Basisbuch Organische Chemie:
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München [u.a.]
Pearson
2013
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IMAGE 1
INHALTSUEBERSICHT
KAPITEL 1 CHEMISCHE BINDUNG IN ORGANISCHEN VERBINDUNGEN L
KAPITEL 2 FUNKTIONELLE GRUPPEN UND STOFFKLASSEN . 31
KAPITEL 3 STEREOCHEMIE: DIE DREIDIMENSIONALE STRUKTUR ORGANISCHER
VERBINDUNGEN . . . 59
KAPITEL 4 REAKTIONEN D E R ALKANE 95
KAPITEL 5 NUCLEOPHILE SUBSTITUTION 135
KAPITEL 6 ELIMINIERUNG 169
KAPITEL 7 ADDITION 203
KAPITEL 8 ELEKTROPHILE SUBSTITUTION AN AROMATISCHEN VERBINDUNGEN 247
KAPITEL 9 REAKTIONEN VON CARBONYLVERBINDUNGEN 289
KAPITEL 10 REAKTIONEN D E R ENOLATE UND ENOLE 337
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IMAGE 2
IMHAITSWERIEE
KAPITEL 1 CHEMISCHE BINDUNG IN ORGANISCHEN VERBINDUNGEN 1
1.1 WAS IST ORGANISCHE CHEMIE? 2
1.2 DAS BESONDERE AM KOHLENSTOFF 3
1.3 GRUNDLAGEN DER CHEMISCHEN BINDIMG IN ORGANISCHEN VERBINDUNGEN 4
1.4 DIE CHEMISCHE BINDUNG IM METHAN 9
1.4.1 BESCHREIBUNG DES METHANS MIT DELOKALISIERTEN MOLEKUELORBITALEN 9
1.4.2 BESCHREIBUNG DES METHANS MIT LOKALISIERTEN HYBRIDORBITALEN 11
1.4.3 VERGLEICH DER BEIDEN BINDUNGSMODELLE 13
1.5 BIHDUNGSTYPEN IN ORGANISCHEN VERBINDUNGEN 14
1.5.1 EINFACHBINDUNGEN: SP 3 -HYBRIDORBITALE 14
1.5.2 DOPPELBINDUNGEN: SP 2 -HYBRIDORBITALE 15
1.5.3 DREIFACHBINDUNGEN: SP-HYBRIDORBITALE 18
1.5.4 KUMULIERTE DOPPELBINDUNGEN 19
1.5.5 ZUSAMMENFASSUNG DER HYBRIDISIERUNGSTYPEN 20
1.5.6 HETEROATOME U N D HYBRIDISIERIMG 21
1.6 ROTATION U M BINDUNGEN 21
1.7 KONJUGIERTE JT-SYSTEME: DELOKALISIERTE ELEKTRONEN 23
1.7.1 KONJUGIERTE DIENE: 1,3-BUTADIEN 23
1.7.2 BESCHREIBUNG DES BUTADIENS MIT RESONANZFORMELN. 26 1.7.3
MO-BESCHREIBUNG DES BUTADIENS 28
KAPITEL 2 FUNKTIONELLE GRUPPEN UND STOFFKLASSEN 31
2.1 KOHLENWASSERSTOFFE: GRUNDBAUSTEINE ALLER ORGANISCHEN VERBINDUNGEN 32
2.2 DIE HOMOLOGE REIHE DER LINEAREN ALKANE 35
2.3 VERZWEIGTE KOHLENWASSERSTOFFE 37
2.3.1 KONSTITUTIONSISOMERE ALKANE: STRUKTURISOMERIE . . . . 37 2.3.2
NOMENKLATUR VERZWEIGTER ALKYLRESTE 39
2.4 VERAENDERUNG DER MOLEKUELEIGENSCHAFTEN DURCH POLARE SUBSTITUENTEN 40
2.4.1 POLARITAET VON MOLEKUELEN 40
2.4.2 ZWISCHENMOLEKULARE KRAEFTE UND AGGREGATZUSTAENDE . . . 42
IMAGE 3
2.4.3 LOESLICHKEIT U N D MISCHBARKEIT VON STOFFEN 45
2.4.4 VERAENDERUNG DER CHEMISCHEN EIGENSCHAFTEN DURCH SUBSTITUENTEN 46
2.5 FUNKTIONELLE GRUPPEN U N D STOFFKLASSEN 46
2.5.1 FUNKTIONELLE GRUPPEN U N D CHEMISCHE REAKTIVITAET. 46 2.5.2 DIE
WICHTIGSTEN FUNKTIONELLEN GRUPPEN 48
2.5.3 AEHNLICHKEITEN ZWISCHEN FUNKTIONELLEN GRUPPEN . . . . 50 2.6
SYSTEMATISCHE NOMENKLATUR ORGANISCHER VERBINDUNGEN 53
KAPITEL 3 STEREOCHEMIE: DIE DREIDIMENSIONALE STRUKTUR ORGANISCHER
VERBINDUNGEN 5G
3.1 DIE KONFORMATIONEN ACYCLISCHER ALKANE 60
3.1.1 ETHAN 61
3.1.2 PROPAN 63
3.1.3 BUTAN 64
3.1.4 HOEHERE ALKANE 65
3.2 STRUKTUR VON ALKENEN: E/Z-DIASTEREOMERE 65
3.3 SPIEGELBILDISOMERIE BZW. ENANTIOMERIE 67
3.3.1 CHIRALE MOLEKUELE 67
3.3.2 EIGENSCHAFTEN CHIRALER VERBINDUNGEN 71
3.3.3 OPTISCHE AKTIVITAET 71
3.3.4 MISCHUNGEN VON ENANTIOMEREN, RACEMATE 73
3.3.5 NOMENKLATUR CHIRALER VERBINDUNGEN: DIE ABSOLUTE KONFIGURATION 74
3.4 VERBINDUNGEN MIT ZWEI ODER MEHR STEREOZENTREN 78
3.4.1 DIASTEREOMERE 78
3.4.2 MESO-FORMEN 79
3.4.3 RACEMATSPALTUNG 81
3.5 CYCLISCHE VERBINDUNGEN 82
3.5.1 RINGSPANNUNG 82
3.5.2 CYCLOPROPAN 84
3.5.3 CYCLOBUTAN U N D CYCLOPENTAN 84
3.5.4 CYCLOHEXAN 85
3.5.5 EINFACH SUBSTITUIERTE CYCLOHEXANE 87
3.5.6 ZWEIFACH SUBSTITUIERTE CYCLOHEXANE: DIASTEREOMERE . . 90 3.6
KONFORMATIV FIXIERTE VERBINDUNGEN 91
3.7 ZUSAMMENFASSUNG: ISOMERIEARTEN 93
KAPITEL 4 REAKTIONEN DER ALKANE 95
4.1 VORKOMMEN U N D BEDEUTUNG DER ALKANE 96
4.2 EIGENSCHAFTEN DER ALKANE 97
IMAGE 4
4.2.1 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 97
4.2.2 UEBERSICHT UEBER DIE CHEMISCHEN EIGENSCHAFTEN 98
4.3 ALLGEMEINES ZUM ABLAUF CHEMISCHER REAKTIONEN 100
4.3.1 KINETIK U N D THERMODYNAMIK EINER REAKTION 100
4.3.2 DAS REAKTIONSENERGIEDIAGRAMM 101
4.3.3 DIE GESCHWINDIGKEIT EINER CHEMISCHEN REAKTION . . . 104 4.4
CHLORIERUNG VON METHAN: EINE EINFACHE REAKTION 107
4.4.1 ENERGIEBILANZ DER REAKTION 107
4.4.2 MECHANISMUS DER REAKTION 107
4.4.3 TECHNISCHE BEDEUTUNG DER METHANCHLORIERUNG 114 4.5 DAS
METHYLRADIKAL 116
4.6 HALOGENIERUNG VON METHAN 118
4.7 HALOGENIERUNG HOEHERER ALKANE: SELEKTIVITAET VON RADIKALREAKTIONEN 118
4.7.1 REGIOSELEKTIVITAET DER CHLORIERUNG 118
4.7.2 REGIOSELEKTIVITAET DER BROMIERUNG 120
4.7.3 STABILITAET VON ALKYLRADIKALEN 121
4.7.4 PRODUCT DEVELOPMENT CONTROL 122
4.7.5 HAMMOND-POSTULAT 122
4.8 ELEKTRONISCHE SUBSTITUENTENEFFEKTE 124
4.8.1 INDUKTIVE EFFEKTE 124
4.8.2 MESOMERE EFFEKTE 125
4.8.3 HYPERKONJUGATION 125
4.9 BROMIERUNG I N ALLYLSTELLUNG 127
4.9.1 DAS ALLYLRADIKAL 127
4.9.2 CHEMOSELEKTIVE BROMIERUNG 128
4.9.3 WOHL-ZIEGLER-BROMIERUNG 129
4.10 WEITERE SYNTHETISCH WICHTIGE RADIKALISCHE SUBSTITUTIONSREAKTIONEN
132
4.10.1 CHLORIERUNG MIT SULFURYLCHLORID 133
4.10.2 SULFOCHLORIERUNG 133
KAPITEL 5 NUDEOPHILE SUBSTITUTION 135
5.1 HALOGENALKANE 136
5.2 GRUNDLEGENDES ZU POLAREN REAKTIONEN 138
5.3 DIE NUCLEOPHILE SUBSTITUTION 139
5.4 DER MECHANISMUS DER S N 2-REAKTION 142
5.4.1 ALLGEMEINE MERKMALE 142
5.4.2 DER RUECKSEITENANGRIFF BEI DER S^-REAKTION 144
5.4.3 STEREOCHEMISCHER VERLAUF DER S N 2-REAKTION: INVERSION DER
KONFIGURATION 148
IMAGE 5
5.5 RELATIVE REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN BEI DER S N 2-REAKTION . . . 149
5.5.1 DIE QUALITAET VON ABGANGSGRUPPEN 150
5.5.2 DIE REAKTIVITAET DES NUCLEOPHILS: BASIZITAET U N D POLARISIERBARKEIT
153
5.5.3 EINFLUSS DES LOESEMITTELS AUF DIE NUCLEOPHILIE 155
5.5.4 DIE SUBSTRATSTRUKTUR 157
5.6 DER MECHANISMUS DER SUL-REAKTION 158
5.6.1 ALLGEMEINE MERKMALE 158
5.6.2 STRUKTUR U N D STABILITAET VON CARBENIUMIONEN 159
5.6.3 STEREOCHEMISCHER VERLAUF DER S N L-REAKTION: RACEMISIERUNG 162
5.7 RELATIVE REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN BEI S N L-REAKTIONEN . . . . 162
5.8 UMLAGERUNG VON CARBENIUMIONEN BEI S N 1-REAKTIONEN 164 5.9 VERGLEICH
ZWISCHEN S N 1- U N D S N 2-REAKTION 166
KAPITEL 6 ELIMINIERUNG 169
6.1 ELIMINIERUNG ALS KONKURRENZ ZUR SUBSTITUTION 170
6.2 GRUNDLEGENDES ZUM MECHANISMUS DER ELIMINIERUNG 173
6.3 DIE BASENINDUZIERTE E2-ELIMINIERUNG 174
6.3.1 DER MECHANISMUS DER REAKTION 174
6.3.2 STEREOCHEMISCHER VERLAUF DER E2-ELIMINIERUNG 176 6.3.3
REGIOSELEKTIVITAET DER E2-REAKTION: DIE SAYTZEFF-REGEL 180
6.3.4 DIASTEREOSELEKTIVITAET DER E2-REAKTION 182
6.3.5 RELATIVE REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN BEI DER E2-REAKTION 183
6.4 DIE EL-ELIMINIERUNG 186
6.4.1 DER MECHANISMUS DER EL-REAKTION 186
6.4.2 RELATIVE REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN BEI DER EL-REAKTION 188
6.4.3 REGIOSELEKTIVITAET DER EL-REAKTION 189
6.4.4 UMLAGERUNGEN BEI EL-REAKTIONEN 191
6.5 DIE ELCB-REAKTION 192
6.6 VERGLEICH ZWISCHEN EL-, E2- U N D ELCB-REAKTION 193
6.7 CHEMOSELEKTIVITAET: KONKURRENZ ZWISCHEN ELIMINIERUNG UND SUBSTITUTION
195
6.8 THERMISCH INDUZIERTE SYN-ELIMINIERUNGEN 196
6.9 ELIMINIERUNG VON X,Y 199
6.10 DARSTELLUNG VON ALKINEN 200
IMAGE 6
KAPITEL 7 ADDITION 203
7.1 ADDITION ALS UMKEHRUNG DER ELIMINIERUNG 204
7.2 VORKOMMEN U N D PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER ALKENE . . . . 205
7.3 CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON ALKENEN 206
7.4 ENERGIEBILANZ DER ADDITIONSREAKTION 208
7.5 ELEKTROPHILE ADDITION VON HALOGENWASSERSTOFFEN: HYDROHALOGENIERUNG
209
7.5.1 DER MECHANISMUS DER REAKTION 210
7.5.2 RELATIVE GESCHWINDIGKEITEN DER ELEKTROPHILEN ADDITION 211
7.5.3 REGIOSELEKTIVITAET: MARKOVNIKOV-ADDITION 212
7.5.4 STEREOCHEMIE DER ELEKTROPHILEN ADDITION VON HX . . . 213 7.5.5
UMLAGERUNGEN BEI DER ELEKTROPHILEN ADDITION 215
7.5.6 HX-ADDITION AN 1,3-DIENE 216
7.5.7 ZUSAMMENFASSUNG DER HX-ADDITION AN ALKENE 218 7.6 ADDITION VON
HALOGEN X 2 218
7.6.1 MECHANISMUS DER REAKTION 219
7.6.2 DAS BROMONIUMION 220
7.6.3 STEREOCHEMIE DER X 2 -ADDITION: ANTI-ADDITION 221
7.6.4 ANGRIFF ANDERER NUCLEOPHILE: HALOGENHYDRINBILDUNG 222 7.7
WASSERADDITION AN ALKENE: DARSTELLUNG VON ALKOHOLEN 225 7.7.1
SAEUREKATALYSIERTE WASSERADDITION 226
7.7.2 OXYMERCUXIERUNG/REDUKTION 226
7.7.3 HYDROBORIERUNG/OXIDATION 227
7.8 KATALYTISCHE HYDRIERUNG 232
7.9 ADDITION FREIER RADIKALE AN ALKENE 235
7.9.1 RADIKALISCHE ADDITION VON HBR 235
7.9.2 RADIKALISCHE POLYMERISATION 236
7.10 DIHYDROXYLIERUNG VON DOPPELBINDUNGEN: 1,2-DIOLE 237
7.10.1 EPOXIDIERUNG UND DARSTELLUNG VON TRANS-L,2-DIOLEN . . 238 7.10.2
DARSTELLUNG VON SYN-L,2-DIOLEN 241
7.11 OXIDATIVE SPALTUNG VON C=C-BINDUNGEN: OZONOLYSE 242 7.12 ADDITIONEN
AN ALKINE 243
KAPITEL 8 ELEKTROPHILE SUBSTITUTION AN AROMATISCHEN VERBINDUNGEN 247
8.1 BENZEN 248
8.1.1 BINDUNGSVERHAELTNISSE IM BENZEN 249
8.1.2 MO-BESCHREIBUNG DES BENZENS 251
8.1.3 DIE BESONDERE AROMATISCHE STABILITAET VON BENZEN . . . 251
IMAGE 7
8.2 DIE BROMIERUNG VON BENZEN: EINE ELEKTROPHILE
AROMATISCHE SUBSTITUTION 255
8.3 ZWEITSUBSTITUTION AM AROMATEN 258
8.3.1 ANISOL: EIN ELEKTRONENREICHER, AKTIVIERTER AROMAT . . . 260 8.3.2
NITROBENZEN: EIN ELEKTRONENARMER, DEAKTIVIERTER AROMAT 262
8.3.3 SUBSTITUENTENEFFEKTE BEI DER S E AR-REAKTION 265
8.4 PRAEPARATIV WICHTIGE ELEKTROPHILE SUBSTITUTIONSREAKTIONEN . . . . 267
8.4.1 HALOGENIERUNG 268
8.4.2 NITRIERUNG 269
8.4.3 SULFONIERUNG 270
8.4.4 FRIEDEL-CRAFTS-ALKYLIERUNG 274
8.4.5 FRIEDEL-CRAFTS-ACYLIERUNG 277
8.5 S E AR-REAKTION AN MEHRFACH SUBSTITUIERTEN AROMATEN 280
8.6 DIAZOTIERUNG 281
8.6.1 DARSTELLUNG VON DIAZONIUMSALZEN 281
8.6.2 DARSTELLUNG VON PHENOLEN AUS DIAZONIUMSALZEN . . . . 282 8.6.3
ERSATZ DER DIAZONIUMGRUPPE DURCH ANDERE FUNKTIONELLE GRUPPEN:
SANDMEYER-REAKTION 285 8.6.4 AZOKUPPLUNG 287
KAPITEL 9 REAKTIONEN VON CARBONYLVERBINDUNGEN 289
9.1 VORKOMMEN UND BEDEUTUNG VON CARBONYLVERBINDUNGEN 290 9.2 EINTEILUNG
VON CARBONYLVERBINDUNGEN 291
9.2.1 ALDEHYDE U N D KETONE 292
9.2.2 CARBONSAEUREN U N D CARBONSAEUREDERIVATE 292
9.2.3 KOHLENSAEUREDERIVATE 295
9.2.4 REDOXREAKTIONEN AN CARBONYLVERBINDUNGEN 295
9.3 DIE CARBONYLGRUPPE 296
9.3.1 STRUKTUR U N D BINDUNGSVERHAELTNISSE 296
9.3.2 EIN VEREINFACHTES MO-MODELL VON METHANAL 297
9.4 REAKTIVITAET VON CARBONYLVERBINDUNGEN 299
9.3.1 ANGRIFF EINES NUCLEOPHILS 299
9.3.2 ANGRIFF EINES ELEKTROPHILS 300
9.3.3 STABILITAET DER TETRAEDRISCHEN ZWISCHENSTUFEN: ADDITION ODER
SUBSTITUTION? 302
9.5 ADDITION VON NUCLEOPHILEN AN DIE CARBONYLGRUPPE VON ALDEHYDEN U N D
KETONEN 303
9.5.1 REAKTION MIT WASSER: BILDUNG VON HYDRATEN 305
9.5.2 REAKTION MIT ALKOHOLEN: BILDUNG VON HALBACETALEN U N D ACETALEN
307
IMAGE 8
9.5.3 REAKTION MIT AMINEN: BILDUNG VON
IMINEN U N D ENAMINEN 310
9.5.4 REAKTION MIT HYDRIDEN U N D METALLORGANISCHEN VERBINDUNGEN:
REDUKTION DER CARBONYLGRUPPE 316 9.6 REAKTIONEN VON NUCLEOPHILEN MIT
CARBONSAEUREDERIVATEN: DIE ACYLSUBSTITUTION 321
9.6.1 RELATIVE REAKTIVITAET DER CARBONSAEUREDERIVATE 322
9.6.2 CARBONSAEURECHLORIDE 324
9.6.3 CARBONSAEUREESTER 326
9.6.4 CARBONSAEUREAMIDE 329
9.6.5 REDUKTION VON CARBONSAEUREDERIVATEN MIT METALLHYDRIDEN U N D
METALLORGANISCHEN VERBINDUNGEN 333
KAPITEL 10 REAKTIONEN DER ENOLATE UND ENOLE 337
10.1 ERHOEHUNG DER A-CH-ACIDITAET: ANGRIFF EINER BASE 338
10.2 DAS KETO-ENOL-GLEICHGEWICHT 340
10.3 ACIDITAET VON CARBONYLVERBINDUNGEN 342
10.4 REAKTIONEN VON ENOLATEN U N D ENOLEN MIT HALOGENEN 344
10.5 ALKYLIERUNG VON ENOLATEN U N D ENOLETHERN 347
10.6 REAKTION VON ENOLATEN U N D ENOLEN MIT CARBONYLVERBINDUNGEN:
KONDENSATIONSREAKTIONEN 350 -
10.6.1 DIE ALDOLREAKTION 351
10.6.2 DIE CLAISEN-KONDENSATION 355
10.6.3 DIE MANNICH-REAKTION 358
10.7 A,SS-UNGESAETTIGTE CARBONYLVERBINDUNGEN: DIE MICHAEL-ADDITION 359
INDEX 365 |
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