MemoCard lernen mit System

Carbonsäuren

R-COOH

- organische Säuren

- Acidität wird durch die Substituenten im Alkylrest beeinflusst

- können (bis auf Ameisensäure - mit Tollens nachweisbar) nicht weiter oxidiert werden

Amine

- Derivate des Ammoniaks

- Stufenweiser Austausch der H-Atome des NH3s mit organischen Resten

- analog zum Ammonium-Ion können 4 H-Atome auch durch 4 org. Reste am N-Atom substituiert werden

- Harnstoff: Diamid des Kohlenstoffs

Cyclische Amine:

Carbonylgruppe

C=O

Ringbildung bei Glucose und Fructose

Grundlage ist die Bildung von Halb- und Voll-Acetalen

liegen als cyclische Halbacetale eher vor als als offenes System

Redox-Reaktionen

- Elektronen werden übertragen

Ether

- Allg. Formel: R-O-R

- Derivate des Wassers

- 2 gleiche Alkylreste bilden einfache (symmetrische) Ether

- 2 unterschiedliche Alkylreste bilden gemischte (unsymmetrische) Ether

- Nomenklatur: durch Voranstellung der Namen der Alkylreste in alphabetischer Reihenfolge vor den Ether

- bilden durch Autooxidation Peroxide, die sehr explosiv sein können

Pentan

C5H12

Chinone

- Oxidationsprodukt von Aromaten

- keine aromatischen Eigenschaften, da an 2 C-Atomen die Substituenten durch Sauerstoff in einer Doppelbindung ersetzt sind

M-Effekt

mesomerer Effekt

- beschreibt die Fähigkeit eines Substituenten zusammen mit dem Ring mesomere Strukturen auszubiden, kann also ein Elektronenpaar in ein Rinsystem schieben

- M-Effekt überwiegt dem I-Effekt

- Erstsubstituenten, die ihre freien Elektronenpaare in die Mesomerie des Ringes einbringen (+M-Effekt) dirigieren den Zweitsubsituenten in ortho- oder para-Stellung

- Erstsubstituenten, die ihre freien Elektronenpaare nicht in die Mesomerie des Ringes einbringen (-M-Effekt) dirigieren den Zweitsubstituenten in meta-Stellung

Nachweis von Calcium - Ausführlich

- rote Flammenfärbung

Aldosen

Aldehydgruppe an den C-Atomen der Kohlenhydrate

Oxidation von Aldosen:

Synthese Acetylsalicylsäure

Radikalische Substitution

Elektrophile Addition an Doppelbindungen

Durch Doppelbindungen kommt es in Ggw von Br₂ zu einer Polarisierung. Die Doppelbindung stößt die gleichsinnig geladene Elektronenwolke des Br-Br-Moleküls ab. Dies bewirkt seine Polarisierung, eine positive und eine negative Partialladung entstehen. So bilden sich theoretisch ein elektrophiler und ein nucleophiler Teil. Die Polrisierung nimmt so stark zu, dass der elektrophil-positive Teil des Br₂ unter Bildung eines cyclischen Komplexes, dem Bromonium-Ion, auf die Doppelbindung übertragen wird. D_ieser Schritt hat die Aktivierungsenergie soweit herabgesetzt, dass die Reaktion vergleichsweise schnell ablaufen kann. Nach der Übertragung bleibt eine positive Teilladung am anderen C-Atom zurück, sodass das zuvor entstandene Nucleophil (Br^-) dort angreifen kann.

Regel nach Markownikow:

Tragen die beiden Kohlenstoffatome der Doppelbindung eine unterschiedliche Anzahl an H-Atomen, so wandert das Halogen bevorzugt an das wasserstoffärmere Kohlenstoff-Atom.

Berechnung der Stoffmengenkonzentration

Hückel-Regel

monocyclische, planare Molekülsysteme zeigen aromatischen Charakter, wenn
4n + 2 delokalisierte Elektronen vorhanden sind

Acetalbildung

Eigenschaften Alkane

- 4 Einfachbindungen sp³-hybridisiert

- C_nH_2n+2

- Endung: -an

- bevorzugte Reaktionsart: Radikalische Substitution

Darstellung von tertiären-Halogenalkanen

durch SN₁-Reaktion

cis (Z) - Isomere und trans (E) - Isomere

cis / Z:
- beide Substituenten liegen auf der gleichen Seite

trans / E:
- die Substituenten liegen auf entgegen gesetzten Seiten

Ethan

C2H6

Kohlenhydrate Allg.

C_nH_2nO_n

- Energielieferant

Synproportionierung

von niedriger und hoher Oxidationszahl zu mittlerer Oxidationszahl

Alkine

- Dreifachbindungen

- sp-hybridisiert

- C_nH_2n-2

- Suffix: -en

- bevorzugte Reaktion: elektrophile Additionsreaktion zu Halogenalkanen

Aminosäuren

- Grundlage für Proteine

- 21 AS

- Bausteine der Peptide

- aus Aminogruppe und Carboxylgruppe

- Amphotere Eigenschaften

- Van-Slyke-Reaktion

- Nachweis AS: elektrophoretische Methode und Dünnschichtchomatographie

Titrationskurve Säure-Base

Carbonat-Nachweis

Anfangs pH schwache Säuren

pH = 1/2 x (pKs - lg c)

nucleophil

- kernliebende Teilchen, negative oder partiell negative Ladung bzw hohe Elektronendichte

Elektrophile Addition Aldehyde

Bildung eines Halbacetals

Äquvalenzpunkt schwache Basen

pH = 1/2 x (pKS – lg c)

Puffer

- sorgen dafür, dass sich trotz Zu- oder Abgabe von Protonen der PH-Wert sich nicht groß verändert

- immer schwache Säure und konjugierte Base oder schwache Base und konjugierte Säure

Konstitutionsisomere

gleiche Summenformel aber unterschiedliche Strukturformeln

cis Isomere: Substituenten auf der derselben Seite

trans-Isomere: Substituenten auf gegenüberliegenden Seiten

Äquivalenzpunkt schwache Säuren

pH = 1/2 x (14 + pKs + lg c)

Aldehyde

- entstehen bei Oxidation von primären Alkoholen

- funktionelle Gruppe: polare Carbonylgruppe -CHO

- H-Atom und ein Alkylrest an die Carbonylgruppe gebunden

- Kohlenstoff kann durch ein Anion nucleophil angegriffen werden

- Sauerstoff kann durch ein Kation elektrophil angegriffen werden

- reaktionsfreudig, unbeständig, bilden in Abhängigkeit von pH-Wert und Temperatur unwirksame Additions-/Polymerisationsprodukte

- Aldehyde reagieren mit Amino-(NH2), Thiol-(SH), Carboxyl-(COOH), Hydroxid-(OH) und/oder Sulfhydrylgruppen in zellulären Eiweißmolekülen und Nucleinsäuren und führen zur Denaturierung

- Formalin wird durch die starke Denaturierung der Eiweiße zur Organ-und Gewebekonservierung in der Anatomie und Pathologie eingesetzt

Nachweis von Nitrit-Ionen

ODER: Nachweis von Nitrit durch Lungens-Reagenz

Iodoformreaktion

Halogenierung von Alkoholen:

Cycloalkane

gesättigte, ringförmige Wasserstoffe

- in beiden Konformationen gibt es äquatoriale (e), in der ebene liegende, und axiale (a) aus der Ebene heraus stehende Atome

Alkoholtest

in Anwesenheit von Ethanol wird hier durch die Reduktion von Dichromat (orange) zu Chromoxid (grün) bestätigt, gleichzeitig wird das Ethanol zu Ethanal oxidiert

Säure-Base-Theorie nach Bronstedt

Säure: Protonendonator, kann H+ abgeben

Basen: Protonenakzeptoren

Berechnung molare Masse (M)

Oxidation von Carbonsäuren

nicht möglich bis auf Ameisensäure, bei Oxidation entsteht Kohlensäure bzw Kohlenstoffdioxid

Hexan

C6H14

Typische Reaktionen von Alkoholen

1. Oxidation eines primären Alkohols --> Aldehyd --> Carbonsäure

2. Oxidation eines sekundären Alkohols --> Keton

3.Oxidation eines tertiären Alkohols --> KEINE Oxidation, aber nucleophile Substitution möglich

Nachweis von Barium

- grüne Flammenfärbung

Chemische Eigenschaften Amine

-Primäre Amine reagieren mit Diazoniumsalzen, die sich in GGww von Wasser und N2-Entwicklung Alkohole bilden - sekundäre Amine bilden mit HNO2 unter Wasserabspaltung beständige Nitrosamine, die Krebserregend sind!!!

- tertiäre Amine reagieren unter Normalbedingungen nicht mit HNO2

Monosaccharide

- einfachste Kohlenhydrate

- Polyhydroxyaldehyde --> Aldosen --> Aldehydfunktion

- Polyhydroxyketosen --> Ketosen --> Ketogruppe

- viele OH-Gruppen - gut Wasserlöslich

- süß

- enthalten neben Carbonyfunktion 2 - 7 Hydroxylgruppen

- Triosen - Octosen

* = asymmetrisches C-Atom

--> Optische Aktivität, können linear polarisiertes Licht um einen bestimmten Winkel drehen

Milchsäure Enantiomere

Vitamin C Synthese

Ascorbinsäure

Oxidation von Glucose zu D-Glucoronsäure, kann Vitamin C bilden

I-Effekt

Induktiver Effekt

- Beschriebt die Eigenschaft des Erstsubstituenten, Elektronen in den Ring zu schieben bzw. diesem zu entziehen und hängt von der Elektronegativitätsdifferenz zwischen dem C-Atom und dem Substituenten ab

- Substituenten die Elektronen entziehen, vermindern die Chance einer Zweitsubstitution (-I-Effekt)

- Substituenten, die Elektronen liefern, erhöhen die Chance einer Zweitsubstitution (+I-Effekt)

Fette und Öle

Esther höherer Carbonsäuren mit einem dreiwertigen Alkohol, Glycerin

- je mehr Doppelbindungen, desto flüssiger das Öl

Halbacetalbildung (Nucleophile Addition)

Aromaten

- ungesättigte, ringförmige Kohlenwasserstoffe

- Grundstruktur: Benzol C6H6, neue Bezeichnung Benzen
--> &-Ring mit 3 Doppel- & 3 Einfachbindungen, konjugiert angeordnet

Phenole

- schwach saurer Charakter, z.B. in GGw von NaOH

- entehen beim verkochen von Diazoniumsalzen

- I- und M- Effekt

- 4 mesomere Grenzstrukturen:

Butan

C4H10

Nachweis von Sulfat-Ionen

elektrophil

elektronenliebende Teilchen, positive oder partiell positive Ladung

pH-Wert Berechnung von Säurekonzentration aus

Peptide und Proteine

- zwei AS bilden unter Wasserabspaltung eine amidartige Bindung aus --> Peptidbindung

- Peptidbindung: Doppelbindungscharakter durch Mesomerie, planar

- Biuret-Reaktion zum Nachweis auf Eiweiße (Eiweißlösung reagiert mit verdünnter Kupfersulfatlösung und NaOH zu einem rot-violetten Kupferkomplex

- Denaturierung verändert die Struktur eines Proteins

Anfangs pH-Wert schwache Basen

pH = 1/2 x (14 + pKs + lg c)

Methan

CH4

Darstellung von Babitursure

Darstellung von primären Alkoholen

Durch S_N2-Reaktion

Steran

Grundgerüst für alle Steroidhormone

z.B: Glucocorticoide und Sexualhormone

Ketone

- entstehen bei Oxidation von sekundären Alkoholen

- zwei Alkylreste an die Carbonylgruppe gebunden

- werden im katabolen Stoffwechsel bei Hungerzustand gebildet, Anstieg kann zur Ketose führen

- Keto-Enol-Tautomerie

Hydratisierung - Entstehung von Alkohol

- nucleophile Addition von Wasser an Alkene

- Katalysator

- Alken verbindet sich mit einem Proton, Doppelbindung klappt dabei aus, um die Bindung mit dem H-Atom zu ermöglichen, gleichzeitig entsteht dadurch am anderen C-Atom eine positive Partialladung.

- an das so entstandene Carbenium-Ion oder Carbokation greift nun ein Wassermolekül an.

- vom protonierten Alkohol wird ein Proton abgespalten

--> so ist der Alkohol mit seiner charakteristischen funktionellen OH-Gruppe entstanden

Isomerie

Verbindungen der gleichen Summenformel aber mit unterschiedlichen Strukturen

Propan

C3H8

Zusammenhang pH und pOH

pH + pOH = 14

Thiole

- Thioalkohole

- R-CH2-SH (Thiol)

- Derivate des Wassers bzw. Schwefelwasserstoffs (H2S)

- Typ. Reaktion: Disulfidbildung durch Oxidation

- stärker sauer als Alkohol

- werden Thiole oxidiert bilden sie sog Disulfide

Additionsreaktionen an der Carbonylgruppe

Konstitutionsisomere

gleiche Summenformel, unterschiedliche Eigenschaften

Oxidation von Aldehyden

- dient zum Nachweis von reduzierenden Eigenschaften von Verbindungen

- Aldehyde sind oxidierbar, bei der Oxidation entstehen Carbonsäuren

- Oxidationsmittel: Kaliumdichromat, Ag+- und Cu2+-Ionen

- Nachweisreaktionen laufen nur im alkalischen Medium ab

Alkene

- mindestens eine Doppelbindung = funktionelle Gruppe

- sp²-hybridisiert (1 x sigma, 1x pi Bindung)

- planar, nicht frei drehbar

- reaktionsfreudiger als 1-fach-Bindung --> bevorzugte Reaktion: Addition (elektrophil)

- Nachweis: für Alkene bzw Doppelbindungen in einem Molekül: Entfärben einer Bromlösung

- C_nH_2n

- Suffix: -en

Ammonium Nachweis

Eigenschaften Ether

- Derivate des Wassers, bei dem beide H-Atome durch Alkylreste ausgetauscht werden

- Symmetrische und unsymmetrische Ether

- leicht entflammbar

- bilden explosive Peroxide

Massenwirkungsgesetz

beschreibt die Lage des chemischen Gleichgewichtes

Nachweis Na+

gelbe flamme

Einteilung Alkohole

Einwertig (1 x OH), Zweiwertig (2 x OH), dreiwertig (3 x OH)

--> mehrwertige Alkohole: Polyole

Fette und Öle

Ester höherer Carbonsäuren mit einem dreiwertigen Alkohol

Glycerinje mehr Doppelbindungen, desto flüssiger ist das Fett bzw Öl

Alkohole

- Aliphatischer Kohlenwasserstoff + OH-Gruppe

- einfachster Alkohol: Methanol (CH3OH)

- bekanntester Alkohol: Ethanol (CH2H5OH)

- entstehen durch nucleophile Addition von Wasser an Alkene (Hydratisierung), dafür Katalysator nötig

- funktionelle Gruppe: -OH-Gruppe

- Suffix: -ol

- Stellung der Hydroxlgruppe wird durch eine vor den Stammnamen gesetzte Zahl gekennzeichnet, bei mehreren OH-Gruppen: Endsilbe -diol, -triol

- allg. Formel: C_nH_2n+1-OH

Nachweis von Chlorid-Ionen

Nachweis von Aldehyden

Tollens-Silberspiegelprobe

- sind im Gegensatz zu Ketonen oxidierbar und daher durch Oxidationsmittel nachweisbar

- es bildet sich schwarzer Niederschlag oder ein glänzender Spiegel aus elementarem Silber

Fehlingprobe

- führt zu einem rötlichen Niederschlag aus Kuper(I)-Oxid

Autooxidation von Benzaldehyd

- während Oxidation entstehen Carbonsäuren

- Reaktion folgt einem Radikalkettenmechanismus

Henderson-Hasselbalch-Gleichung

pH = pKs + lg (Base / Säure)

Nachweis Kalium-Ionen

Vorprobe Flammenfärbung: violette Flamme durch Coblaltglas

elektrophile aromatische Substitution

- meist unter Anwestenheit eines Katalysators (z.B. Eisenbromid FeBr₃)

- Ziel: Bildung eines starken elektrophils

- hohe Elektronegativität der Bromid-Ionen reicht aus um die Elektronen über die ganze Verbindung so an sich ran zu ziehen, dass das Brommolekül stark polarisiert wird und in Folge eine heterolytische Spaltung zum positiven Bromkation Br+ (elektrophil) und dem Eisen(III)bromid-Komplex (Fe(Br)4)^- stattfindet

- Prinzip: Ein H-Atom wird durch ein anderes Atom oder einen Rest ersetzt. Der aromatische Charakter des Rings bleibt erhalten. Beispiele für diesen Mechanismus sind Nitrierung und Sulfonierung

Nitrierung:
- Nitrierung von Benzen erfolgt durch Nitiriersäure, Gemisch aus Salpetersäure und Schwefelsäure. Dabei wird zuerst das Nitronium-Ion (NO₂⁺) als elektrophil gebildet. Die Schwefelsäure fördert die Abspaltung von Wasser

Sulfonierung
- durch Schwefeltrioxid, wobei Benzolsulfonsäure entsteht. Das HSO₃⁺ ist das elektrophil