Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und."—  Präsentation transkript:

1 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen WS 2007/2008 Hochschuldozent Klaus Schaper

2 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 2 Enzyme Der Begriff Katalyse wurde 1835 von J. J. Berzelius geprägt. Der Begriff Enzym wurde 1877 von W. F. Kühne für Katalysatoren in lebenden Wesen eingeführt. James Batcheller Sumner entdeckte 1926, dass Enzyme Proteine sind (Nobelpreis 1946). Tom Cech hat 1982 entdeckt, das es auch andere katalytische Spezies (RNA) in Lebewesen gibt (Ribozyme, Nobelpreis 1989). Berzelius Kühne Sumner Cech

3 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 3 Enzyme Die Reaktionsbeschleunigung durch Enzyme liegt bei einem Faktor von 10 5 bis (1 Jahr hat 3*10 7 s) Ein Enzym bildet das Substrat (Edukt) reversibel und wandelt das Substrat in das Produkt um. Die Reaktionsgeschwindigkeit ergibt sich zu: Und daraus leitet sich die Michaelis-Menten Gleichung ab:

4 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 4 Enzyme Für K M = [S] gilt: v 0 = v max /2! Ist K M klein, so wird die maximale katalytische Aktivität schon bei kleinen Substratkonzentrationen erreicht. so hat das Enzym eine hohe Affinität zum Substrat (Das Enzym bindet das Substrat stark). K M hängt von Temperatur, pH, usw. ab. v max hängt von Temperatur, pH, Enzymkonzentration, usw. ab. k kat gibt die turn over number, dass ist die Anzahl der Katalysezyklen pro Sekunde an.

5 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 5 Enzyme Veränderung von Enzymen (andere enzym. Eigenschaften) oder die Veränderung der Konzentration von Enzymen führt zu Krankheiten. Manchen Asiaten fehlt die mitochondriale Acetaldehyddehydrogenase (ein Enzym). Daher vertragen sie Alkohol schlechter.

6 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 6 Fragen 12.7/Zeeck

7 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 7 Inhalt: Organische Chemie 10Einführung und Überblick 11Kohlenwasserstoffe 12Einfache funktionelle Gruppen 13Aldehyde und Ketone 14Chinone 15Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 16Derivate anorganischer Säuren 17Stereochemie 18Aminosäuren und Peptide 19Kohlenhydrate 20Heterocyclen 21Spektroskopie

8 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 8 Inhalt: Organische Chemie 12 Einfache funktionelle Gruppen 12.1Alkohole und Phenole 12.2Ether 12.3Thiole und Thioether 12.4Amine 12.5Nucleophile Substitution

9 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 9 Alkohole und Phenole Ein Alkohol (auch Alkanol) entsteht formal, in dem man in einem Alkan ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe (OH-Gruppe) ersetzt. Ersetzt man im Methan ein Wasserstoffatom gegen eine Hydroxygruppe so erhält man Methanol (siehe Alkanol). Die Endung –ol ist typisch für Alkohole. Benzol ist kein Alkohol! (Im engl. sagt man benzene) Ersetzt man im Benzol ein Wasserstofftaom durch eine Hydroxygruppe so erhält man Phenol.

10 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 10 Alkohole und Phenole Ersetzt man im Benzol ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe so erhält man Phenol. Ersetzt man in einem aromatischen Kohlenwasserstoff ein Wasserstoffatom (am aromatischen System) gegen eine Hydroxygruppe, so erhält man ein Phenol. Man hat nur dann ein Phenol, wenn die Hydroxygruppe direkt an den aromatischen Kern gebunden ist. Es gibt also das Phenol im speziellen, oder allgemein ein Phenol.

11 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 11 Alkohole und Phenole Durch die Hydroxygruppe bekommen Alkohole und Phenole chemische und physikalische Eigenschaften, die sich von denen der Alkane und Aromaten unterscheiden. Alkohole und Phenole unterscheiden sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Daher werden sie als getrennte Substanzklassen verstanden. Ähnlich wie Wasser besitzen Alkohole und Phenole eine gewinkelte Struktur und einen Dipol.

12 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 12 Alkohole

13 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 13 Alkohole oder auch nur der Alkohol

14 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 14 Alkohole

15 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 15 Alkohole und Phenole Zwei Alkohole. Drei Phenole.

16 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 16 Alkohole und Phenole Methanol hat eine rel. Molmasse von 32, Ethan hat eine 30. Für die Unterschiede im Siedepunkt sind Wasserstoffbrücken verantwortlich.

17 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 17 Alkohole und Phenole Für die Unterschiede im Siedepunkt sind Wasserstoffbrücken verantwortlich. Phenole und Alkohole sind wasserlöslich (, wenn der aliphatische, bzw. aromatische Teil nicht zu groß ist). Methanol, Ethanol, Propanol mischen sich in jedem Verhältnis mit Wasser, Butanol ist teilweise mit Wasser mischbar (begrenzte Löslichkeit), höhere Alkohole lösen sich schlechter. Das eine Ende der Verbindung ist hydrophil/lipophob (Hydroxygruppe), das andere Ende ist hydrophob, lipophil (Alkylkette).

18 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 18 Alkohole und Phenole Alkohole und Phenole sind amphoter.

19 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 19 Alkohole und Phenole Phenole sind stärkere Säuren als Alkohole. Das Phenolatanion ist durch Mesomerie stabilisiert. Die negative Ladung ist über vier Atome verteilt.

20 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 20 Elektrophile aromatische Substitution Auch im Pheneol gibt es mesomere Grenzstrukturen. Dabei schiebt die Hydroxygruppe Elektronen in den Ring. Man nennt dies einen positiven mesomeren Effekt (+M). Die negative Ladungsdichte ist in o- und p-Position bezogen auf die Hydroxygruppe besonders hoch. Der Angriff auf den aromatischen Ring erfolgt elektrophil, und daher dort, wo die Ladungsdichte besonders hoch ist (Dies ist ein Modelvorstellung, keine exakte Erklärung)

21 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 21 Elektrophile aromatische Substitution Die negative Ladungsdichte ist in o- und p-Position bezogen auf die Hydroxygruppe besonders hoch. Der Angriff auf den aromatischen Ring erfolgt elektrophil, und daher dort, wo die Ladungsdichte besonders hoch ist (Dies ist ein Modelvorstellung, keine exakte Erklärung)

22 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 22 Oxidation von Alkoholen Die Oxidation von Alkoholen führt zu Aldehyden oder Ketonen (siehe dort). Ein weiterer Oxidationsschritt zu Carbonsäuren ist bei Aldehyden möglich (siehe dort).

23 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 23 Alkohole und Phenole Die Hydratisierung von Alkenen und die Dehydratisierung von Alkoholen sind einander entgegengesetzt. Das Proton ist ein Katalysator!

24 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 24 Mehrwertige Alkohole Die Zahl der Hydroxygruppen bestimmt die Wertigkeit eines Alkohols. FrostschutzBestandteil von Fetten Zuckerersatz Zell-Zellkommunikation

25 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 25 Mehrwertige Phenole

26 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 26 Niedere Alkohole (Methanol) Methanol wird aus Kohlenmonoxid gewonnen. Lösungsmittel für Lacke und Polituren. Panschen von Wein (Erblindung, Tod). Biodiesel und direkte Verbrennung (Methanolauto). Aus Methanol wird Formaldehyd dargestellt. Kunststoffe (Phenolharze)

27 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 27 Niedere Alkohole (Methanol) Panschen von Wein (Erblindung, Tod). Methanol wird im Körper zu Formaldehyd und Ameisensäure oxidiert. Formaldehyd und Ameisensäure zerstören den Sehnerv.

28 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 28 Niedere Alkohole (Ethanol) Ethanol (Alkohol) wird durch alkoholische Gärung aus Glucose gewonnen. Bei der Gärung können keine höheren Alkoholgehalte als 15 % erreicht werden. Eine höhere Anreicherung gelingt durch Destillation (Brennen). Technische Synthese von Ethanol.

29 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 29 Ethanol Ethanol ist giftig (Alkoholvergiftung). Die letale Konzentration ist 4 Alkohol im Blut. Giftwirkung: Euphorie Enthemmung Desorientierung Sprachstörung Koma Ethanol wird über Acetaldehyd in Essigsäure umgewandelt. Ethanol ist ein karzinogen. Acetaldehyddehydrogenase

30 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 30 Steroide Steroide haben das gezeigte Sterangerüst gemeinsam. In einem solchen Gerüst können die Ringe verschieden verknüpft sein (siehe Dekalin).

31 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 31 Alkohole und Phenole Die beiden Ringe A und B können cis oder trans verknüpft sein.

32 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 32 Alkohole und Phenole Ein alkoholisches und ein phenolisches Steroid.

33 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 33 Vitamine

34 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 34 Aminosäuren

35 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 35 Fragen 13.1/Zeeck

36 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 36 Alkohole und Phenole

37 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 37 Inhalt: Organische Chemie 12 Einfache funktionelle Gruppen 12.1Alkohole und Phenole 12.2Ether 12.3Thiole und Thioether 12.4Amine 12.5Nucleophile Substitution

38 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 38 Ether In einem Ether sind beide Wasserstoffatome von Wasser gegen Alkylreste ersetzt. Ether können symmetrisch oder asymmetrisch sein. Ether (Narkose) Antiklopfmittel Ersatz für Diethylether

39 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 39 Ether Es gibt auch cyclische Ether. Enzymatisch können Alkohole zu Methylethern umgesetzt werden. Es entsteht eine Methoxygruppe. 1,4-Dioxacyclohexan

40 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 40 Inhalationsnarkotika Diethylether.

41 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 41 Siedepunkte Die Siedepunkte von Ethern ähneln denen von Alkanen mit gleicher Molmasse. Es gibt keine Wasserstoffbrückenbindungen.

42 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 42 Alkohole und Phenole Bekannte giftige Ether. Vietnamkrieg Herbizid (Unkrautbekämpfungsmittel) 2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin (TCDD) Dioxin

43 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 43 Reaktionen Protonierung. Ether sind schwache Basen => Man benötigt starke Säuren um Ether zu protonieren.

44 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 44 Synthese von Ethern Symmetrische lassen sich durch Wasserabspaltung aus Alkoholen herstellen. Unsymmetrische Ether lassen sich aus einem Alkoxid und einem Halogenalkan herstellen.

45 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 45 Etherhydroperoxide Ether mit einem -Wasserstoffatom reagieren mit Luftsauerstoff langsam zu Peroxiden. Ein -Wasserstoffatom ist ein Wasserstoffatom in direkter Nachbarschaft zu dem Ethersauerstoffatom. Etherhydroperoxide sind hochexplosiv. Für diese Reaktion ist Licht notwendig. Deshalb wird Ether in braunen Flaschen gelagert.

46 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 46 Alkohole und Phenole Dreiringe besitzen eine hohe Ringspannung. Dies gilt auch für Oxacyclopropan. Oxacyclopropan reagiert mit Wasser zu Diolen. Ein Proton ist als Katalysator nötig. Der pK S -Wert der Lösung ist wichtig. Es entstehen trans-Diole.

47 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 47 Benzpyren und Krebs Benzpyren wird im Körper enzymatisch zu einem Diolepoxid oxidiert. Dieses Peroxid reagiert mit den nucleophilen Aminogruppen der DNA. Dies führt zur Entstehung von Krebs.

48 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 48 Alkohole und Phenole [18]Krone-6 ermöglicht es, ein Salz im hydrophoben Benzol zu lösen. (siehe oben, wichtig für chemische Reaktionen) Es handelt sich um einen Wirt-Gast Komplex. Wird in der Natur und in Antibiotika zum Transport von Ionen benutzt.

49 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 49 Fragen 13.2/Zeeck

50 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 50 Inhalt: Organische Chemie 12 Einfache funktionelle Gruppen 12.1Alkohole und Phenole 12.2Ether 12.3Thiole und Thioether 12.4Amine 12.5Nucleophile Substitution

51 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 51 Thiole und Thioether Schwefel ist das höhere Gruppenhomologe von Sauerstoff. Schwefel ist größer als Sauerstoff und weniger elektronegativ. Schwefelwassestoff ist das Gegenstück zu Wasser. Ausgehend von Wasser gelangt man durch Austausch von einem oder zwei Wasserstoffatomen gegen Alkylreste zu Alkoholen oder Ethern. Analoges ist beim Schwefelwasserstoff möglich.

52 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 52 Thiole (Mercaptane) Schwefel im allgemeinen und Thiole im besonderen besitzen eine hohe Affinität zu Qecksilber (engl.: mercury). Von dieser Eigenschaft leitet sich der Name Mercaptan ab. Thiole bilden nur schwache H-Brücken (EN H: 2.1, S: 2.5, O: 3.5). Thiole sind acider als Alkohole. Schwefelverbindungen haben einen extrem unangenehmen Geruch.

53 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 53 Thiole (Mercaptane) Schwefelverbindungen haben einen extrem unangenehmen Geruch. Faule Eier Knoblauch Zwiebel Skunk Erdgas (geruchlos) wird ein 1 ppb Ethanthiol beigemischt, damit man Lecks riecht. Kaffee und Tee enthalten Thiole, die in höheren Konzentrationen widerlich riechen. Allicin und andere Knoblauchinhaltsstoffe wirken sich positiv auf altersbedingte Gefäßerkrankungen aus (positiv für uns, negativ für die Krankheit).

54 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 54 Oxidation Milde Bedingungen drastischere Bedingungen (Kaliumpermanganat in org. Lösungsmittel => Kronenether)

55 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 55 Aminosäuren

56 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 56 Disulfidbrücken

57 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 57 Disulfidbrücken Bisulfidbrücken geben Proteinen ihre Struktur (Cystein).

58 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 58 Reaktivität von Thiolen und Thioethern Thiole sind Radikalfänger. Oxidationsprodukte von Thioethern.

59 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 59 aktives Methyl Ein Sulfoniumsalz enthält ein aktives Methyl. Es kann Alkohole in Methylether umwandeln.

60 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 60 Thiole und Thioether Methionin ist eine zweite schwefelhaltige Aminosäure. Sie ist an der Übertragung von Methylgruppen beteiligt. Liponsäure ist am Citratcyclus beteiligt. Coenzym A enthällt als wichtigefunktionelle Einheit eine Thiolgruppe.

61 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 61 Fragen 13.3/Zeeck

62 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 62 Fragen 13.3/Zeeck 2,3-Dimercaptopropansulfonsäure Dimercaprol

63 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 63 Fragen 13.3/Zeeck Intra:inner Inter:zwischen

64 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 64 Inhalt: Organische Chemie 12 Einfache funktionelle Gruppen 12.1Alkohole und Phenole 12.2Ether 12.3Thiole und Thioether 12.4Amine 12.5Nucleophile Substitution

65 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 65 Amine Im Gegensatz zum Wasser oder Schwefelwasserstoff hat Ammoniak drei Wasserstoffatome. Es gibt Derivate, in denen eins, zwei, oder drei Wasserstoffatome gegen Alkylreste ausgetauscht sind. In Analogie zum Kohlenstoff spricht man hier von primären, sekundären und tertiären Aminen.

66 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 66 Amine

67 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 67 Amine

68 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 68 Amine sind basisch Amine sind Basen (siehe auch Ammoniak). In der Regel wird der pK S -Wert der konjugierten Säure angegeben, nicht der pK B -Wert.

69 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 69 Salzbildung Amine reagieren mit Säuren zu Salzen. Aus den Salzen lassen sich die Amine mit starken Basen freisetzen. Tertiäre Amine können zu quartären Ammoniumsalzen umgesetzt werden.

70 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 70 Physiologisch wichtige Amine Cholin ist ein Baustein des Acetylcholins (Neurotransmitter). Dopamin wirkt bei Schockzuständen mit Nierenversagen. Parkinson ist mit einem Dopaminmagel assoziiert. Adrenalin (Herzkammerflimmern).

71 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 71 Physiologisch wichtige Amine Amphetamine wirken anregend. Methylphenidat (Hyperaktivität). Ecstasy (Partydroge). Mescalin (Rauschmittel)

72 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 72 Aminosäuren

73 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 73 Fragen 13.4/Zeeck

74 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 74 Fragen 13.4/Zeeck

75 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 75 Alkohole und Phenole

76 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 76 Inhalt: Organische Chemie 12 Einfache funktionelle Gruppen 12.1Alkohole und Phenole 12.2Ether 12.3Thiole und Thioether 12.4Amine 12.5Nucleophile Substitution

77 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 77 Nucleophile Substitution Die Umsetzung eines tertiären Amins mit Iodmethan haben wir oben schon gesehen. Dabei wird das Iodid durch das tertiäre Amin substituiert. Es handelt sich um einen nucleophilen Angriff des tertiären Amins auf das Kohlenstoffatom des Iodmethans. Den Prozess bezeichnet man folglich als nucleophile Substitution.

78 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 78 Nucleophile Substitution Durch die nucleophile Substitution lassen sich unter anderem Alkohole, Ether, Thiole und Halogenalkane herstellen.

79 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 79 Neutrale Nucleophile

80 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 80 Säurekatalysierte nucleophile Substitution Handelt es sich bei X um eine schlechte Abgangsgruppe, kann Säurekatalyse helfen.

81 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 81 S N 2-Reaktion S N 2 bedeutet: Substitution, Nucleophil, 2.Ordnung. Klappt um, wie ein Regenschirm im Sturm! tetraedrisch trigonal-bipyramidal

82 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 82 S N 1-Reaktion SN2SN2SN1SN1 SN1SN1 S N 1 bedeutet: Substitution, Nucleophil, 1.Ordnung.

83 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 83 Regel von Markovnikov Марковников Bei der Addition von Halogenalkanen und Wasser erfolgt die Addition so, dass das Wasserstoffatom bevorzugt dort addiert, wo schon mehr Wasserstoffatome stehen. Bevorzugtes Produkt! Stabileres Ion! Siehe Stabilität von Radikalen!

84 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 84 Nomenklatur Die Reaktivität hängt direkt von der Stabilität der gebildeten Radikale ab. Je stabiler das Radikal, desto leichter bildet es sich. Bei der Bromierung von 2-Methylpropan entsteht tert-Butylbromid (2-Brom-2- methylpropan).

85 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 85 Nucleophile und Abgangsgruppen Nucleophilie Abgangsgruppen

86 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 86 Fragen 12.6/Zeeck

87 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 87 Inhalt: Organische Chemie 10Einführung und Überblick 11Kohlenwasserstoffe 12Einfache funktionelle Gruppen 13Aldehyde und Ketone 14Chinone 15Carbonsäuren und Carbonsäurederivate 16Derivate anorganischer Säuren 17Stereochemie 18Aminosäuren und Peptide 19Kohlenhydrate 20Heterocyclen 21Spektroskopie

88 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 88 Aldehyde und Ketone (Carbonylgruppe) Ketone sind gekennzeichnet durch eine Carbonylgruppe, die kein Wasserstoffatom trägt. Aldeyde sind gekennzeichnet durch eine Carbonylgruppe, die ein (oder zwei) Wasserstoffatom trägt.

89 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 89 Alkohole und Phenole Eine Carbonylgruppe ist sp 2 -hybridisiert. Daher sind die Bindungswinkel (ungefähr) 120°. Im Gegensatz zur C=C-Doppelbindung und in Analogie zur C-O-Einfachbindung ist die C=O-Doppelbindung stark polarisiert.

90 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 90 Nucleophiler Angriff auf Ketone und Aldehyde Bei einem nucleophilen Angriff entsteht ein Alkoholat-Anion. Im nächsten Schritt wird ein Proton addiert. Aldehyde sind reaktiver als Ketone. Säuren können katalytisch wirken (Es findet eon elektrophiler Angriff statt). Dies gilt für Brønsted-Säuren und für Lewis-Säuren. Schreibt man die mesomeren Grenzstrukturen erkennt man, warum man Säurekatalyse beobachtet (positive Polarisierung steigt)!

91 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 91 Nomenklatur Der einfachste Aldrehyd ist Formaldehyd. Einige höhere Aldehyde.

92 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 92 Nomenklatur Einige aromatische Aldehyde. Bindungswinkel!

93 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 93 Nomenklatur: Ketone Struktur! Bereitet die Einnistung der Eizelle vor.

94 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 94 Campher und die Wanne

95 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 95 Formaldehyd Formaldehyd ist ein Gas. Es denaturiert Proteine. Dadurch verlieren Enzyme ihre Aktivität. Es tötet Bakterien und Viren ab. Die 37%ige wässrige Lösung wird als Formalin-Lösung bezeichnet. Die Lösung dient zur Konservierung von anatomischen Präparaten. Formaldehyd kann durch die Haut aufgenommen werden und ist kanzerogen! Das Polymer des Formaldehydes heißt Paraformaldehyd. Paraformaldehyd ist ein weißes Pulver und kann leicht in Formaldehyd umgewandelt werden.

96 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 96 Aceton Bei Zuckerkranken wird durch den verstärkten Abbau von Fettsäuren (siehe dort) als Stoffwechselprodukt Aceton gebildet. Aceton kann in der Atemluft durch den süßlichen Geruch erkannt werden.

97 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 97 Herstellung von Aldehyden und Ketonen Aldehyde entstehen durch die Oxidation von primären Alkoholen. Ketone entstehen durch die Oxidation von sekundären Alkoholen. Die Oxidation von Aldehyden kann bis zur Carbonsäure fortschreiten.

98 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 98 Nachweis von Aldehyden Die Oxidation von Aldehyden kann bis zur Carbonsäure fortschreiten. Als Oxidationsmittel kann man Tollens-Reagenz einsetzten [Ag(NH 3 ) 2 ] +. Dabei wird Ag + zu Ag reduziert, es entsteht ein Silberspiegel. Das entstehen des Silberspiegels ist ein Nachweis für Aldehyde. Alternativ wird auch Fehling-Lösung verwendet (Fehling I und II) Diese Lösung enthält [Cu(tartrat) 2 ] 2- Es fällt Cu 2 O aus. Tatsächlich ist der Vorgang komplexer.

99 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 99 Alkohole und Phenole Siedepunkte von Alkanen, Aldehyden, Ketonen und Alkoholen. Butan (0 °C)

100 PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 100 Frohes Fest


Herunterladen ppt "PSE Chemie für Mediziner und Medizinische Biologen an der Universität Duisburg-Essen: Organische Chemie © Klaus Schaper Seite 1 Chemie für Mediziner und."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen