2 Möglichkeiten

Übersicht
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Nucleophile Substitution (SN1, SN2, SNi)
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Halogenalkane, wichtige Verbindungen
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Alkohole
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Ether
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Aldehyde und Ketone
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Carbonsäure und deren wichtigste Derivate
•
Ester
Nucleophile Substitution
X = z.B. –Cl, -Br, -I, -OH2
oft Halogenalkane
Allgemein:
-
-
2 Möglichkeiten:
a) nucleofuger Abgang von X, dann nucleophiler Angriff von Y
b) Angriff und Abgang konzertiert
SN1
langsam
schnell
Racemisierung des Produkts! Warum?
2 Konkurrenzreaktionen:
Umlagerung
Wagner-Meerwein-Umlagerung
Eliminierung
wenn H in α-Stellung vorhanden
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)
FCKWs
Frigen 12
gute Wirksamkeit gegen Insekten,
kaum toxisch für Säugetiere
ABER: sehr lipophil und chem. stabil,
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.
Alkohole
Sdp.[°C]:
CH4
CH3Cl
CH3OH
-161.7
-23.8
65.0
R
H-Brückenbindungen
O
H
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)
Ausnahmen: Formaldehyd, Ninhydrin, Chloralhydrat
OH
Cl
OH
Cl
Cl
Thioalkohole: S-Analoga der Alkohole
schwächere H-Brücken als die Alkohole
saurer als Alkohole (neg. Ladung an S-Atomen besser stabilisiert)
2
Disulfid
Alkohole
Herstellung
SN:
R-Br + OH- R-OH + Br –
Redox-Beziehungen:
Ox.-Mittel:
Red.-Mittel:
Ox
Ox
Red
Red
z.B. KMnO4, Cr(VI)-Reagenzien
z.B. LiAlH4, NaBH4
Ether
Williamson Ethersynthese (auch intramolekular)
Phenol mit K2CO3 deprotonierbar
Achtung: Peroxidbildung an der Luft, Explosiv
Verwendung: Radikalstarter
Nachweis: KI -Lösung
Etherperoxide
Ether
R
S-Analoga: Thioether
Br
O
R-OH
R
OH
O
Ether
Mg-Späne
Epoxid:
R
R-CR2
R
R
O
O
O
Kronenether:
• Kationenkomplexierung
„Wirt-Gast-Beziehung“
• z.B. [18]Krone-6
R
Mg
Br
O
O
K
O
O
O
O
Grignard-Verbindungen
Aldehyde und Ketone
O
O
C(sp2)
9*10-30 Cm
O
H
H
H-Brücken-Akzeptor
Ox
Ox
Red
Red
Keto-Enol-Tautomerie (auch basenkatalysiert), Keto-Form stabiler (~40 kJ/mol)
Reaktivität:
>
>
>
Aldehyde und Ketone
Formal:
u.a. wichtig für:
Hydrate, Acetale,
Thioacetale,
Oxime, Hydrazone,
Cyanhydrine
ein Imin
ein Enamin
• CH-acidität in α-Position Carbanion
• wichtig: Aldolreaktion!
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
Acidität abhängig vom Rest:
pKa= 4,74
pKa= 0,23
langkettige Carbonsäuren bilden Micellen:
Detergenzien, Tenside
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
Reaktivität/Acylierungsvermögen abhängig vom Rest
Abgangsgruppeneingeschaften
mesomere/induktive Effekte
>
>
>
>
gutes Acylierungsvermögen
>
Carbonsäuren und Carbonsäurederivate
wichtige Reaktionen (Mechanismus!)
O
R-OH
OH
O
H2O
H+
O
O
O
2
OH
-H2O
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
häufig ungesättigt cis-konfiguriert
R
R'
Hydriering: Fetthärtung
Ester und Amide
wichtig: Mechanismus der Esterspaltung!!!
cyclische Ester: Lactone
γ-Butyrolacton (GBL) –> GHB !
Amide:
cyclische Amide: Lactame
Penicillin
Amide
…
Polyamid 6.6 (Nylon)
Perlon (Polyamid 6)
Peptide…