Matz, Dr. Christoph Menrath, IraSchmid, Dr. Thomas Schneider, Dr. Simon Vogel, Dr. ArminWelker und Elio Zellermann
25., völlig neu bearbeitete Auflage
Mit 2309 Abbildungen und 28 Tabellenund Poster „Taschenfalter“
Anschriften der Autoren
Prof. Dr. Tanja SchirmeisterInstitut für Pharmazie und BiochemieJohannes Gutenberg-Universitat MainzStaudinger Weg 555128 Mainzschirmei@uni-mainz.de
Prof. Dr. Carsten SchmuckFakultat für ChemieUniversitat Duisburg-EssenUniversitatsstraße 745141 Essencarsten.schmuck@uni-due.de
Jun.-Prof. Dr. Peter R. WichInstitut für Pharmazie und BiochemieJohannes Gutenberg-Universitat MainzStaudinger Weg 555128 Mainzwich@uni-mainz.de
Alle Angaben in diesem Werk wurden sorgfaltig geprüft. Dennoch können die Autoren und der Verlag keine Gewahr fürderen Richtigkeit übernehmen.
Ein Markenzeichen kann markenrechtlich geschützt sein, auch wenn ein Hinweis auf etwa bestehende Schutzrechtefehlt.
Bibliografische Information der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte biblio-grafische Daten sind im Internet unter http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Jede Verwertung des Werkes außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist unzulassig und strafbar. Das gilt insbe-sondere für Übersetzung, Nachdruck, Mikroverfilmung oder vergleichbare Verfahren sowie für die Speicherung in Daten-verarbeitungsanlagen.
Die Vorauflagen dieses Buches erschienen unter dem Titel „Lehrbuch der Organischen Chemie“.
25., völlig neu bearbeitete Auflage 2016ISBN 978-3-7776-1673-5 (Print)ISBN 978-3-7776-2164-7 (E-Book)
© 2016 S. Hirzel VerlagBirkenwaldstr. 44, 70191 Stuttgartwww.hirzel.de
Printed in Germany
Autorenassistenz: Dr. Gabriele Lauser, Silvia Radlein, Sandra Schroeder, Dr. Nicole KindlerSachregistererstellung: Dr. Matthias Delbrück, Dr. Angelika Fallert-Müller, Dr. Beatrix Föllner, Walter GreulichSatz: primustype R. Hurler GmbH, NotzingenDruck und Bindung: Appl, WemdingUmschlaggestaltung: deblik, BerlinUmschlagabbildung: Dr. Simon Grabowsky, Universitat BremenDie Abbildung zeigt ein experimentell abgeleitetes elektrostatisches Potenzial von l-Alanyl-l-Phenylalanyl-l-Alanin aufeiner Elektronendichte-Isooberflache und wurde mit dem Programm Moliso (www.moliso.de) erzeugt.
Vorwort V
Vorwort
Der Beyer/Walter hat sich seit seinem ersten Erscheinen1953 schnell zu einem Standardwerk der OrganischenChemie entwickelt. Während die anderen großen Lehr-bücher der Organischen Chemie, die größtenteils ausdem angelsächsischen Raum stammen, traditionellihren Schwerpunkt auf der Beschreibung von Reaktio-nen und Mechanismen haben, stehen beim Beyer/Wal-ter seit jeher die einzelnen Stoffklassen und Verbindun-gen, ihre Eigenschaften sowie ihre Herstellung und Ver-wendung im Vordergrund.Mit diesem einzigartigen Konzept hat sich der Beyer/Walter über alle Jahrzehnte seinen festen Platz in derAusbildung vor allem von Chemikern und Pharmazeu-ten gesichert. Es dürfte sicherlich kaum Studierendeeines chemisch orientieren Studiengangs geben, diedieses Buch nicht bereits einmal genutzt haben, um dieStrukturformel eines Naturstoffes nachzuschlagen oderetwas über die Herstellung und Verwendung einesbestimmten Heterocyclus zu lernen. Im Laufe der Jahrewurde der Beyer/Walter aufgrund seines großen Erfolgsin mehrere Sprachen übersetzt. Im Jahr 2004 erschien,50 Jahre nach der Erstauflage, die 24. und bisher letzteAuflage dieses Klassikers.Zwar wurden mit jeder neuen Auflage Aktualisierun-gen vorgenommen, Fehler korrigiert und neueThemenaufgenommen. Nach mittlerweile über 60 Jahren imEinsatz stellte sich aber die Frage, ob solche Änderun-gen am bestehenden Buch noch ausreichen, um denBeyer/Walter auch für die nächsten Jahrzehnte fit zumachen. Vielleicht war es an der Zeit, eine umfassen-dere Überarbeitung und gegebenenfalls komplette Neu-gestaltung in Angriff zu nehmen? Denn trotz allererfolgten inhaltlichen Überarbeitungen und Aktualisie-rungen hatten sich in all den Jahren natürlich auchErwartungen und Ansprüche an Grafik, Layout undSprache eines Lehrbuchs stark verändert. MancheBeschreibungen chemischer Sachverhalte im altenBeyer/Walter klingen aus heutiger Sicht mittlerweileungewohnt. Heute übliche Begriffe wie Nucleophil undElektrophil wurden früher nicht benutzt, stattdessensprach man z. B. von Donor- und Akzeptorkomponen-ten. Auch die moderne Betrachtung von Reaktivitätenund Eigenschaften von Verbindungen auf der Basis vonMolekülorbitalen und deren Wechselwirkungen gab esdamals in dieser Form noch nicht. Der Verlag hat daherentschieden, dass mit der 25. Auflage eine kompletteÜberarbeitung undModernisierung stattfinden sollte.Als der Verlag uns Anfang 2012 fragte, ob wir dieseAufgabe übernehmen wollen, war unsere spontaneAntwort: „Im Prinzip ja, aber…“. Einerseits reizte unsdie Chance, an der Neugestaltung dieses Klassikers, denwir alle selbst aus unserem Studium kannten, mitarbei-
ten zu dürfen. Andererseits hatten wir großen Respektvor dieser Herausforderung. Wie gestaltet man ein seitJahrzehnten etabliertes Lehrbuch neu, bewahrt abergleichzeitig seinen Charakter und seine von der Leser-schaft geschätzten Vorzüge gegenüber anderen Lehrbü-chern? Die inhaltliche Basis der vorliegenden Kom-plettüberarbeitung bildet daher nach wie vor die 24.Auflage von 2004, in der wir allerdings an vielen StellenErgänzungen und Aktualisierungen vorgenommen,veraltete Verfahren und Methoden gestrichen unddafür neue aufgenommen haben.
Insbesondere haben wir aber den Inhalt komplettneu sortiert und arrangiert, wie ein Blick ins Inhaltsver-zeichnis sofort zeigt. Anstelle von 11 großen Kapitelnmit vielen Unterkapiteln, haben wir die Stoffklassen ininsgesamt 35 Kapiteln neu zusammengefasst.
Auch innerhalb der Kapitel haben wir eine neueStrukturierung eingeführt. Bei jeder Stoffklasse be-schreiben wir zuerst die Strukturen und Eigenschaften,dann die Gewinnung und Synthese, bevor wir wichtigeReaktionen und Anwendungen vorstellen. Abschlie-ßend werden einzelne ausgewählte Vertreter der Stoff-klasse diskutiert. Diese neue Aufteilung soll es erleich-tern, zuerst einmal die allgemeinen Zusammenhängeund Grundprinzipien, die für die gesamte Stoffklassegelten, zu erkennen und zu verstehen, bevor man sichdann einzelnen Verbindungen und deren teilweise sehrspeziellen Anwendungen und Besonderheiten zuwen-det. Neu im Buch sind zudem Exkurse, in denen wirz. B. historische oder medizinisch-pharmakologischeHintergründe, interessante Anekdoten, aber auch wich-tige Reaktionen undMechanismen detaillierter vorstel-len. Einen Überblick finden Sie hinten im Buch.
Die Besprechung von Reaktionen undMechanismenerfolgt bewusst nicht in der Tiefe und Detailfülle wie inanderen Lehrbüchern der Organischen Chemie. DerBeyer/Walter war nie ein „Mechanismen-Buch“ undsollte auch bei der Neugestaltung durch uns keines wer-den. Das Hauptanliegen des Buches ist und bleibt dieBeschreibung der Stoffklassen und einzelner Verbin-dungen. Komplett neu geschrieben haben wir den All-gemeinen Teil, der jetzt in den ersten drei KapitelnStoffe und ihre Zusammensetzung (Kapitel 1), Atom-bau, chemische Bindung, funktionelle Gruppen undderen nasschemische und instrumentelle Analytik(Kapitel 2) sowie die Struktur und Stereochemie organi-scher Verbindungen (Kapitel 3) beschreibt.
Auch beim Layout wurden deutliche Änderungenvorgenommen. Die jeweiligen Informationen präsen-tieren wir bewusst in längeren Fließtexten, währendgleichzeitig einzelne Strukturformeln und Reaktions-schemata zu größeren Abbildungen zusammengefasst
VorwortVI
sind. Dadurch sind Text und graphische Informationenstärker voneinander getrennt als es im Beyer/Walter bis-her der Fall war. Wir sind der Meinung, dass so derLesefluss und damit letztendlich das Verständniserleichtert werden.
Alle Formeln und Abbildungen wurden zudemkomplett neu gestaltet und mit einem einheitlichenFarbschema versehen. So sind z. B. alle Verbindungsna-men in Blau, physikalische Eigenschaften und Beschrei-bungen in Grün und wichtige Strukturelemente in Rotgehalten. An vielen Stellen illustrieren wir die diskutier-ten Sachverhalte zusätzlich durch Farbabbildungen.
Bei all diesen vielen Änderungen glauben wir, dassdie Neufassung nichts von den Vorzügen und Stärkendes „alten“ Beyer/Walter verloren hat, dafür aber über-sichtlicher und insgesamt moderner und ansprechen-der geworden ist. Ob und in wieweit uns das gelungenist, müssen Sie als Leserinnen und Leser selbst entschei-den. Wir laden Sie ein, uns Ihre Eindrücke und Erfah-rungen mit dieser Neufassung mitzuteilen. UnsereE-Mail-Adressen finden Sie im Impressum. Zögern Sienicht, mit uns in Kontakt zu treten! Helfen Sie unsdurch Ihre Rückmeldungen, den Beyer/Walter so wei-terzuentwickeln, dass er auch weiterhin das Standard-werk für die Organische Stoffchemie bleibt, das er seitJahrzehnten ist.
Selbstverständlich wäre ein solches Projekt nichtmachbar gewesen ohne die tatkräftige Unterstützung
und Mithilfe vieler Personen. Zuerst einmal möchtenwir Herrn Dr. Tim Kersebohm, Frau Dr. Gabriele Lau-ser und Frau Natascha Wenzel vom S. Hirzel Verlagdanken. Herr Kersebohm war seitens des Verlages dietreibende Kraft für dieses Projekt und hat unsmit vielenRatschlägen und Anregungen zur Seite gestanden. FrauLauser hat das gesamte Manuskript federführend Kor-rektur gelesen und war maßgeblich an der Umsetzungdes Layouts beteiligt. Frau Wenzel hat im Verlag dieHerstellung des Buches betreut. Ein besonders großerDank geht an unsere Mitarbeiterinnen undMitarbeiter,die uns bei der Erstellung der Texte und der Neugestal-tung der Formelzeichnungen und Abbildungen gehol-fen haben. Ohne diese Hilfe wäre die Neufassung nie-mals innerhalb von drei Jahren fertig geworden. Weruns im Einzelnen unterstützt hat, lesen Sie ganz vorneim Buch. Abschließend danken wir auch unseren Part-nerinnen und Partnern, die uns in den letzten 3 ½ Jah-ren viele, viele Stunden entbehren mussten, währendderer wir Texte geschrieben, Manuskripte korrigiertund Abbildungen verbessert haben.Und jetzt viel Spaß mit dem neuen Beyer/Walter!
Mainz und Essen, im Herbst 2015 Tanja SchirmeisterCarsten Schmuck
Peter R. Wich
Inhaltsverzeichnis VII
Inhaltsverzeichnis
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVI
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung.... 1
1.1 Organische Chemie und organische Stoffe 1
1.2 Zusammensetzung und Reinheitorganischer Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Reinsubstanzen und Stoffgemische . . . . . . . . . . 3
1.2.2 Charakterisierung organischer Verbindungen 3
1.3 Trennung von homogenenStoffgemischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1 Extraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.2 Kristallisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.3 Destillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.4 Sublimation – Resublimation . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.5 Chromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 Atombau, chemische Bindung,funktionelle Gruppen undderen Analytik ............................... 11
2.1 Atombau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 Chemische Bindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.1 Ionenbindung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.2 Atombindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.3 C−H-, C−C-, C=C- und C≡C-Bindungen . . 16
2.3 Funktionelle Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.1 Hard and Soft Acids and Bases (HSAB),Lewis-Sauren und -Basen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.2 Induktive und mesomere Effekte funktio-neller Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Nasschemische Analytikfunktioneller Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.1 Einführung und allgemeine Prinzipien. . . . . . 27
2.4.2 Nachweis von primaren aromatischen Ami-nen, elektronenreichen Aromaten und Nitrit 29
2.4.3 Nachweis von Nitrat, nitrierbaren Aromatenund CH-aciden Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.4 Nachweis von elektronenreichen Aromatenund Aldehyden unter Zugabe von Saure . . . . 30
2.5 Spektroskopische Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5.1 Elektromagnetische Strahlung, Energie undihre Auswirkungen auf organische Moleküle 33
2.5.2 Massenspektrometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.3 IR-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.4 UV/Vis-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5.5 NMR-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5.6 Kristallstrukturanalyse,Röntgenstrukturanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3 Struktur organischer Verbindungenund Stereochemie .......................... 53
3.1 Konstitution und Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.1 Historische Aspekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.2 Konstitution, Konnektivitat und Darstellungs-weisen organischer Verbindungen (Formeln) 53
3.2 Isomerie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.1 Konstitutions- und Stereoisomere . . . . . . . . . . . 54
3.2.2 Konfigurations- und Konformationsisomere 56
3.2.3 Tautomerie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.3 Konformation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.1 Torsionswinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.2 Ethan-Konformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.3 n-Butan-Konformationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.4 n-Pentan-Konformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.4 Optische Isomerie und Chiralität . . . . . . . . . . . . 63
3.4.1 Chiralitats- und Symmetrieelemente . . . . . . . . 63
3.4.2 Spezifische Drehung und Polarimetrie. . . . . . . 66
3.4.3 Enantiomere: Fischer-Projektion undd/l-Nomenklatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.4.4 Enantiomere: absolute Konfigurationnach CIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.4.5 Axiale und planare Chiralitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4.6 Trennung von Enantiomeren, stereo-selektive Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.5 Diastereoisomerie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.5.1 Verbindungen mit mehrerenChiralitatselementen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.5.2 (E/Z )-Isomerie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.6 Prochiralität und Topizität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6.1 Prochiralitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.6.2 Topizitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.7 Pseudochiralität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.8 Stereochemie von Cycloalkanen . . . . . . . . . . . . . 88
3.8.1 Ringspannung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.8.2 Einfache Cycloalkane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.8.3 Stereoisomerie der Decaline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.9 Konformation von Peptiden. . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
InhaltsverzeichnisVIII
4 Gesättigte Kohlenwasserstoffe ......... 99
4.1 Alkane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 105
4.2 Monocyclische Alkane (Cycloalkane) . . . . . . . . 106
4.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 116
4.3 Bi- und polycyclische Kohlenwasserstoffe 118
4.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 125
5 Ungesättigte aliphatischeKohlenwasserstoffe ........................ 129
5.1 Alkene (Olefine) und Cycloalkene . . . . . . . . . . . 129
5.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 131
5.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.2 Konjugierte Polyene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.2.2 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 151
5.2.3 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.3 Kumulene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
5.3.3 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
5.4 Alkine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 169
5.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
6 Alkohole und Thiole ....................... 175
6.1 Einwertige Alkohole. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
6.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 181
6.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.2 Mehrwertige Alkohole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 185
6.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
6.3 Thiole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 200
6.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7 Halogenalkane .............................. 203
7.1 Monohalogenalkane(Alkylhalogenide) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
7.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 208
7.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.2 Mehrfach halogenierte Alkane . . . . . . . . . . . . . . 212
7.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 215
7.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.3 Fluorierte Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 218
7.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8 Aliphatische Stickstoffverbindungen . 221
8.1 Amine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
8.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 226
8.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
8.2 Diazoverbindungen, Diazirine,Diaziridine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
8.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
8.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
8.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 236
8.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
8.3 Aliphatische Hydrazine und Azide . . . . . . . . . . 238
8.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
8.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
8.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 242
8.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
9 Ether und Thioether ....................... 245
9.1 Ether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
9.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
9.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
9.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 249
Inhaltsverzeichnis IX
9.2 Thioether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
9.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 251
9.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
10 Organische Derivate anorganischerSäuren, organische Derivate derElemente P, B, Si und As .................. 255
10.1 Ester anorganischer Säuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
10.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
10.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
10.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 258
10.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
10.2 Sulfon-, Sulfin- und Sulfensäuren . . . . . . . . . 263
10.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
10.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
10.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 265
10.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
10.3 Nitroalkane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
10.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
10.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
10.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 271
10.4 Organische Phosphor- und Arsen-verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
10.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
10.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
10.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 273
10.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
10.5 Organische Silicium- undBorverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
10.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
10.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
10.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 278
10.5.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11 Metallorganische Verbindungen....... 283
11.1 Alkalimetallorganische Verbindungen(Alkalimetallorganyle) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
11.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
11.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
11.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 285
11.2 Organische Magnesiumverbindungen . . . . . 286
11.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
11.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
11.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 287
11.3 Organische Zinkverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 290
11.4 Organische Quecksilberverbindungen . . . . . 292
11.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
11.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
11.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 293
11.5 Organische Aluminiumverbindungen . . . . . . 293
11.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
11.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
11.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 295
11.6 Organische Zinnverbindungen. . . . . . . . . . . . . . . 295
11.6.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
11.6.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
11.6.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 295
11.7 Organische Bleiverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.7.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.7.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.7.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 297
11.8 Organische Übergangsmetallkomplexe . . . . 297
11.8.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
11.8.2 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 299
12 Aliphatische Carbonylverbindungen . 305
12.1 Alkanale (aliphatische Aldehyde) . . . . . . . . . . . 305
12.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
12.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 307
12.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
12.2 Alkanone (aliphatische Ketone) . . . . . . . . . . . . . 323
12.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
12.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
12.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 325
12.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
13 Aliphatische Mono- undDicarbonsäuren ............................. 339
13.1 Gesättigte Mono- und Dicarbonsäuren. . . . 339
13.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
13.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
13.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 351
13.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
13.2 Ungesättigte aliphatische Mono- undDicarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
13.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
13.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
13.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 366
13.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
InhaltsverzeichnisX
14 Carbonsäurederivate ...................... 375
14.1 Carbonsäurehalogenide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
14.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
14.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
14.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 376
14.2 Carbonsäureanhydride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
14.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
14.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
14.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 381
14.3 Ketene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
14.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
14.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
14.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 383
14.4 Ester und Orthoester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
14.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
14.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
14.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 386
14.5 Carbonsäureamide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
14.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
14.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
14.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 391
14.6 Sonstige N-Derivate der Carbonsäuren . . . . . 392
15 Carbonsäuren mit zusätzlichenfunktionellen Gruppen ................... 399
15.1 Halogencarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
15.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
15.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
15.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 403
15.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
15.2 Hydroxycarbonsäuren und Lactone. . . . . . . . . 403
15.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
15.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
15.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 410
15.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
15.3 Aminocarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
15.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
15.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
15.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 417
15.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
15.4 Aldehyd- und Ketocarbonsäuren . . . . . . . . . . . 422
15.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
15.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
15.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 427
15.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
16 Derivate von Kohlensäure, Cyansäureund Kohlenstoffmonoxid sowieCarbene und Nitrene ...................... 433
16.1 Kohlensäure und ihre Derivate . . . . . . . . . . . . . . 433
16.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433
16.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
16.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 438
16.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
16.2 (Iso-)Cyansäure und ihre Derivate . . . . . . . . . . 444
16.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
16.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
16.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 453
16.3 Kohlenstoffmonoxid und seine Derivate . . 455
16.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
16.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
16.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 457
16.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4 Carbene, Carbine und Nitrene als instabileZwischenprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
16.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
16.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 461
16.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
17 Kohlenhydrate ............................... 465
17.1 Monosaccharide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
17.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
17.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474
17.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 476
17.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
17.2 Oligosaccharide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
17.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
17.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
17.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 494
17.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496
17.3 Polysaccharide (Glycane) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
18 Aromatische Kohlenwasserstoffe(Arene) ......................................... 511
18.1 Benzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
18.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511
18.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
18.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 516
18.2 Alkylderivate des Benzens (Alkylbenzene) 516
18.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
18.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
18.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 518
18.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518
Inhaltsverzeichnis XI
18.3 Benzenderivate mit heteroatomhaltigenSeitenketten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
18.4 Benzenderivate mit ungesättigtenSubstituenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
19 Aromaten mit Halogen-, Nitro- undSulfonsäuregruppen ....................... 527
19.1 Halogenierte Aromaten(Arylhalogenide) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
19.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
19.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
19.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 535
19.2 Nitroaromaten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
19.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
19.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
19.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 541
19.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
19.3 Aromatische Sulfonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
19.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
19.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544
19.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 544
19.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
20 Phenole und Derivate ..................... 553
20.1 Einwertige Phenole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
20.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
20.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553
20.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 554
20.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
20.2 Mehrwertige Phenole. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
20.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
20.2.2 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
20.3 Phenylether . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
20.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
20.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
20.3.3 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
20.4 Benzochinone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
20.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
20.4.2 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 574
21 Aromatische Carbonyl- undCarboxyverbindungen..................... 579
21.1 Aromatische Aldehyde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
21.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
21.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
21.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 584
21.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
21.2 Aromatische Ketone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
21.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
21.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592
21.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 594
21.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597
21.3 Aromatische Monocarbonsäuren –Benzoesäure und ihre Derivate . . . . . . . . . . . . . . 599
21.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599
21.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602
21.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 602
21.4 Gesättigte arylsubstituierte aliphatischeMonocarbonsäuren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
21.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
21.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608
21.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 610
21.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610
21.5 Ungesättigte arylsubstituierte aliphatischeMonocarbonsäuren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
21.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611
21.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612
21.5.3 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613
21.6 Aromatische Dicarbonsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . 614
21.6.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
21.6.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
21.6.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 615
22 Aromatische Stickstoffverbindungen. 619
22.1 Aromatische Amine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
22.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
22.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
22.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 623
22.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626
22.2 Aromatische Azo- und Diazonium-verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627
22.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627
22.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628
22.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 630
22.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
23 Oligo- und Polyphenyle, Arylalkane.. 639
23.1 Biphenyle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639
23.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639
23.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
23.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 640
23.2 Terphenyle und Polyphenyle . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
23.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641
23.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642
23.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 642
InhaltsverzeichnisXII
23.3 Arylmethane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
23.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
23.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
23.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 647
23.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649
23.4 Arylethane und freie Radikale . . . . . . . . . . . . . . . 653
23.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653
23.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653
23.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 657
24 Kondensierte aromatischeRingsysteme.................................. 661
24.1 Inden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662
24.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662
24.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662
24.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 663
24.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663
24.2 Fluoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
24.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
24.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664
24.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 665
24.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665
24.3 Naphthalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
24.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
24.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
24.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 667
24.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669
24.4 Anthracen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674
24.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674
24.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674
24.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 674
24.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676
24.5 Phenanthren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680
24.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 680
24.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681
24.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 681
24.6 Polycyclische aromatische Kohlen-wasserstoffe mit vier und mehr Ringen . . . 682
25 Nichtbenzoide Aromaten undAnnulene...................................... 687
25.1 Annulene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687
25.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687
25.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689
25.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 690
25.2 Azulene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690
25.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690
25.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691
25.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 692
25.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692
25.3 Kationische, nichtbenzoide Aromaten. . . . . 694
25.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694
25.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695
25.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 695
25.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695
25.4 Anionische, nichtbenzoide Aromaten . . . . . 696
25.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696
25.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697
25.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 698
25.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699
26 Terpene ........................................ 703
26.1 Monoterpene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703
26.1.1 Struktur, Eigenschaften und Anwendungen 704
26.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709
26.2 Terpene aus drei bis acht Isopreneinheiten 715
26.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715
26.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723
26.3 Polyterpene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726
26.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726
27 Steroide........................................ 731
27.1 Natürliche und synthetische Steroide. . . . . . 731
27.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731
27.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734
27.1.3 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736
28 Fünfringe mit einem Heteroatom ..... 753
28.1 Pyrrolgruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753
28.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753
28.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754
28.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 755
28.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758
28.2 Furangruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766
28.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766
28.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767
28.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 767
28.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768
28.3 Thiophengruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771
28.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771
28.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771
28.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 771
Inhaltsverzeichnis XIII
29 Benzanellierte Ringsysteme derPyrrol-, Furan- und Thiophengruppe 775
29.1 Indolverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775
29.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775
29.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776
29.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 777
29.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777
29.2 Indolizinverbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782
29.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782
29.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783
29.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 783
29.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783
29.3 Isoindole und Isobenzofurane. . . . . . . . . . . . . . . 784
29.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784
29.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784
29.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 785
29.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786
29.4 Cumarone und Thionaphthene . . . . . . . . . . . . . . 788
29.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788
29.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788
29.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 789
29.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789
29.5 Kondensierte tricyclische Systeme . . . . . . . . . . 790
29.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 790
29.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791
29.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 791
29.5.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791
30 Fünfringe mit zwei Heteroatomen .... 793
30.1 Pyrazolgruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793
30.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793
30.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794
30.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 794
30.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798
30.2 Imidazolgruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802
30.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802
30.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804
30.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 805
30.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806
30.3 Oxazol, Isoxazol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810
30.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810
30.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812
30.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 812
30.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814
30.4 Thiazol, Isothiazol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815
30.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815
30.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815
30.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 816
30.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818
31 Fünfringe mit drei oder mehrHeteroatomen ............................... 823
31.1 Triazole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823
31.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823
31.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824
31.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 824
31.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825
31.2 Tetrazol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828
31.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828
31.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828
31.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 828
31.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829
31.3 Pentazol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 830
31.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 830
31.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831
31.4 Thiadiazol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831
31.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831
31.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831
31.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 831
31.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832
32 Sechsringe mit einem Heteroatom .... 835
32.1 Pyridingruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 835
32.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 835
32.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836
32.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 836
32.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 838
32.2 Pyrangruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843
32.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843
32.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843
32.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 845
32.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845
33 Benzanellierte Sechs- undSiebenringe .................................. 847
33.1 Benzopyridine, Dibenzopyridine undBenzopyrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847
33.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847
33.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848
33.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 852
33.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855
33.2 Benzazepine, Dibenzazepine undBenzodiazepine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866
33.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866
33.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866
33.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 868
33.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870
InhaltsverzeichnisXIV
34 Sechsringe mit zwei und dreiHeteroatomen ............................... 873
34.1 Diazine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873
34.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873
34.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876
34.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 877
34.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879
34.2 Benzodiazine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883
34.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883
34.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883
34.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 884
34.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884
34.3 Piperazine, Thiazine, Oxazine, Dioxine . . . . 885
34.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885
34.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885
34.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 885
34.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 886
34.4 Phenazine, Phenoxazine, Dibenzo-p-dioxine und Phenothiazine . . . . . . . . . . . . . . . 888
34.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888
34.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889
34.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 889
34.4.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889
34.5 Triazine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894
34.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894
34.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894
34.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 894
34.5.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896
35 Stickstoffhaltige bicyclische Hetero-systeme (Heterobicyclen)................. 899
35.1 Purine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899
35.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899
35.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900
35.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 901
35.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 902
35.2 Pteridine und Pterine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908
35.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908
35.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908
35.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 909
35.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909
35.3 Weitere Heterobicyclen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913
36 Alkaloide ...................................... 917
36.1 Alkaloide vom Tetrahydropyrrol-,Pyridin- und Piperidin-Typ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 918
36.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 918
36.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 920
36.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 920
36.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922
36.2 Alkaloide vom Tropan-Typ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923
36.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923
36.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925
36.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 926
36.3 Alkaloide vom Chinolizidin-Typ . . . . . . . . . . . . . 928
36.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 928
36.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 928
36.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 928
36.4 Alkaloide vom Chinolin-Typ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929
36.4.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929
36.4.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929
36.4.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 930
36.5 Alkaloide vom Isochinolin-Typ . . . . . . . . . . . . . . 931
36.5.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931
36.5.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933
36.5.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 934
36.5.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935
36.6 Alkaloide vom Indol-Typ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
36.6.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
36.6.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939
36.6.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 939
37 Aminosäuren, Peptide und Proteine . 943
37.1 Aminosäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943
37.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943
37.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944
37.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 946
37.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 948
37.2 Peptide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954
37.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954
37.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954
37.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 957
37.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 960
37.3 Proteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 968
37.3.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 968
37.3.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 971
37.3.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 972
37.3.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973
Inhaltsverzeichnis XV
38 Nucleinsäuren ............................... 979
38.1 Nucleobasen, Nucleoside und Nucleotide 979
38.1.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 979
38.1.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 980
38.1.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 983
38.1.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984
38.2 RNA und DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 985
38.2.1 Struktur und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 985
38.2.2 Gewinnung und Synthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 986
38.2.3 Reaktionen und Anwendungen. . . . . . . . . . . . . . . 988
38.2.4 Ausgewahlte Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 996
Wichtige Reaktionen und Begriffein der Organischen Chemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 999
Bildnachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1013
Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1017
Die Autoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175
AbkürzungsverzeichnisXVI
Abkürzungsverzeichnis
A Einbuchstaben-Code für AlaninABA AbscisinsäureABS AlkylbenzensulfonatABS Acrylnitril-Butadien-StyrenACE angiotensin converting enzymeAcetyl-CoA Acetyl-Coenzym AAChE AcetylcholinesteraseACL d,l-α-Amino-β-caprolactamACP Acyl-Carrier-ProteinACS American Chemical SocietyACTH Corticotropin, adeno-corticotropes
HormonADH Vasopressin, antidiuretisches HormonADHS Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivi-
tätsstörungADP AdenosintriphosphatAGE advanced glycosylation end productsAHA α-Hydroxycarbonsäuren (α-hydroxy
acid)AHL N-AcylhomoserinlactonAIBN α,α‘-AzoisobutyronitrilAIDS Acquired immune(o) deficiency
syndromeAMP Adenosin-5’-monophosphatAO AtomorbitalAPCI atmospheric pressure CIAPG AlkylpolyglucosideAP-Stelle apurinische / apyrimidinische StelleAr– ArylASIS aromatic solvent induced shiftASS AcetylsalicylsäureATP AdenosintriphosphatATR attenuated total reflexion (abge-
schwächte Totalreflexion)AZT Azidothymidin
BDE BindungsdissoziationsenergieBHT– ButylhydroxytoluylBINAP– 2,2’-Bisdiphenylphosphino-1,1’-
binaphthylBoc– tert-ButyloxycarbonylBotox BotulinustoxinBSE bovine spongiforme encephalopathyBTX-Aromaten Benzen, Toluen und Xylen-Isomere
C Einbuchstaben-Code für CysteinCADD computer-aided drug designCbz– CarbobenzoxyCDA chirales DerivatisierungsreagenzCFK Carbonfaser-verstärkte KunststoffeCFKW ChlorfluorkohlenwasserstoffeCGTase Cyclodextrin-Glycosyl-TransferaseHCC Hexachlorcyclohexan
CI chemische IonisierungCIP-System Cahn-Ingold-Prelog-SystemCJK Creutzfeldt-Jakob-KrankheitCM-Cellulose CarboxymethylcelluloseCMP Cytidin-5’-monophosphatCOC Cycloolefin-CopolymerCOMP cartilageo oligomeric matrix proteinCOSY correlated NMR spectroscopyCOT CyclooctatetraenCOX CyclooxygenaseCp– CyclopentadienylCPG controlled pore glass (nanoporige
Glaskapillare)CR ChloroprenkautschukCRD carbohydrate recognition domainCSE Cholesterol-Synthese-EnzymCT-Komplex Charge-Transfer-KomplexCVD chemical vapor depositionCW-Verfahren Continuous-Wave-VerfahrenCYP Cytochrom P450
D Einbuchstaben-Code fürAsparaginsäure
Da DaltonDABCO 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octanDBN 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-enDBP DibutylphthalatDBU 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-enDC DünnschichtchromatographieDCC DicyclohexylcarbodiimidDCIP Dichlorindophenol-NatriumDCN 1,4-NaphthalendicarbonitrilDCM DichlormethanDDD DichlordiphenyldichlorethanDDE DichlordiphenyldichlorethylenDDQ 2,3-Dichlor-5,6-dicyanobenzochinonDDT DichlorodiphenyltrichloroethanDEAD Azodicarbonsäurediethylester,
DiethyldicarboxylatDEHP Bis-2-ethylhexylphthalat / Di-2-ethyl-
hexylphthalatDEPC DiethylpyrocarbonatDEPT distorsionless enhancement by polari-
zation transferDET Diethylphthalatde-Wert DiastereomerenüberschussDHA DocosahexaensäureDHCD cis-5,6-Dihydroxy-1,3-cyclohexadienDHEA DehydroepiandosteronDHQ DihydrochininDIAD DiisopropylazodicarboxylatDIBAH,DIBAL-H
Diisobutylaluminiumhydrid
Abkürzungsverzeichnis XVII
Diglyme DiethylenglycolmonomethyletherDIOP O-Isopropyliden-2,3-dihydroxy-
1,4-bis(diphenylphosphino)butanDIPEA DiisopropylethylaminDMAB p-DimethylaminobenzaldehydDMAP 4-DimethylaminopyridinDMARD disease-modifying anti-rheumatic drugDMDO DimethyldioxiranDMF DimethylformamidDMPS DimercaptopropansulfonsäureDMS DimethylsulfatDMSO DimethylsulfoxidDMT– DimethoxytritylDNA DesoxyribonucleinsäureDNOC 4,6-Dinitro-o-kresolDNP– DinitrophenyldNTP DesoxyribonucleotidtriphosphatDOP DioctylphthalatDOPA 3,4-DihydroxyphenylalaninDPP DipeptidylpeptidaseDPPA DiphenylphosphorylazidDPPH– 2,2-Diphenyl-1-pikrylhydrazyldr-Wert DiastereomerenverhältnisdT DesoxythymidinDTPA- Pentetsäure, Diethylentriaminpenta-
essigsäure
E Einbuchstaben-Code fürGlutaminsäure
(E)- chemischer Deskriptor: entgegenEC EthylcelluloseEDA-Komplex Elektronendonator-Akzeptor-
KomplexEDC N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-
ethylcarbodiimidEDTA EthylendiamintetraessigsäureEEP erythropoetische ProtoporphyrieEI ElektronenionisierungEPA EicosapentaensäureEPA Environmental Protection AgencyEPC enantiomeric pure compoundsEPDM Ethylen-Propylen-Dien-MonomerEPM Ethylen-Propylen-MonomerEPR ethylene-propylene rubberEPS expandiertes Polystyrener-Wert EnantiomerenverhältnisESI electron spray ionizationESR ElektronenspinresonanzEt– EthylEVA Ethylenvinylacetat
F Einbuchstaben-Code für PhenylalaninFAB fast atom bombardmentFAD, FADH2 Flavinadenindinucleotid (oxidierte
bzw. reduzierte Form)
FCKW FluorchlorkohlenwasserstoffeFMN, FMNH2 Flavinmononucleotid (oxidierte
bzw. reduzierte Form)FOSHU foods for specified health useFSH follikelstimulierendes HormonFT-NMR Fourier-Transformations-NMR-
SpektroskopieFVP flash vacuum pyrolysis
G Einbuchstaben-Code für GlycinGABA γ-Aminobuttersäure / 4-Amino-
buttersäureGAG GlycosaminoglycaneGDCh Gesellschaft Deutscher ChemikerGFR glomeruläre FiltrationsrateGlcA d-GluconsäureGlc NAc N-Acetyl-d-glucosamin-EinheitenGlcU d-GlucuronsäureGLP-1 Glucagon-like peptide 1GMP Guanosin-5’-monophosphatGSH Gluthathion-SHGTP Gruppen-Transfer-PolymerisationGul U l-Guluronsäure
h hour (Stunde)H Einbuchstaben-Code für HistidinHCH HexachlorcyclohexanHDI HexamethyldiisocyanatHDL high density lipoproteinHDPE high density polyethyleneHEDP HydroxyethylidendiphosphatHETCOR heteronucleare Korrelationsspektro-
skopieHFCS high fructose corn syrupHIV Humanes Immundefizienz-VirusHMBC heteronuclear multiple bond correlationHMG-CoA Hydroxymethylglutaryl-Coenzym AHMQC heteronuclear multiple quantum corre-
lationHNDP HexanitrodiphenylaminHNS HexanitrostilbenHOBt 1-HydroxybenzotriazolHOMO highest occupied molecular orbitalHPLC high pressure liquid chromatographyHPTLC high performance thin layer chromato-
graphyHSA Humanes Serum AlbuminHSAB hard and soft acids and basesHSD Hydroxy-Steroid-DehydrogenaseHSQC heteronuclear single quantum correla-
tionHX HalogenwasserstoffeHz Hertz
AbkürzungsverzeichnisXVIII
I Einbuchstaben-Code für IsoleucinICR-Zelle Ionen-Zyklotron-Resonanz-ZelleI-Effekt induktiver EffektIEP isoelektrischer PunktIIR isobutylene isoprene rubberIMP Inosin-5‘-monophosphatINEPT insensitive nuclei enhancement by
polarization transferINH IsonicotinsäurehydrazidIPR isolated pentagon ruleIR cis-1,4-PolyisoprenIR InfrarotIUPAC International Union of Pure and
Applied Chemistry
K Einbuchstaben-Code für LysinKIE Isotopeneffekt, kinetischerkJ KilojouleKKK KKK-Regel („Kälte, Katalysator,
Kern“)KRE konstitutionelle RepetiereinheitK–S Kopf-Schwanz-Verknüpfungen
L Einbuchstaben-Code für LeucinLAL LysinoalaninLCAO Linearkombination von Atom-
orbitalenLDA LithiumdiisopropylamidLDL low density lipoproteinLDPE low density polyethyleneLFER lineare freie EnergiebeziehungLH luteinisierendes HormonLIS lanthanide induced shiftLNA locked nucleic acidLNG liquified natural gas (Flüssiggas)LOX LipoxygenaseLSD (+)-LysergsäurediethylamidLTBA Lithium-tri-tert-butyloxyaluminium-
hydridLUMO lowest unoccupied molecular orbital
m- chemischer Deskriptor:metaM Einbuchstaben-Code für MethioninmM MillimolarMAB monoclonal antibodymACh MuscarinrezeptorMALDI matrix assisted laser desorption
ionizationMAO MethylaluminoxanMAO-B Monoaminooxidase BMCPBA m-ChlorperbenzoesäureMDI DiphenylmethandiisocyanatMDMA 3,4-Methylendioxyderivat des
MethamphetaminsM-Effekt mesomerer EffektMe– Methyl
mg MilligrammmL MilliliterMMA Methacrylsäuremethylester /
MethylmethacrylatMMH Monomethylhydrazinmmol MillimolMO MolekülorbitalMOM MethoxymethyletherMPLC middle pressure liquid chromatographyMPS multiple PeptidsyntheseMRT MagnetresonanztomographieMS MassenspektrometrieMSG MononatriumglutamatMTBE Methyl-tert-butyletherMTPA α-Methoxy-α-trifluormethyl-
phenylessigsäureMur Muraminsäure
N Einbuchstaben-Code für AsparaginnACh-Rezeptor Acetylcholin-RezeptorNAD+ / NADH NicotinamidadenindinukleotidNBS N-BromsuccinimidNDB-Cl 7-Chloro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-
diazolNDB-F 7-Fluoro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-
diazolNDELA N-NitrosodiethanolaminNIH National Institutes of HealthNHS N-Hydroxysuccinimidnm NanometerNMA N-MethylanilinNMDA N-Methyl-d-asparaginsäureNM(M)O N-Methylmorpholin-N-oxidNMOC non methane organic compoundsNMP N-Methyl-2-pyrrolidonNMR nuclear magnetic resonance
(kernmagnetische Resonanz)NOE Kern-Overhauser-EffektNOS NO-SynthaseNRTI nucleosidische Reverse-Transkriptase-
InhibitorenNSAID nonsteroidal anti-inflammatory drugNSAR nichtsteroidales AntirheumatikumNTA Trilon A / NitrilotriessigsäureNTP Nucleosidtriphosphat
o- chemischer Deskriptor: orthoOMEGA-Prozess
Only Mono Ethylen Glycol AdvancedProcess
OMP Orotidin-5’-monophosphat
p- chemischer Deskriptor: paraP Einbuchstaben-Code für ProlinPABA p-AminobenzoesäurePAGE Polyacrylamid-GelelektrophoresePAH Phenylalaninhydroxylase
Abkürzungsverzeichnis XIX
PAK polycylische aromatische Kohlen-wasserstoffe
PAN PolyacrylnitrilPAPS 3’-Phosphoadenosin-5’-phosphosulfatPAS p-AminosalicylsäurePBG PorphobiliogenPC PolycarbonatePCB PolychlorbiphenylPCC PyridiniumchlorochromatPCDD polychlorierte DibenzodioxinePCDF polychlorierte DibenzofuranePCR polymerase chain reactionPDE PhosphordiesterasePDT photodynamischeTherapiePE PolyethenPEA β-PhenylethylaminPEG PolyethylenglycolPEG-MME PolyethylenglycolmonomethyletherPER PerchlorethylenPET PolyethylenterephthalatPETN PentaerythrittetranitratPFOS PerfluoroctansäurePFT perfluorierte TensidePGE2 DinoprostonPh– PhenylpH pondus hydrogeniiPHB PolyhydroxybuttersäurePHV PolyhydroxyvaleriansäurePICI positive ion chemical ionizationPKU PhenylketonuriePLMF 1 periodic leaf movement factor 1PMA Phorbol-12-myristat-13-acetatPMMA PolymethacrylsäuremethylesterPP PolypropylenPPA Polyphosphorsäureppm parts per millionPPP Poly-p-phenylenPPS Poly-p-phenylensulfidPPV Poly-p-phenylenvinylenPRPP PhosphoribosylpyrophosphatPSC polare StratosphärenwolkenPTAD 4-Phenyl-3H-1,2,4-triazolin-3,5-dionPTC PhasentransferkatalysePTFE PolytetrafluorethylenPUFA polyunsaturated fatty acidPUR PolyurethanePVAm PolyvinylaminPVAP PolyvinylacetatphthalatPVC PolyvinylchloridPyBOP Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidino-
phosphoniumhexafluorophosphat
Q Einbuchstaben-Code für GlutaminQcl Hexadecyltributylphosphoniumchlo-
rid
QCN quartäres PhosphoniumcyanidQqQ Tripelquad
R Einbuchstaben-Code für ArgininR RestRAAS Renin-Angiotensin-Aldosteron-
SystemRAF radical adduct formationRAMP (R)-(+)-1-Amino-2-methoxymethyl-
pyrrolidinRDX 1,3,5-Trinitro-1,3,5-triazinanRNA RibonucleinsäureROMP ringöffnende Metathese-Polymeri-
sationROS reaktive SauerstoffspeziesRP reversed phaseRT Raumtemperatur
S Einbuchstaben-Code für SerinSAMP (S)-(–)-1-Amino-2-methoxymethyl-
pyrrolidinSBR Styren-Butadien-KautschukSBS Styren-Butadien-Styren-Dreiblock-
polymereSC SäulenchromatographiescCO2 überkritisches KohlendioxidSDS sodium dodecyl sulfateSDS-PAGE sodium dodecyl sulfate polyacrylamide
gel electrophoresissec- chemischer Deskriptor: sekundärSELEX Systematische Evolution von Liganden
durch exponentielle AnreicherungSET single electron transfersiRNAs small interfering RNAsSMILES simplified molecular input line entry
specificationSMR standard malaysian rubberSNARE soluble N-ethylmaleimide-sensitive-fac-
tor attachment receptorSOMO single occupied molecular orbitalSSS SSS-Regel („Siedehitze, Sonnenlicht,
Seitenkette“)S–S Schwanz-Schwanz-Verknüpfungen
T Einbuchstaben-Code fürThreoninTADDOL α,α,α,α’,α’-Tetraaryl-1,2-dioxolan-4,5-
dimethanolTAH ThrombozytenaggregationshemmerTBAH TetrabutylammoniumhydroxidTBHP tert-ButylhydroperoxidTBT TributylzinnhydridTBTO TributylzinnoxidTCA TrichloressigsäureTCDD 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin
(Dioxin)
AbkürzungsverzeichnisXX
TCE TrichlorethenTCM traditionelle chinesische MedizinTCNE TetracyanoethylenTDI ToluylendiisocyanatTEDA Triethylendiamintert- chemischer Deskriptor: tertiärTFA TrifluoressigsäureTFE TetrafluorethenTHC TetrahydrocannabinolTHF TetrahydrofuranTHP-Ether TetrahydropyranyletherTMEDA TetraethylmethylendiaminTMS-Cl ChlortrimethylsilanTMS– TrimethylsilylTMSOTf TrimethylsilyltrifluormethansulfonatTNB 1,3,5-TrinitrobenzenTNP PikrinsäureTNR StyphninsäureTNT 2,4,6-TrinitrotoluenToF time of flightTOS ToluensulfonsäureTPAP TetrapropylammoniumperruthenatTRI Trichlorethen
Ts– TosylTTC TriphenyltetrazoliumchloridTT-Kautschuk Tieftemperaturkautschuk
U Einbuchstaben-Code fürSelenocystein
UDMH unsymmetrisches DimethylhydrazinUV UltraviolettUMP Uridin-5’-monophosphatUVA nahes UVUVB mittleres UV
V Einbuchstaben-Code für ValinVis sichtbares Licht, UV/VisVLDL very low density lipoproteinVX Tammelinscher Ester
W Einbuchstaben-Code für Tryptophan
Y Einbuchstaben-Code für Tyrosin
(Z)- chemischer Deskriptor: zusammenZNS Zentralnervensystem
1
1
2
3
4
1.1 Organische Chemie und organischeStoffe
Die Zeit des Übergangs von der Alchemie als Naturphi-losophie zur Chemie als Naturwissenschaft im17./18. Jahrhundert ging einher mit einer zunehmen-den Aufteilung der Chemie in verschiedene Teilberei-che wie die Anorganische und die Organische Chemie.Neben Mineralien wurden nun auch Stoffe des Pflan-zen- und Tierreichs in naturwissenschaftliche Experi-mente mit einbezogen. Die enge chemische Verwandt-schaft der Stoffe aus Tieren und Pflanzen einerseits unddas im Vergleich dazu auf den ersten Blick scheinbarandereVerhalten anorganischer SubstanzenwieMetalleund Erze führte im Laufe der Zeit zu einer immer stär-keren Abgrenzung organischer von anorganischen Ver-bindungen.
Anfangs wurden vor allem von Scheele seit der Mittedes 18. Jahrhunderts aus pflanzlichen oder tierischenProdukten isolierte Säuren analysiert, wie Oxalsäure,Äpfelsäure, Weinsäure, Citronensäure, Milchsäure,Harnsäure sowie die aus Fetten oder Ölen gewonnenenFettsäuren. Einblicke in die elementaren Zusammen-setzungen organischer Stoffe waren jedoch erst mög-lich, nachdem Lavoisier (1779), fußend auf denErkenntnissen von Scheele (1771, publiziert 1777) undPriestley (1774), die Bedeutung des Sauerstoffs bei Ver-brennungsprozessen erkannte. Er widerlegte die damalsweit verbreitete Phlogiston-Lehre (zurückgehend aufBecher 1667), die eine hypothetische Substanz namensPhlogiston postulierte, welche in allen brennbaren Stof-fen enthalten sei und bei einer Verbrennung frei werdensollte. Lavoisier stellte hingegen fest, dass jede Verbren-nung mit der Aufnahme von Sauerstoff verbunden ist.Die Entstehung von Kohlendioxid, Wasser, Stickstoffoder Stickoxiden bei der Verbrennung von pflanzlichenoder tierischen Stoffen zeigte damit die Anwesenheitder Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff inder verbrannten Substanz an. Entstanden KohlendioxidundWasser auch bei Verbrennung unter Luftausschluss,
bewies dies die Anwesenheit von Sauerstoff in denuntersuchten Substanzen.
Die Bezeichnung „Organische Chemie“ wurde alseigenständiger Begriff erstmalig 1784 von Bergmangeprägt. Sie geht auf die Vorstellung zurück, dass es sichdabei um die Chemie der belebten Natur handelt. Diedamalige Auffassung war, dass sich diese OrganischeChemie grundsätzlich von der Anorganischen Chemieunterscheide und nur in lebendenOrganismenmöglichsei, die über eine besondere Lebenskraft (vis vitalis) ver-fügen. Diese als Vitalismus bezeichnete Auffassungwurde durch Experimente wie die im Jahre 1828 vonWöhler durchgeführte Harnstoffsynthese widerlegt.Wöhler gelang es, Ammoniumcyanat, NH4OCN, eintypisch anorganisches Salz, durch Erhitzen inHarnstoffzu überführen (○Abb. 1.1). Harnstoff ist eine typischorganische, körpereigene Substanz, die Rouelle alswichtiges Stoffwechselprodukt bereits 1773 aus demHarn isoliert hatte (daher stammt auch der Name).
Trotz dieses und ähnlicher Experimente hielt sichdie vorherrschende Vitalismus-Theorie noch eineerstaunlich lange Zeit. Erst als in der Folgezeit nicht nurbereits bekannte, aus der belebten Natur isolierte Stoffe,sondern auch neuartige, nicht natürlich vorkommendeorganische Substanzen synthetisiert wurden, erkannteman, dass auch die Organische Chemie einer breitenpräparativen Bearbeitung im Labor zugänglich ist undsich nicht grundsätzlich von der Chemie der unbeleb-ten Natur unterscheidet.
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung
H2NC
O
NH2
NH4 O C NΔT
○ Abb.1.1 Harnstoffsynthese aus Ammoniumcyanat
Organische Chemie und organische Stoffe ... 1 | Zusammensetzung und Reinheit
organischer Stoffe ... 3 | Trennung von homogenen Stoffgemischen ... 4
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung2
In der Mitte des 19. Jahrhunderts setzte sich letztlichdie Erkenntnis durch, dass die Gegenwart von Kohlen-stoff die Grundvoraussetzung für eine organische Subs-tanz ist. Dies führte dazu, die organischen Substanzenals Kohlenstoffverbindungen (Gmelin, Kolbe, Kekulé)oder als Carbogene (Corey 1989) zu bezeichnen. Sowerden laut IUPAC (International Union of Pure andApplied Chemistry, Compendium of Chemical Termino-
logy, www.goldbook.iupac.org), die Begriffe „organo-“oder „organyl-“ allgemein für Verbindungen verwen-det, die Kohlenstoffatome beinhalten. Die IUPAC isteine internationale Institution, die in der Chemie alleEmpfehlungen, z.B. die Terminologie und Nomenkla-tur betreffend, festlegt. Die meisten organischen Ver-bindungen enthalten außer Kohlenstoff nur wenigeandere Elemente, vor allemWasserstoff und die Hetero-
Materie
Nein Ja
Ja Nein
Ja Nein
heterogenesStoffgemisch
homogenesStoffgemisch
Lösung
Legierung(Metalle)
Gasgemisch
EthanolC₂H₅OH C, H₂, O₂
heterogenesStoffgemisch
Wodkaon the rocks
Wodka
homogenesStoffgemisch
Verbindung Element
Verbindung Element
Reinstoff
Gemengefest/fest
Suspensionfest/flüssig
Emulsionflüssig/flüssig
Aerosol, Rauchfest/gasförmig
Aerosol, Nebel,Schaum
flüssig/gasförmig
Hartschaumfest/gasförmig
homogenTrennungmit physikalischen Methoden
Trennungmit physikalischen Methoden
Trennungmit physikalischenMethoden
Trennungmit physikalischenMethoden
Trennungmit chemischenMethoden
Trennungmit chemischen Methoden
EinheitlicheZusammensetzung überdie gesamte Ausdehnung
des Stoffes?
VariableZusammensetzung?
Auftrennungin einfachere
Substanzen möglich?
○ Abb.1.2 Materie ist letztlich aus Verbindungen aufgebaut, die aus Molekülen bestehen, die wiederum aus Elementenaufgebaut sind.
1.2 Zusammensetzung und Reinheit organischer Stoffe 3
1
2
3
4
atome (so nennt man alle anderen Elemente außer Cund H) Sauerstoff und Stickstoff. Ferner treten als wei-tere Heteroatome häufig u. a. Schwefel, Phosphor undHalogene auf. Grundsätzlich lässt sich fast jedes Ele-ment des Periodensystems in organische Verbindungeneinbauen, so auch Metalle. Man spricht dann von orga-mometallischen Verbindungen. Dazu werden auch Ver-bindungen gezählt, die neben den traditionellen Metal-len und Halbmetallen auch Bor, Silicium, Arsen oderz.B. Selen enthalten. Von den weit über 70 Millionenderzeit bekannten chemischen Verbindungen leitensich mehr als 80% vom Kohlenstoff ab.
1.2 Zusammensetzung und Reinheitorganischer Stoffe
1.2.1 Reinsubstanzen und StoffgemischeDie Chemie beschäftigt sich mit den Eigenschaften vonMaterie und ihrem Aufbau aus Molekülen bzw. Ato-men. Unter Materie versteht man alles Stoffliche, alsoalles, wasMasse besitzt und Raum einnimmt.Währenddie meisten Stoffe, mit denen man täglich in Berührungkommt, Stoffgemische sind, ist das Ziel organisch-prä-parativer Arbeiten normalerweise die Herstellung undIsolierung reiner Substanzen, die aus Molekülen glei-cher Art bestehen. Stoffgemische mit einheitlicherZusammensetzung und einheitlichem Erscheinungs-bild über die gesamte Ausdehnung des Stoffes (die alsonur aus einer Phase bestehen) werden als homogeneGemische (Lösungen, Legierungen, Gasgemische)bezeichnet. Sie können durch physikalische Trennme-thoden (▸Kap. 1.3) in Reinsubstanzen getrennt werden(○Abb. 1.2). Bei diesen wiederum kann es sich entwe-der umElemente handeln, die nicht weiter in einfachere
Substanzen zerlegt werden können, oder um Verbin-dungen, bestehend aus zwei oder mehreren Elementen.Verbindungen können zwar nicht durch physikalische,aber prinzipiell durch chemische Methoden in die inihnen enthaltenen Elemente zerlegt werden. Hetero-gene Stoffgemische bestehen aus mindestens zwei Pha-sen und werden entsprechend der Aggregatzuständeihrer Phasen in Gemenge, Suspensionen, Emulsionen,Aerosole (Nebel, Rauch) und Schäume unterteilt. EineEmulsion ist z.B. eine heterogene Mischung zweiernichtmischbarer flüssiger Phasen.
1.2.2 Charakterisierung organischerVerbindungen
Wird eine neue, bis dato unbekannte Verbindung syn-thetisiert, durch biotechnologische Methoden herge-stellt oder durch Isolierung aus in der Natur vorkom-mendem Material (z.B. Pflanzen, marine Schwämme,Bakterien- oder Pilzkulturen) gewonnen, muss ihreStruktur analysiert und bewiesen werden. Die elemen-tare Zusammensetzung wird mithilfe der quantitativenElementaranalyse (▸Exkurs: Quantitative Elementar-analyse; ▸Exkurs: Ermittlung chemischer Formeln)bestimmt, die oft auch als Reinheitskriterium herange-zogen wird. Die genaue Identifizierung und Struktur-aufklärung einer neuen organischen Substanz erfolgtdann normalerweise mithilfe spektroskopischerMethoden (○Abb. 1.3; ▸Kap. 2). Neben den NMR-, IR-,MS- und UV/Vis-Daten werden bei Feststoffen derSchmelzpunkt (Smp., Festpunkt, Fp.), bei Flüssigkeitender Siedepunkt (Sdp., Kochpunkt, Kp.) und seltenerBrechungsindex oder Dichte genutzt. Chirale Verbin-dungen erfordern Angaben zur optischen Aktivität undzur absoluten Konfiguration, sei es durch Polarimetrie,durch Messung der ORD (optische Rotationsdisper-
Compound Characterization Checklist
Compound
Compound,structure,or table-entrynumber Ne
wKnown
Melting point range
IR UV-VIS
1HNMR
13C NMR
____NMR
MS HRMSOpticalrotation/ORD/CD
Enantiomeric/Diastereomericratio
X-ray
(ORTEP
and CIFinSi*)
Copyof1H/13C NMR
spectruminSi*
Copyofchrom
atograminSi*
Quant.GC, HPLC, or electrophoresis
Elementalanalysis
Cartesian coordinatesorZ-matrix
#ofimaginaryfrequencies
Totalenergy
Identity Purity Computational Datain Si*
Corresponding Author
Si*=Supportinginformation
○ Abb.1.3 Checkliste physikalischer und spektroskopischer Daten für eine neue organische Verbindung, entsprechendden Anforderungen des Journal of Organic Chemistry der American Chemical Society an Identitat und Reinheit
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung4
sion) oder mittels CD-Spektroskopie (Circulardichrois-mus, ▸Kap. 2). Hochauflösende Massenspektrometrie(HRMS; ▸Kap. 2), quantitative HPLC bzw. GC oderauch die NMR-Spektroskopie (▸Kap. 2), seltener dieElektrophorese oder kapillarelektrophoretische Verfah-ren werden für die Analytik der Reinheit einer organi-schen Verbindung herangezogen.
Die klassischeRöntgenstrukturanalyse liefert nebender exakten Konstitution (die Reihenfolge und Art derVerknüpfung der einzelnen Atome miteinander) auchdie Konformation (die dreidimensionale Gestalt)(▸Kap. 3), die das Molekül im Kristall einnimmt(○Abb. 1.4). Die Konformation in Lösung, die sichallerdings deutlich von der im Kristall unterscheidenkann, kann z.B. mithilfe NMR-spektroskopischerMethoden analysiert werden.
Durch experimentelle Elektronendichtebestimmun-gen, die durch hochaufgelöste Einkristall-Röntgen-,-Synchrotron- oder Neutronenbeugungsdaten ausExperimenten bei tiefen Temperaturen möglich sind,
können – in Kombination mit Methoden der Compu-terchemie – auch quantitative Aussagen über die vor-liegenden Bindungstypen und -stärken, die intermole-kularen Wechselwirkungen zu Nachbarmolekülensowie über die topologischen und elektronischenEigenschaften der Verbindungen (z.B. elektrostatischesOberflächenpotenzial, reaktive Oberfläche, räumlicheVerteilung freier Elektronenpaare) gemacht werden(○Abb. 1.4).
1.3 Trennung von homogenenStoffgemischen
Umdie stöchiometrische Zusammensetzung einer Sub-stanz, ihre Struktur und ihre Eigenschaften ermitteln zukönnen, muss die Substanz in möglichst reiner Formvorliegen. Dafür ist nach ihrer Synthese oder Gewin-nung aus einer natürlichen Quelle meist die Abtren-nung aus mehr oder weniger komplexen Stoffgemi-
Exkurs: Quantitative ElementaranalyseZur Ermittlung der Verhältnisformel (empirische Summen-formel) ist eine quantitative Bestimmung der Massenan-teile der chemisch gebundenen Elemente in einer Verbin-dung notwendig. Die Grundlagen solcher Analysen wurdenu.a. von Liebig (1803–1873) erarbeitet. Man unterwirfteine genau eingewogene Menge (in der Mikroelementar-analyse werden wenige Milligramm, in der Ultramikroana-lyse nur 10–100µg Substanz benötigt) der Analysensubs-tanz einer Verbrennung mit Sauerstoff bei hohen Tempera-turen (bis zu 1800°C). Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefelund Stickstoff werden dabei zu CO2, Wasser, SO2 und einemGemisch aus N2 und Stickoxiden NOx umgesetzt. Im Laborkann die Oxidation auch durch Verbrennung in Anwesen-heit von CuO durchgeführt werden.Die Verbrennung (Oxidation) organischer Stoffe zu Nicht-metalloxiden verlauft nach folgendem Schema:
Die Stickoxide werden anschließend an einem 600–900°Cheißen Kupfer-Kontakt zu N2 reduziert. Die Gase werdengaschromatographisch (als Tragergas wird Helium verwen-det) durch Adsorption/Desorption an geeigneten Adsorpti-onssaulen (▸Kap.1.3.5) getrennt und in Warmeleitfahig-keitsdetektoren identifiziert und quantifiziert. Die Detek-tion und Quantifizierung von CO2, H2O und SO2 kann auchmittels IR-Spektroskopie (NDIR, nichtdispersive Infrarot-Spektroskopie) erfolgen; weitere Detektionsmöglichkeitenfür Stickstoff und Schwefel sind die Chemolumineszenzbzw. UV-Fluoreszenz. Der Sauerstoffgehalt ergibt sich aus
der Differenz der Summe der Gehalte der anderen Elementeund 100%. Die Sauerstoffbestimmung kann auch separatin einem Pyrolyseofen erfolgen. Der in der zu analysieren-den Substanz gebundene Sauerstoff wird hier bei 1350°Cam Kohlekontakt zuerst zu CO und anschließend weiter zuCO2 oxidiert. Halogene werden nach Aufschluss der Verbin-dung und Überführung in anorganisches Halogenid titri-metrisch bestimmt. In modernen Elementanalysatorenkann der Chlorgehalt (als HCl) auch direkt zusammen mitden anderen Elementen bestimmt werden, die Detektionerfolgt dann in einer Coulometerzelle. Phosphor wird nachAufschluss als Phosphat quantifiziert.
Letztendlich lassen sich mit diesen Verfahren die prozentu-alen Anteil aller in einer chemischen Verbindung enthalte-nen Elemente quantitativ angeben. Daraus kann danndurch die zusatzliche Bestimmung der molaren Masse auchdie exakte Summenfomel der Verbindung berechnet wer-den (▸Exkurs: Ermittlung chemischer Formeln).
CnHmNoOpSq
CO2 + H2O + N2
und/oderNxOy + SOz
1.3 Trennung von homogenen Stoffgemischen 5
1
2
3
4
schen notwendig. Hierzu bedient man sich physikali-scher Trennmethoden wie Extraktion, Kristallisation,Destillation, Sublimation oder chromatographischerVerfahren.
1.3.1 ExtraktionEine Methode zur Reinigung und Isolierung organi-scher Verbindungen ist die Extraktion, bei der auseinem Gemisch fester oder flüssiger Substanzen durchein Lösemittel eine Substanz aufgrund besserer Lös-lichkeit in diesem Lösemittel extrahiert wird. Auf diese
O
HO N
NH
O
O
OH
○ Abb.1.4 Links: Struktur und Gestalt des Desoxyribonucleosids Thymidin (besser: Desoxythymidin, Strukturformelrechts), einem Baustein der DNA (▸Kap.38), erhalten aus der Röntgenstrukturanalyse, dargestellt als sogenannter ORTEP-Plot (Oak Ridge Thermal Ellipsoid Plot); Mitte: elektrostatisches Oberflachenpotenzial von Thymidin, erhalten aus experi-mentellen Elektronendichtebestimmungen bei 20 K. Die Farben symbolisieren Bereiche hoher (rot) und niedriger Elek-tronendichte (blau). Das elektrostatische Oberflachenpotenzial ist auch durch quantenchemische Rechnungen zugang-lich.
Exkurs: Ermittlung chemischer FormelnGrundlage zur Aufstellung der Summenformel einer unbe-kannten organischen Substanz sind die aus der quantitati-ven Elementaranalyse (▸Exkurs: Quantitative Elementar-analyse) ermittelten prozentualen Massenanteile der Ele-mente, aus denen die Substanz aufgebaut ist. Dividiertman diese durch die relative Atommasse Ar des betreffen-den Elementes (vereinfacht C: 12; H: 1; N: 14; O: 16), erhaltman das Atomzahlenverhaltnis der Verbindung. Die ein-fachste Verhaltnisformel (empirische Summenformel)ergibt sich dann durch Division dieser Werte durch denkleinsten der Werte (im nachfolgenden Beispiel der Wertfür Sauerstoff oder Stickstoff: 1,69). Um die tatsachlicheSummenformel (Molekularformel, Molekülformel) der Ver-bindung zu erhalten, muss zudem noch die relative Mole-külmasse Mr der Verbindung ermittelt werden (▸Kap.2).Die quantitative Elementaranalyse einer unbekanntenSubstanz liefert z.B.:C: 40,67%; H: 8,53%; N: 23,71%Daraus ergibt sich für Sauerstoff ein prozentualer Massen-anteil von 27,09%:O: 100% – (40,67% + 8,53% + 23,71%) = 27,09%Diese Massenanteile, dividiert durch die relativen Atom-massen der jeweiligen Elemente, liefern das Atomzahlen-verhaltnis:C; H; N; O = 3,38; 8,53; 1,69; 1,69
Nach Division durch den kleinsten Wert erhalt man dieempirische Formel: C2H5N1O1 (empirische Formelmasse:2 · 12 + 5 · 1 + 1 · 14 + 1 · 16 = 59).Man beachte, dass die quantitative Elementaranalyse auf-grund experimenteller Fehler meist nicht solche exaktenWerte liefert!Bei einer experimentell bestimmten relativen Molekül-masse Mr von hier z.B. 118,07 ergibt sich die tatsachlicheSummenformel folgendermaßen:Man ermittelt den ganzzahligen Faktor, mit dem die empi-rische Formel multipliziert werden muss. Der Faktor ergibtsich durch Division der relativen Molekülmasse durch dieempirische Formelmasse:
Faktor = tatsächliche relative Molekülmasse________________________empirische Formelmasse =
118,07_____59 ≅ 2
Damit erhalt man die Summenformel: C4H10N2O2Die Strukturaufklarung mit verschiedenen spektroskopi-schen Methoden (▸Kap.2) könnte hier nun z.B. zu folgen-der Molekülstruktur führen:
Es handelt sich um (S)-2,4-Diaminobutansaure (l-DAB,(S)-2,4-Diaminobuttersaure), eine Aminosaure, die z.B. inPeptidantibiotika wie den Polymyxinen auftritt.
NH2H
O
OHH2N
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung6
Weise lassen sich z.B. aus wässrigen Lösungen mitleicht flüchtigen Lösemitteln, die nicht mit Wassermischbar sind (○Abb. 1.5), organische Substanzen her-auslösen und durch Entfernen des Lösemittels amRota-tionsverdampfer wieder gewinnen. Als hochwirksameund schonende Extraktionsmittel können auch hoch-verdichtete, überkritische Fluide (z.B. überkritischesCO2) verwendet werden.
1.3.2 KristallisationDiese Trennmethode beruht auf der unterschiedlichenLöslichkeit fester organischer Verbindungen in den ein-zelnen Lösemitteln. Sind die Begleitsubstanzen in demgewählten Lösemittel leichter löslich als das Hauptpro-dukt, so bereitet dessen Isolierung keine besonderenSchwierigkeiten. Es kristallisiert aus der heiß gesättig-ten Lösung aus (○Abb. 1.6) und kann durch Filtrationabgetrennt und anschließend getrocknet werden, wäh-rend die Verunreinigungen in der erkalteten Lösung,der sogenannten „Mutterlauge“, gelöst bleiben. Infolgeder unterschiedlichen Kristallisationsgeschwindigkeittritt eine fast vollständige Abscheidung der relativ rei-nen Substanz häufig erst nach Stunden oder Tagen ein.Aus übersättigten Lösungen lässt sich die erwarteteorganische Verbindung oft durch Eintragen von Impf-kristallen als Kristallisationskeime ausfällen.
1.3.3 DestillationDie Trennung von flüssigen Gemischen durch Destilla-tion basiert auf den unterschiedlichen Siedepunktender einzelnen Flüssigkeiten, genauer gesagt auf ihrenunterschiedlichen Dampfdrücken bei gleicher Tempe-ratur. Eine Trennung gelingt umso leichter, je größer dieDifferenz der Siedepunkte ist. Die Trennwirkung beruhtauf der unterschiedlichen Zusammensetzung der sie-denden Flüssigkeit und des Dampfes; im Dampf wirddie leichter siedende Komponente angereichert(○Abb. 1.7).
Bei der fraktionierenden Destillation wird dasGemisch in einzelne Fraktionen zerlegt, deren immerwieder erneute Destillation letztendlich zu demerwünschten Reinheitsgrad führt (○Abb. 1.7). DieMethode versagt bei Azeotropen, d. h. bei flüssigenGemischen aus zwei oder mehr Komponenten, derenDampf die gleiche Zusammensetzung wie die flüssigePhase aufweist.
Während man bei einfachen Destillationen imGleichstrom arbeitet, erfordert die Trennung vonGemischenmit nahe beieinander liegenden Siedepunk-ten die Anwendung des Gegenstromprinzips. DieseMethode bezeichnet man als Rektifikation. Hierbeiwird zwischenDestillierblase und Kondensator als Zwi-schenstück eine Kolonne eingeschaltet (○Abb. 1.8). Indieser langen Säule steigen die heißen Dämpfe nachoben, und zugleich fließt eine kältere Flüssigkeit zurück,
A B
○ Abb.1.5 Extraktion eines blauen, in Wasser (unterePhase) gelösten Farbstoffs mit n-Octanol (obere Phase).Vor der Extraktion (A), nach einmaliger Extraktion mit demgleichen Volumen n-Octanol (B)
○ Abb.1.6Umkristallisationeiner organischenSubstanz
Stoffmengenanteil Aceton im Gemisch
55
80
75
70
65
60
T[°C]
0 20 40 60 80 100%
Stoffmengenanteil Butanon im Gemisch
Taukurve(Zusammensetzungdes Dampfes)
Siedekurve(Zusammensetzungder Flüssigkeit)
○ Abb.1.7 Siedediagramm eines binaren Gemischs (Sdp.ca. 71°C) aus Aceton (Sdp. 56°C) und Butanon (Sdp. 80°C,ca. 29% Aceton) bei 1013 mbar (1013 hPa). Beispielhaftist die Anreicherung von Aceton auf ca. 78% im Gemischdurch dreimalige Destillation gezeigt. Der Trennvorgang inDestillationskolonnen lasst sich als Folge vieler wiederhol-ter, einzelner Destillationsschritte auffassen.
1.3 Trennung von homogenen Stoffgemischen 7
1
2
3
4
wobei zwischen Gas- und Flüssigphase ein Stoff- undWärmeaustausch erfolgt. Die Dämpfe kühlen sich abund höher siedende Anteile werden kondensiert. Durchdie frei werdende Kondensationswärme werden umge-kehrt niedriger siedende Anteile aus der Flüssigkeit ver-dampft. Es kommt somit innerhalb der Kolonne zueiner stufenweisen Anreicherung der niedriger sieden-den Komponenten in den aufsteigenden Dämpfen undder höher siedenden Komponenten im flüssigen Rück-lauf (○Abb. 1.7).
Aus den Gleichgewichtskurven (sie stellen über dengesamten Konzentrationsbereich die Zusammenset-zung der Dampfphase als Funktion der Zusammenset-zung der Flüssigphase einer Komponente dar) der zutrennenden Gemische lässt sich die Anzahl der „theo-retischen Böden“ (▸Kap. 1.3.5) einer Kolonne errech-nen, die für den gewünschten Trenneffekt erforderlichsind. Bei hochsiedenden oder leicht zersetzlichen Flüs-sigkeiten führt man die Destillation im Vakuum beietwa 16 mbar (16 hPa, klassische im Labor verwendeteMembranpumpe), im Fein- (1 bis 10–3 hPa) oder Hoch-vakuum (10–3 bis 10–6 hPa) durch.
Die Wasserdampfdestillation beruht darauf, dassviele Substanzen, deren Siedepunkte wesentlich höherliegen als der desWassers, durch eingeblasenenWasser-dampf in Abhängigkeit von ihrem Dampfdruck ver-flüchtigt und anschließend im absteigenden Kühlerzusammen mit dem Wasserdampf wieder kondensiertwerden. Ist die zu reinigende Substanz in Wasser prak-tisch unlöslich, so werden sich die beidenDampfdrückegegenseitig kaum beeinflussen. Sobald jedoch beimErhitzen die Summe der Partialdampfdrücke beiderSubstanzen dem jeweiligen Atmosphärendruck ent-spricht, tritt Sieden ein. Die zu isolierende Substanz istso schon bei sehr viel niedrigeren Temperaturen flüch-tig als es ihrem eigenen Siedepunkt entspricht. DieWasserdampfdestillation stellt eine besonders schone-nende Methode zur Isolierung von Naturstoffen z.B.aus Pflanzenextrakten dar.
1.3.4 Sublimation – ResublimationUnter Sublimation – Resublimation versteht man dasVerdampfen einer festen Substanz und ihre Abschei-dung ohne vorherige Verflüssigung nach dem Schema:fest → gasförmig → fest (○Abb. 1.9). Diese Art der Reini-gung kommt vor allem für Substanzen in Frage, die sichsehr schwer lösen oder die auch durch wiederholtesUmkristallisieren nicht rein isolierbar sind. Die Subli-mation wird zweckmäßig im Fein- oder Hochvakuumausgeführt. Voraussetzung für diese Art der Reinigungist, dass bei einem entsprechend niedrigen Druck gear-beitet werden kann, bei dem die Substanz entsprechendihres Phasendiagramms (○Abb. 1.9) direkt und ohneZersetzung vom festen in den gasförmigen Zustandübergeht.
Die Gefriertrocknung (Lyophilisation) ist ein Ver-fahren zur schonenden Evaporation verschiedensterLösemittel. Sie wird insbesondere für wässrige Probenverwendet. Diese werden eingefroren und im Vakuumbei niedrigen Temperaturen direkt sublimiert, sodassdas Wasser der Probe entzogen wird und das gelösteProbenmaterial zurück bleibt. Da das Probenmaterialzudem thermisch nicht belastet wird, handelt es sichwiederum um eine sehr schonende Trennmethode.
1.3.5 ChromatographieBei chromatographischen Methoden erfolgt die Tren-nung durch Verteilungs- und/oder Adsorptionsvor-gänge oder auch durch andere physikalisch-chemischeVorgänge wie Ionenaustausch, Ionenpaarbildung, Sieb-effekte (Größenausschluss) oder Affinität zu bestimm-ten Makromolekülen. Es sind zwei nicht miteinandermischbare Phasen notwendig, wovon sich eine statio-när im Trennsystem befindet (stationäre Phase, Sor-
○ Abb.1.8 Mikro-destillationsanlagezur fraktionieren-den Destillationüber eine Destilla-tionskolonne(Vigreux-Kolonne)
Druck
Temperatur
flüssig
fest
gasförmig
SublimationResublimation
○ Abb.1.9 Phasendiagramm (Abhangigkeit des Aggregat-zustands von Duck und Temperatur) einer Substanz undderen Reinigung (hier: Benzoesaure) durch Sublimationund Resublimation an einem Kühlfinger. Benzoesauresublimiert bei Normaldruck ab ca. 100°C.
1 Stoffe und ihre Zusammensetzung8
bens). Mithilfe der mobilen Phase (Eluent, Elutions-mittel, Trägergas) wird das Substanzgemisch über diestationäre Phase transportiert und dabei in seineBestandteile getrennt (▸Exkurs:VerteilungundAdsorp-tion). Durch Kombination verschiedener stationärer(fest, flüssig) und mobiler Phasen (flüssig, überkriti-sches Fluid, Gas) ergeben sich verschiedene Techniken.
Als wichtigste Methode zur präparativen Trennungvon Substanzgemischen hat sich die Säulenchromato-graphie (SC) in Form der hydrostatischen SC, Flash-Chromatographie (Arbeiten unter mäßigem Über-druck), der Vakuumflüssigchromatographie (drycolumn vacuum chromatography, Arbeiten unter Unter-druck), MPLC (middle pressure liquid chromatography)oder HPLC (high pressure LC, high performance LC)etabliert. Die Trenneffizienz ist dabei unter anderemvon der Größe der Partikel der stationären Phase undder Füllqualität der Säule abhängig. Dicht und gleich-mäßig gepackte Säulen mit Partikeln kleiner Teilchen-durchmesser besitzen eine höhere Trennleistung, erfor-dern aber auch erhöhten Druck (daher high pressure),um die mobile Phase über die stationäre Phase zu trans-portieren.
Bei der SC werden als stationäre Phasen meist pola-res Kieselgel (Normalphase), Aluminiumoxid, unpo-
lare Umkehrphasen (RP-Phasen, reversed phase, meistRP-8, Octylsilyl-, und RP-18, Octadecylsilyl-Gruppen)oder Cellulose verwendet. Sowohl Normal- als auchRP-Phasen sind heute in vielen verschiedenen modifi-zierten Varianten erhältlich (z.B. Einführung vonDihy-droxypropyl, Aminopropyl-, Cyanopropyl-Gruppen),die die Trennung von Substanzen verschiedenster Pola-ritäten erlauben.
Aber auch die Dünnschichtchromatographie (DC,in Form der HPTLC, high performance thin layer chro-matography) oder dieGaschromatographie können fürpräparative Trennungen eingesetzt werden.
Die Wahl des Elutionsmittelgemischs, isokratisch(also mit fester, sich während der Trennung nicht ver-ändernder Zusammensetzung) oder als Gradient, rich-tet sich nach den Polaritäten der stationären Phase undder zu trennenden Substanzen. Bei RP-Phasen werdenals Elutionsmittel meist Wasser oder wässrige Puffer imGemisch mit Methanol, Aceonitril oder Tetrahydrofu-ran, bei Normalphasen und Aluminiumoxid eherunpolare Lösungsmittel (Hexan, Cyclohexan, imGemisch mit Ethylacetat, Toluen, o.Ä.) eingesetzt.Bezogen auf Kieselgel besitzt Hexan die niedrigste,Wasser die größte Elutionskraft. An RP-Phasen, andenen unpolare Substanzen eher zurückgehalten wer-
Exkurs: Verteilung und AdsorptionBei verteilungschromatographischen Verfahren beruht dieTrennung auf der unterschiedlichen Verteilung der zu tren-nenden Substanzen in zwei nicht miteinander mischbarenPhasen (vgl. auch ▸Kap.1.3.1). Der Grad der Verteilungzwischen den beiden Phasen wird durch den NernstschenVerteilungkoeffizienten K, eine bei gegebener Temperaturfür das Trennsystem (Substanz, mobile Phase, stationarePhase) stofftypische Konstante, beschrieben.
K = [A]Phase 2_______[A]Phase 1
Gleichung1.1
[A] Konzentration des Stoffes A in den nicht miteinander mischba-ren Phasen 1 und 2
K Nernstscher Verteilungskoeffizient
Typische Beispiele für Trennungen, die hauptsachlich aufVerteilungschromatographie beruhen, sind die Papier- unddie Gas-Flüssig-Chromatographie.Bei adsorptionschromatographischen Trennungen reichernsich die zu trennenden Substanzen durch spezifische Wech-selwirkungen der polaren/unpolaren Gruppen der Substanzan der polaren/unpolaren Oberflache des Sorbens (statio-nare Phase) an (Adsorption). Je größer die Oberflache, destomehr Substanz kann adsorbiert werden. Die Konzentrationdes Stoffes im Sorbens und seine Konzentration in derangrenzenden Phase hangen bei konstanter Temperaturüber die Adsorptionsisotherme (○Abb.1.10) zusammen.
Mithilfe der mobilen Phase wird die adsorbierte Substanzwieder von der Oberflache des Sorbens abgelöst (Desorp-tion). Eine Trennung wird umso besser sein, je mehr sichdie zu trennenden Substanzen in ihrer Polarität und in derLöslichkeit in der mobilen Phase unterscheiden.Bei den meisten saulenchromatographischen Trennungenfinden sowohl Adsorptions- als auch Verteilungsvorgangestatt.
Konzentration in Lösung
Belegungsgrad = 1alle Adsorptionsplätze besetzt
AdsorbierteMenge
(Belegungsgrad)
anderfesten
Phase
○ Abb.1.10 Die Adsorptionsisotherme beschreibt denZusammenhang zwischen der Konzentration eines Stoffesin Lösung (mobile Phase) und seiner adsorbierten Mengean der festen Phase.