carbonyl

J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Nomenklatur von Alkoholen:
a) OH-Gruppe an der möglichst niedrigen Position
b) bei gleicher Länge Priorisierung der Kette mit der größten Substituentenzahl
HO
OH
(3R)-2,2,5-Trimethylhexan-3-ol
OH
(3R)-5-Methyl-3-propylhexan-1-ol
OH
HO
Br
Cyclohexanol
1-Ethylcyclopentanol
cis-3-Bromcyclobutanol
Wie unterscheiden sich primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole?
Strukturen von Ethylenglykol und Glycerin?
1
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Physikalische Eigenschaften
Höhere Siedepunkte als Halogenalkane wg. Ausbildung von
Wasserstoff-Brückenbindungen (ca. 20-mal schwächer als kovalente Bindungen)!
OH
n-Butanol: kleinster nicht
vollständig mit Wasser
mischbarer Monoalkohol
OH
tert.-Butanol: vollständig mit
Wasser mischbar
OH
Wasser
Neopentylalkohol: größter
vollständig mit Wasser
mischbarer aliph. Monoalkohol
2
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
pKa in Wasser:
Physikalische Eigenschaften
HDiss 435 kJ/mol
H3C
143 pm
H
O
96 pm
HDiss 410 kJ/mol
H3C
154 pm
H
C
H2
110 pm
Wasser
15.7
Methanol
15.5
Ethanol
15.9
Isopropanol
17.1
tert.-Butanol
18
Wasser und primäre Alkohole sind
(in Wasser) azider als sekundäre
und tertiäre Alkohole.
Was liegt vor, wenn man festes
NaOH in einem Überschuss
MeOH löst?
3
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Aromatische Alkohole
Pikrinsäure:
Formulieren Sie die
Mesomere der Anionen!
Auslöser der Halifax-Explosion (1917)
(2300 t an Bord des Frachters Mont
Blanc, Kollision, > 1600 Tote)
4
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Methanol ist giftig (10 mL können zur Erblindung führen, 30 mL tödlich sein).
Grund: Metabolische Oxidation zu Formaldehyd und Ameisensäure (=> Azidose).
MeOH in Getränken: mangelhafte Abtrennung.
GEFAHR
"Holzgeist" MeOH:
Holzdestillat enthält 1.5–3 % MeOH, 10 % HOAc, 0.5 % Aceton, MeOAc, MeCHO,
Holzteer, H2, CO, C2H4.
5
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Industriell wird Methanol aus Synthesegas erzeugt.
Kohle, alternativ Erdgas
z. Zt. nicht wirtschaftlich
6
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Ethanol
Zuckerrohr in Brasilien
Alkoholische
Gärung
7
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Oxidation von Alkoholen
OH
H
H
H
Methanol
O
Oxidation
H
O
Oxidation
H
Formaldehyd
H
Oxidation
O C O
OH
Ameisensäure
(Salze: Formiate)
Kohlendioxid
www.aquarium-kosmos.de
Formalin: 35proz. wässr. Lösung
8
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Oxidation von Alkoholen
OH
Oxidation
O
H
H
H
Ethanol
OH
Oxidation
Acetaldehyd
Oxidation
O
O
OH
Essigsäure
Speiseessig:
5-15-proz. wäßr. HOAc-Lösung
H
Isopropanol
OH
Aceton
primäre Alkohole zu Aldehyden zu Carbonsäuren
sekundäre Alkohole zu Ketonen
tert.-Butanol
tertiäre Alkohole nicht unzersetzt oxidierbar
9
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Oxidation KMnO4: ein Praktikumsversuch
KMnO4, CH2Cl2, H2O
OH
O
OH
"Aliquat 336"
N
Cl
Hauptbest. v. "Aliquat
336"
Phasentransferkatalysator: in DCM (aber n. in
Wasser) lösl. Tetraalkylammonium-Ion schleppt
MnO4 in die org. Phase.
Mechanismus: zuerst Oxidation zum Aldehyd, dann Hydratisierung zum Acetal, dann
erneute Oxidation zur Carbonsäure.
10
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Oxidation mit Chrom(VI)-Reagenzien (nur noch selten verwendet):
CrO3-verd. H2SO4 od. HOAc in Aceton
(Jones-Oxidation, kaum geeignet, wenn Selektivität nötig)
Pyridiniumchlorochromat (PCC, schwach sauer)
O
Mech.:
O CrVI
H
R
OH
OH
O
O
H
CrO3Cl–
O
X
- H2O
R
H
O
CrVI
OH
X
O
R
+
X
O
OH
CrIV
OH
Cr3+
grün
nur zum Aldehyd: CrO3·2 Pyr in DCM (wasserfr. => Ox. nur zum Aldehyd, "Collins-Reag.")
11
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Hydratisierung von Aldehyden und Ketonen
Gleichgewichtskonstante K in
Wasser
Trichloracetaldehyd: > 104
Formaldehyd: > 103
Acetaldehyd: 1
Aceton: 10-2
Je elektronenärmer die Carbonylgruppe, desto stabiler das geminale Diol (1,1-Diol).
Ketone sind normalerweise gegenüber 1,1-Diolen bevorzugt (z. B. Aceton), aber:
O
OH
OH
Ninhydrin
zum Nachweis von Aminosäuren im
Dünnschichtchromatogramm
O
12
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Häufige Variante: Swern-Oxidation; Agens "aktiviertes DMSO":
O
O
O
Cl
Cl
S
Cl
O
S
O
Cl
R1
R2
S
O
Alkohol
S
Cl
S
O
+O C O
Cl
+ C O
R2
H
O
R1
Cl
O
DMSO Oxalylchlorid
OH
Aktives Reagenz
O
, + Cl
R2
NEt3
H
R1
R2
H
O
S
CH2
R1
+
S
O
Aldehyd, Keton
Reaktion bei -78 °C; zuerst Bildung von CO2 und CO abwarten, dann Zugabe des Edukts
und nach ca. 30 min Zugabe von NEt3.
13
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Nachweis von Aldehyden neben Ketonen durch Oxidation: Fehling-Probe
H
R
O
2 Cu2+, 5 OH
O
R
O
+ 2 Cu2O
+ 3 H2 O
[CuII(tartrat)2]4−
um Cu2+ in alkalischem
Milieu in Lsg. zu halten
(sonst fällt Cu(OH)2 aus)
rotes Cu2O-Präzipitat
14
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Nachweis von Aldehyden neben Ketonen d. Oxidation: Tollens-Probe (Silberspiegel)
H
R
H
R
2 [Ag(NH3)2]+, 2 OH
O
Silberspiegel
O
O
+ 2 Ag
+ 4 NH3
+ H2O
Oxidationsstufen?
15
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Das Halbacetal Glucose steht mit seiner Aldehyd-Form im Gleichgewicht
=> positiver Tollens- und Fehling-Test
Halbacetal = verkappter Aldehyd
verkappter Aldehyd
OH
HO HO
O
H
OH
H
OH
HO
HO
OH
-D-Glucose
H
H
OH
H
O
CH2OH
HO OH
O
HO
HO
OH
-D-Galactose
H
OH
H
OH
HO
H
HO
H
H
O
CH2OH
Wdh. Anomere Konfiguration:
: Substituenten des anomeren Zentrums u. d. entferntesten Stereozentrums zeigen in
der Fischer-Projektion in dieselbe Richtung; : sonst.
16
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Die Ketose Fructose reagiert im Fehling- und im Tollens-Nachweis, da sie über ihre
offenkettige Form zu Glucose und Mannose isomerisiert (2x Keto-Enol-Tautomerie).
Das Vollacetal und -ketal Saccharose reagiert im Fehling- und im Tollens-Nachweis
nicht, da Hydrolyse der glykosidischen Bindung zu Glucose und Fructose zu langsam.
OH
6
HO HO
O
OH
1
O
1
HO
O
-D-Glucopyranosyl-(12)--D-fructofuranosid
OH
Saccharose, "Rohrzucker", engl. "sucrose"
2
6
OH
OH
17
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
jeweils Abspaltung von Wasser
(Kondensationsreaktion)
Stickstoff-haltige Derivate
HO
HO
NH2
1
R
R
O
R1
Reaktionsmechanismen?
N
2
NH2
ein Imin
N
R2
("Azomethin", "Schiffsche Base")
R2
R1
NO2
NO2
NO2
NO2
HN
ein Oxim
NH2
HN
1
R
N
R2
ein 2,4-Dinitrophenylhydrazon
18
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Stickstoff-haltige Derivate
O
1
R
bevorz. nur dann, wenn
DB Teil e. konj. Systems
NH2
R2
H+, -H3O+
NH
N
R1
R2
R1
R2
Imin-Enamin-Tautomerie
N
H
H+, -H3O+
N
R1
R2
sekundäre Amine
liefern Enamine!
Vergleich Def. prim., sek., tert. Amin gegenüber prim., sek., tert. Alkohol?
19
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Reduktion mit NaBH4
Carbonyl-Kohlenstoff von Aldehyden ist
reaktiver als der von Ketonen.
NaBH4 wird in Wasser nur langsam zersetzt und eignet sich für nur wasserlösliche
Substrate. NaB(OMe)3H bildet sich aus NaBH4/MeOH und ist aktiver.
20
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Michael-Addition:
Formulieren Sie den Mechanismus über das thermodynamisch stabilere Enolat!
Warum verläuft die Reaktion nicht stereospezifisch?
Robinson-Anellierung: Michael-Addition,
gefolgt von Aldolkondensation
Mechanismus?
1886-1975,
Nobelpreis 1947
21
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
Vinyloge ionische Addition:
Nu H

O 



C
2
1
R
R

Nu
E
R1

z. B.
H
Nu H
O
O
E

R2
H
N H
H
E
R2
R1
H H
22
J. Alkohole, Aldehyde und Ketone
NPR 2006, 2, Titelbild
reaktive o-ChinonTeilstruktur
Fisch-toxischer (1g/mL)
Naturstoff Stypoldion
aus der Braunalge
Stypopodium zonale
rote Kristalle
Fenical, JOC 1981, 222
23
K. Carbonsäurederivate
Ordnen Sie folgende Carbonsäuren nach steigender Zahl von C-Atomen:
a) Capronsäure, Acrylsäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Essigsäure,
Buttersäure, Ameisensäure, Ölsäure, Propionsäure, Valeriansäure, Palmitinsäure
b) Adipinsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Fumarsäure, Oxalsäure,
Glutarsäure
pKa desto kleiner, stabilisierter das Anion, je elektronenziehender also die Substituenten.
Trifluoressigsäure: 0.23 vs. Essigsäure: 4.76
Oxalsäure: 1.23, 4.19 vs. Adipinsäure: 4.43, 5.41
Nierenstein (Ca-oxalat),
80 % der Fälle
24
K. Carbonsäurederivate
Rhabarber
Oxalsäure
Dieffenbachia sp.: Ca-Oxalat-Kristalle
Hyazinthe
25
K. Carbonsäurederivate
Carbonsäureester
O
O
1
30
Palmitinsäuremyricylester:
Hauptbestandteil von Bienenwachs
26
K. Carbonsäurederivate
Caulerpenin
AcO
OAc
aus der invasiven Grünalge Caulerpa taxifolia
OAc
Esterase,
aktiviert bei Verwundung
Verwundungs-aktivierte Esterverseifung, gefolgt von
Polymerisation des Aldehyds
(Pohnert et al., J. Chem. Ecol. 2002, 2091)
O
O
Mechanismus?
27
K. Carbonsäurederivate
Carbonsäure-Derivate reagieren nach einem Additions-Eliminierungsmechanismus,
im Unterschied zu Aldehyden (Hydrid keine Austrittsgruppe!) und den meisten
Ketonen.
tetraedrisches Intermediat
Säurekatalyse: Je stärker basisch X, desto eher der untere Weg.
Gleichgewichtsreaktion => das stabilere beider Carbonsäurederivate wird gebildet.
28
K. Carbonsäurederivate
Veresterung von Carbonsäuren
O
Cl
OH
+ 5 EtOH
0.2
konz. H2SO 4
5 h Rückfluß
O
Cl
OEt
+ H2O + 4 EtOH
häufig: Verwendung von Wasserabscheidern (azeotrope Veresterung)
Azeotrop trennt sich bei Kondensation am Kühler;
dichteres Wasser wird abgetrennt, organische Phase wird zurückgeleitet.
Warum kann man im Basischen nicht verestern?
29
K. Carbonsäurederivate
Verseifung von Estern: weit überwiegend unter "alkalischen Bedingungen" durch
nukleophilen Angriff am Carbonyl-C-Atom durch Hydroxid oder Wasser
Reaktivität:
a) MeCO2R > EtCO2R > iPrCO2R > tBuCO2R
b) RCO2Me > RCO2Et > RCO2iPr > RCO2tBu
Sonderfall saure Verseifung von tert-Bu-Estern: Spaltung der Cquart-O-Bindung
30
K. Carbonsäurederivate
Verseifung von β-Oxocarbonsäureestern: Decarboxylierung
R1 = OR: Malonsäureester
Decarboxylierung
Keto-Enol-Tautomerie
(R1 = Alk: "Ketonspaltung")
Ohne vorherige Verseifung: Krapcho-Decarboxylierung (1967)
31
K. Carbonsäurederivate
Synthese von Carbonsäurechloriden
auch mit 1 PCl5 (-> POCl3 + HCl) und 1/3 PCl3 (-> H3PO3).
Unreaktivere Carbonsäurederivate lassen sich aus den reaktiveren synthetisieren.
Carbonsäuranhydride aus Carbonsäurechloriden: Mechanismus?
32
K. Carbonsäurederivate
Reduktion von Carbonsäureamiden mit LiAlH4 zu Aminen, nicht zu Alkoholen!
33
K. Carbonsäurederivate
LiAlH4
Bei Amiden greift der Sauerstoff am Aluminium an, resultierend in der Reduktion zum Amin
und nicht zum Alkohol.
34
K. Carbonsäurederivate

polarisiert:
O 


2
1 C
R
R
R1
Acetaldehyd (R1=CH3, R2=H):
Bindungslänge 120 pm
Dissoz.-Enthalpie DH = 740 kJ/mol
Dipolmoment  = 9·10-30 Cm
R2
Halogenid
Alkyl, Aryl
Carbonsäurehalogenid
OAcyl
Alkyl, Aryl
Carbonsäureanhydrid
H
Alkyl, Aryl
Aldehyd
Elektrophilie
Alkyl, Aryl
Alkyl, Aryl
Keton
OH
Alkyl, Aryl
Carbonsäure
OAlkyl, OAryl
Alkyl, Aryl
Carbonsäureester
(=>
Reaktivität
gegenüber
Angriff durch
Nukleophile)
NH2,1,0(Alkyl,Aryl)0,1,2
Alkyl, Aryl
Carbonsäureamid
O–
Alkyl, Aryl
Carboxylat
Ordnen Sie R1 und R2 nach I- und M-Effekten! Et voilà ...
35
K. Carbonsäurederivate
O
planare Amidbindung
O
große Rotationsbarriere
primäres Amid
R
NH2
R
O
sekundäres
1
R2
1
R1
N
R
R2
Wie groß sind die
Rotationsbarrieren der C2-C3Bindung bei n-Butan?
2
Ab welcher Temperatur wäre
die Reaktionsgeschwindigkeit
bei einer Rotationsbarriere von
60 kJ/mol größer als 10-5 s-1?
H
O
tertiäres
(ca. 60 kJ/mol)
O
N
H
R
NH2
O
N
R
2
1
R
R3
N
R3
Anteile der mesomeren
Grenzstrukturen bei Acetamid:
ca. 2:1
R
Struktur des Lösungsmittels
DMF?
36
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Die einfachste-Aminosäure:
-Aminoessigsäure (Glycin, "Gly", "G")
O
H2N

OH
Molekülwolke Sagittarius B2
37
L. Aminosäuren und Naturstoffe
The healthy choice ...
San Diego, California
38
L. Aminosäuren und Naturstoffe
H2N  CO2H
20 proteinogene L--Aminosäuren:
C
C
H
C
C
H
C
H
N
H3 C
Glycin
(G)
Alanin
(A)
Valin
(V)
C
Isoleucin
(I)
CO2H
HO
Prolin (P)
HN
Arginin (R)
C
C
C
O
O
NH2
Asparagin (N) Glutamin (Q)
Lysin (K)
C
C
Phenylalanin (F) Tyrosin (Y)
C
HN
Tryptophan (W)
O
OH
Asparaginsäure Glutaminsäure
(D)
(E)
C
C
HN
HO
HO
HO
O
H 2N
C
Serin (S) Threonin (T)
C
H 2N
NH2
C
Leucin (L)
C
H 2N
R
C
HS
N
Histidin (H)
H3CS
Cystein
Methionin
(C)
(M)
39
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Ninhydrin (farblos) zum Nachweis von
Aminosäuren im Dünnschichtchromatogramm
O
H2N
O
OH
OH
OH
OH
O
R
N
O
- CO2,
N

- 2 H2 O
O
O
O
O
R
R
H
O
OH
OH
OH
H2 O
NH2
- R-CHO
Mechanismus?
O
OH
N
O
O
O
O
größeres konjugiertes -System
40
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Peptid-Sekundärstrukturen
-Faltblatt-Strukturen
-Schleife (Typ I)
"i+3"
parallel
antiparallel
auch: -Schleife ("i+2")
weiterhin:
Amid-E/Z-Isomerie bei Pro !
41
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Peptid-Sekundärstrukturen
3.613-Helix
= -Helix
3.010-Helix
(Aminosäuren/Windung)Länge H-Brücken-Schleife
4.416-Helix
= -Helix
Typ
C=O•••H-N
3.010
i+3
3.613
i+4
4.416
i+5
rechtsgängige Helices
stabilisierende H-Brücken
42
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Peptid-Sekundärstrukturen
gefärbtes Leder
Hydroxyprolin!
aus: Chem. Unserer Zeit 2009, 43, 28–36
Kollagen-Tripel-Helix
(mit Reaktiv-Farbstoff)
43
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Grün Fluoreszierendes Protein (GFP) aus der
Qualle Aequorea victoria: Tertiärstruktur (238
Aminosäuren), Nobelpreis 2008
z. B. Histologie transgener Mäuse
44
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Naturstoff Cyclosporin A aus dem Pilz Tolypocladium inflatum: nicht-proteinogene A.-s.
H3 C
HO
CH3 O
N
N
N
O
H
N
O
N
CH3 O
O
O
H3 C
N
O
CH3
CH3
O
H
N
O
N
H
N
- immunsuppressiv
- nicht cytostatisch
- klin. Einsatz b.
Organtransplantationen
CH3
N
O
N
H
O
cyclo[MeBmt-Abu-Sar(=MeGly)-MeLeu-V-MeLeu-A-a-MeLeu-MeLeu-MeVal]
45
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Amid-Bildung durch Dehydratisierung mit DCC
ein O-Acylisoharnstoff
R
HO
N
C
N
O
HN
NHFmoc
O
R
Cy
DCC: Dicyclohexylcarbodiimid
Cy
NHFmoc
O
N
R'
NH2
O
CyHN
Anwendung:
Festphasensynthese von
Peptiden
Robert Bruce Merrifield
(1921-2006)
Nobelpreis 1984
R'
NHCy
R
H
N
NHFmoc
O
46
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Carbamat-bildende, orthogonale Schutzgruppen Fmoc und Boc
Boc (= tert.-Butoxycarbonyl):
Abspaltung m. Säure (alternatives Protokoll)
Fmoc: Abspaltung m. Base
Fmoc (= Fluoren-9-ylmethoxycarbonyl)
O
R
N
H
H
N
H
H
R
O
O
N
H
O
- H+
N H
O
acide wg.:
R
14 
(aromat.)
E1cb
H
N
H
H
O
- CO2
R
NH2
E1
47
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Dipeptid Aspartam
O
H2 N
HO2C
O
N
H
OMe
O
H2 N
N
H
HO2C
OMe
O
H2N-D-F-OMe:
H2N-D-f-OMe:
150-fach süßer als Rohrzucker (1965)
bitter
48
L. Aminosäuren und Naturstoffe
NH2
NH2
CO2H
HO
N
H
L-Tryptophan (Trp, W)
N
H
Neurotransmitter Serotonin
Rauschpilz
Psilocybe semilanceata
Bufotenin aus
der Aga-Kröte
Psilocin
Phosphors.-ester: Psilocybin
Psilocybin, Psilocin: Indol-Alkaloide aus dem mexikan. Rauschpilz
"Teonanácatl" ("Gottesfleisch"), halluzinogen; die orale Aufnahme
ruft Farbvisionen, ein Gefühl der Bewußtseinserweiterung, der
Persönlichkeitsspaltung und eine stark erhöhte Lichtempfindlichkeit
hervor. "Ich bin eine Kohlmeise. "
Ca. 1 % der Wirkung von LSD. Mechanismus:
Serotonin-Rezeptor-Agonisten.
49
L. Aminosäuren und Naturstoffe
N
OH
O
R2
Mutterkorn-Alkaloide
aus Claviceps purpurea
N
O
O
R1
O
N
H
N
H
H
Ergot-Alkaloide
1
i
R = Pr: Ergotoxin-Gruppe
1
R = Me: Ergotamin-Gruppe
2
R = Phe, Leu, Val
N
H
O
Et2N
Mit dem Pilz Claviceps
purpurea befallener Roggen
blau: von Tryptamin
N
H
H
N
H
Lysergsäurediethylamid
(LSD), entdeckt 1943 im
Selbstversuch
Albert Hoffmann (1906-2008)
50
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Isenheimer Altar
aus: Chem. Unserer Zeit 2009, 43, 272-287
51
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Rote Anthrachinon- und
gelbe Xanthon-Farbstoffe
aus Claviceps purpurea:
ebenfalls toxisch
aus: Chem. Unserer Zeit 2009, 43, 272-287
52
L. Aminosäuren und Naturstoffe
N
H
N
O
H
H
H
O
Strychnin (Isolierung 1818, Strukturaufklärung 1946)
30-120 mg (oral) tödlich
Krähenaugenbaum
blau: stammend von Tryptamin
Strychnos nux-vomica
mit Brechnuß
53
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Wachstumshemmung von Bakterien
H
N
O
durch den Schimmelpilz
R
Penicillium notatum: Ursache Penicillin!
S
N
O
CO2H
Isolierung 1941,
Strukturaufklärung 1945
R = Bn: Penicillin G
Biosynthese
R=
aus Cys und Val
: Ampicillin
H NH2
O
HO2C
H2 N
H
N
S
N
O
O
CO2H
O
Cephalosporin C aus
Alexander Fleming (1881-1955)
Nobelpreis (Medizin) 1945
Cephalosporium acremonium
(Isol. 1955, Strukturaufkl. 1961)
54
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Rohopium: zu 20-30 % bestehend aus ca. 40 (50) verschiedenen
Alkaloiden vom Morphinan- und Benzylisochinolin-Typ; vom
Morphinan-Typ insbesondere Morphin (3-23 %).
Morphin: zentral wirksames Analgetikum (analgetisch wirksame
Dosis 10 mg, sedativ-hypnotische Wirkung bei einer Dosierung von
10 mg, narkotische Wirkung bei Dosierung von 50-100 mg).
Morphin (R1, R2 = H)
1
R O
Codein (R1 = CH3, R2 = H,
in Hustensäften)
Heroin (R1, R2 = Ac).
O
H
N
CH3
R2 O
blau: stammend von Phenylethylamin
55
L. Aminosäuren und Naturstoffe
O
H3C
O
CH3
N
N
N
N
CH3
Koffein
N
CH3
N
Nikotin
56
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Erstisolierung 1957 aus
der Buttermuschel
Saxidomus giganteus,
Kristallstrukturanalyse
1975 (Schantz/Clardy,
Rapoport).
Nervenzelle
außen
NH2
O
H
N
HN
H2N
Signal
NH2
N
NH
OH
OH
Nervenzelle
innen
Na+-Kanal
Na+
Eigentliche Quelle:
O
Saxitoxin
einzellige Algen, z.B. Alexandrium sp.
57
L. Aminosäuren und Naturstoffe
Tetrodotoxin ist eigentlich bakteriellen
Ursprungs (Alteromonas,
Pseudomonas, Vibrio; Noguchi et al.,
1986, Yasumoto et al., 1986).
Der Koch galt nicht als unerfahren.
Erstisolierung 1909 aus den Eierstöcken
des Pufferfischs Spheroides rubripes,
Strukturaufklärung 1964 parallel durch
Hirata und Goto, Tsuda, Woodward.
HO
H2N H
N
N
H HO
O
O
OH O
OH
OH
(−)-Tetrodotoxin blockiert die spannungsaktivierten Natrium-Kanäle (NaV) der
Nervenzellmembranen und ist molekulares Werkzeug zum Studium von Ionenkanälen
58
Anhang
Definition der Gibbs-Energie: G = H ‒ TS
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: ∆G = ∆H ‒ T·∆S
Reaktionsenthalpie ∆rH: Reaktionswärme bei
konstantem Druck
∆rH < 0: Reaktion exotherm
Josiah Willard Gibbs
(1839-1903)
Reaktionsentropie ∆rS: Änderung des Ordnungszustands
∆rS > 0: Zahl der Teilchen nimmt zu (z. B.)
Freie Reaktionsenthalpie ∆rG(T): Reaktion immer
exergonisch (∆rG(T) < 0), wenn ∆rH < 0 und ∆rS > 0.
Hermann von Helmholtz
(1821-1894)
59