Übersicht
• Nucleophile Substitution (SN1, SN2, SNi)
• Halogenalkane, wichtige Verbindungen
• Alkohole
• Ether
• Aldehyde und Ketone
• Carbonsäure und deren wichtigste Derivate
• Ester
Nucleophile Substitution
X = z.B. –Cl, -Br, -I, -OH2
Allgemein:
2 Möglichkeiten:
a) nucleofuger Abgang von X, dann nucleophiler Angriff von Yb) Angriff und Abgang konzertiert
oft Halogenalkane
- -
SN1
schnell
langsam
� Racemisierung des Produkts! Warum?
2 Konkurrenzreaktionen:
Umlagerung Eliminierung
wenn H in α-Stellung vorhandenWagner-Meerwein-Umlagerung
SN2
� konzertiert� Inversion am C-Atom (Walden-Umkehr)
Einflüsse auf die Reaktivität einer SN-Reaktion:
• Solvens• Substratstruktur• Art der Abgangsgruppe• Art des Nucleophils
SNi - Mechanismus
Halogenalkane
C X
• die C-X- Bindung ist polar
• die C-X- Bindungsstärke nimmt mit zunehmender Größe von X ab
• die Siedepunkte der Halogenalkane nehmen mit steigender Größe der Halogenatome zu
bedeutende Verbindungen
DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan)
gute Wirksamkeit gegen Insekten,kaum toxisch für SäugetiereABER: sehr lipophil und chem. stabil,
FCKWs
Frigen 12 Frigen 113
Verwendung als Kältemittel
Fluid, das zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage eingesetzt wird, und das
bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer
Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt, wobei üblicherweise
Zustandsänderungen des Fluids erfolgen.
CH4 CH3Cl CH3OH
Sdp.[°C]: -161.7 -23.8 65.0
Alkohole
R
O
H
� H-Brückenbindungen
� 44.0 kJ/mol(kovalente OH-Bindung: 435 kJ/mol)
6.5*10-30 Cm 5.7*10-30 Cm
Alkohole
vicinale OH-Gruppen geminale OH-Gruppen (Erlenmeyer Regel)
OH
OH
Cl
ClCl
� Ausnahmen: Formaldehyd, Ninhydrin, Chloralhydrat
Thioalkohole: S-Analoga der Alkohole
� schwächere H-Brücken als die Alkohole� saurer als Alkohole (neg. Ladung an S-Atomen besser stabilisiert)
2 Disulfid
AlkoholeHerstellung
SN: R-Br + OH- � R-OH + Br –
Redox-Beziehungen:
Ox.-Mittel: z.B. KMnO4, Cr(VI)-ReagenzienRed.-Mittel: z.B. LiAlH4, NaBH4
Ox Ox
RedRed
Ether
Williamson Ethersynthese (auch intramolekular)� Phenol mit K2CO3 deprotonierbar
Achtung: Peroxidbildung an der Luft, Explosiv
Verwendung: Radikalstarter Nachweis: KI -Lösung
Ether
Epoxid: O
R-OH
R-CR2
OR OH
R O
R R
O
O
O
OO
O
K
BrR
Ether Mg-Späne
MgR Br
O
O
Kronenether:
• Kationenkomplexierung„Wirt-Gast-Beziehung“
• z.B. [18]Krone-6
Grignard-Verbindungen
S-Analoga: Thioether
Aldehyde und Ketone
O
O
Ox Ox
RedRed
C(sp2)
O
H H
9*10-30 Cm
� H-Brücken-Akzeptor
� Keto-Enol-Tautomerie (auch basenkatalysiert), Keto-Form stabiler (~40 kJ/mol)
Reaktivität: > > >
• CH-acidität in α-Position � Carbanion• wichtig: Aldolreaktion!
Aldehyde und Ketone
Formal:
u.a. wichtig für:Hydrate, Acetale,Thioacetale,Oxime, Hydrazone, Cyanhydrine
ein Imin
ein Enamin
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
langkettige Carbonsäuren bilden Micellen:
� Detergenzien, Tenside
Acidität abhängig vom Rest:
pKa= 4,74 pKa= 0,23
� Reaktivität/Acylierungsvermögen abhängig vom Rest� Abgangsgruppeneingeschaften� mesomere/induktive Effekte
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
> > > >
>
gutes Acylierungsvermögen
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
� wichtige Reaktionen (Mechanismus!)
OH
OR-OH
H+ O
O
H2O
OH
O
2-H2O O
O O
� zusätzliche Aktivierung mit Pyridin
Ester
Vorkommen von Estern:
- Aromastoffe (Buttersäureester: Apfel, Ananas, Birne, Banane, Aprikose)- Wachse (Ester langkettiger Carbonsäuren und langkettiger Alkohole)- Fette, Lipide (bauen Membranen auf � Lipiddoppelschicht), Lecithine- cyclische Ester
R R'
� häufig ungesättigt � cis-konfiguriert
Hydriering: Fetthärtung
Ester und Amide
wichtig: Mechanismus der Esterspaltung!!!
Amide:
cyclische Ester: Lactone γ-Butyrolacton (GBL) –> GHB !
cyclische Amide: Lactame Penicillin