Prüfungstraining Organische Chemie

Eberhard Breitmaier war von 1967 bis 1968 Assistant Professor für Organische Chemie an der University of Houston (Texas, USA) und nach seiner Habilitation an der Universität Tübingen 1971 Professor für Organische Chemie und Instrumentelle Analytik an der Universität Bonn von 1975 bis 2004. Seine Forschung konzentrierte sich auf die 3-Alkoxyacroleine als Synthesereagenzien, porphyrinoide Annulene und Naturstoffe. Während seiner Tätigkeit als Hochschullehrer hat er zahlreiche Originalarbeiten veröffentlicht und ist Autor mehrerer bekannter Lehrbücher auf den Gebieten der NMR-Spektroskopie, organischen Chemie und Naturstoffchemie.

• Inhalt 1Vorwort 6Organische Chemie 71 Atomorbitale, Elektronenzustände 81.2 s- und p-Orbitale 81.3 Elektronenspin und PAULI-Prinzip 81.4 Elektronenkonfiguration leichter Atome 92 Kovalente Bindung des Wasserstoff-Moleküls 102.1 Arten der chemischen Bindung 102.2 Kovalente Bindung durch Überlappung von Atomorbitalen 102.3 Überlappung von p-Orbitalen 113 Hybridisierung von Atomorbitalen 123.1 Geometrie des Methan-Moleküls 123.2 Hybridisierung von Atomorbitalen 123.3 CH-Bindungen des Methans 124 Kovalente Bindung der C2-Kohlenwasserstoffe 144.1 Ethan, CC-Einfachbindung 144.2 Ethen, CC-Doppelbindung 144.3 Ethin, CC-Dreifachbindung 155 Alkane 165.1 Homologe Reihe der Alkane 165.2 Vorkommen, Herstellung 165.3 Alkane als Energieträger 176 Konstitution, Konstitutionsisomerie 186.1 Atomverknüpfung 186.2 Konstitutionsisomere 187 Grundregeln der Nomenklatur 207.1 IUPAC-Regeln 207.2 Verzweigte Alkyl-Gruppen 208 Molekülschreibweisen 228.1 Valenzstrichformeln 228.2 Skelettformeln 228.3 LEWIS-Formeln 228.4 Projektionsformeln 239 Konformation 249.1 Konformation, Konformere 249.2 Energieinhalte und Nomenklatur von Konformeren 2410 Reaktive Zwischenstufen 2610.1 Radikale 2610.2 Ionen 2610.3 Carbene 2711 Grundtypen organischer Reaktionen 2811.1 Addition 2811.2 Eliminierung 2811.3 Oxidation 2811.4 Reduktion 2811.5 Substitution 2811.6 Umlagerung 2912 Energieumsätze chemischer Reaktionen 3012.1 Aktivierungsenergie, Reaktionswärme 3012.2 Katalyse 3012.3 Kinetische und thermodynamische Kontrolle 3113 Radikalische Substitution 3213.1 Photohalogenierung der Alkane 3213.2 Relative Stabilität von Alkyl-Radikalen 3213.3 Regioselektivität der radikalischen Substitution 3313.4 Radikalische Sulfochlorierung und Nitrierung 3314 Alkene, Konstitution und relative Konfiguration 3414.1 Übersicht, Nomenklatur, Konstitutionsisomerie 3414.2 Relative Konfiguration der Alkene 3415 Alken-Synthesen 3615.1 β-Eliminierung 3615.2 Alternative Synthesen 3715.3 Umwandlung von Alkenen 3816 Additionen an Alkene 4016.1 Addition von Wasserstoff (Katalytische Hydrierung) 4016.2 Addition von Brom (Bromierung) 4016.3 Elektrophile Addition von Halogenwasserstoff 4116.4 Elektrophile Addition von Wasser (Hydratisierung) 4116.5 Bildung von Halohydrinen 4216.6 Hydroborierung 4216.7 Dihydroxylierungen 4217 Diene 4417.1 Kumulation und Konjugation von Doppelbindungen 4417.2 Molekülstruktur 4417.3 Herstellung 4518 Additionen und Cycloadditionen mit 1,3-Dienen 4618.1 1,2- und 1,4-Addition 4618.2 Cycloadditionen 4719 Alkine 4819.1 Homologe Reihe, Konstitutionsisomerie, Nomenklatur 4819.2 Herstellung 4819.3 Typische Reaktionen 4920 Cycloalkane 5220.1 Übersicht, Nomenklatur 5220.2 Konformation 5220.3 Konfigurationsisomerie 5421 Einfache Cycloalkan- und Cycloalken-Synthesen 5621.1 Cyclopropan 5621.2 Cyclobutan 5621.3 Cyclopenten und Cyclopentan 5621.4 Cyclohexan, Cyclohexen 5621.5 Cycloheptadien, Cycloheptan 5721.6 Größere Ringe 5722 Reaktionen der Cycloalkane und Cycloalkene 5822.1 Spannungsgetriebene Reaktionen kleiner Ringe 5822.2 Alkan-analoge Reaktionen 5822.3 Alken-analoge Reaktionen 5823 Benzen, Aromatizität, Aromaten 6023.1 Struktur des Benzens 6023.2 Molekülorbital-Modell des Benzens 6123.3 Aromatizitätskriterien 6124 Benzoide Aromaten 6224.1 Monosubstituierte Benzene 6224.2 Mehrfach substituierte Benzene 6224.2 Herstellung benzoider Kohlenwassertoffe 6325 Elektrophile Substitution benzoider Aromaten 6425.1 Substituierte Benzene durch elektrophile Substitution 6425.2 Elektrophile Halogenierung 6425.3 Elektrophile Alkylierung (FRIEDEL-CRAFTS-Alkylierung) 6425.4 Elektrophile Acylierung (FRIEDEL-CRAFTS-Acylierung) 6525.5 Elektrophile Nitrierung 6525.6 Elektrophile Sulfonierung 6526 Elektrophile Mehrfachsubstitution 6626.1 Mesomerieeffekte von Substituenten am Benzen-Ring 6626.2 Regioselektivität der elektrophilen Zweitsubstitution am Benzen 6627 Weitere Reaktionen benzoider Aromaten 6827.1 Nucleophile Substitution am benzoiden Ring 6827.2 Radikalische Substitution an der Seitenkette ("SSS") 6827.3 Hydrierung, Reduktion, Oxidation 6828 Polycyclische benzoide Aromaten 7028.1 Fusionierung benzoider Ringe 7028.2 Herstellung polycyclischer benzoider Aromaten 7028.3 Elektrophile Substitution des Naphthalens 7128.4 Oxidation und Reduktion des Naphthalens 7228.5 Reaktionen des Anthracens und Phenanthrens 7228.6 Enzymatische Epoxidation des Benzo[a]pyrens 7329 Nichtbenzoide Aromaten 7429.1 Nichtbenzoide aromatische Ionen 7429.2 [n]-Annulene 7530 Halogenalkane 7630.1 Klassifizierung, Nomenklatur 7630.2 Herstellung 7630.3 Elektronegativität und induktiver Effekt 7830.4 Typische Reaktionen 7831 Mechanismen der nucleophilen Substitution 8031.1 Bimolekulare nucleophile Substitution (zweiter Ordnung) 8031.2 Monomolekulare nucleophile Substitution (erster Ordnung) 8132 Organometall-Verbindungen 8232.1 Übersicht 8232.2 Herstellung 8232.3 Präparative Bedeutung 8333 Alkohole 8433.1 Nomenklatur und Klassifizierung 8433.2 Struktur und physikalische Eigenschaften 8433.3 Herstellung 8534 Diole, Triole 8834.1 Herstellung 8834.2 Oxidative Glykolspaltungen 8935 Reaktionen der Alkohole 9035.1 Basizität und Acidität 9035.2 Oxidation 9035.3 Nucleophile Substitution 9135.4 Veresterung 9136 Dehydratisierung von Alkoholen 9236.1 Dehydratisierung von Alkoholen zu Alkenen 9236.2 Dehydratisierung voll alkylierter 1,2-Diole zu Ketonen 9337 Ether 9437.1 Übersicht, Nomenklatur 9437.2 Struktur und physikalische Eigenschaften 9437.3 Herstellung 9437.4 Typische Reaktionen 9538 Amine 9638.1 Nomenklatur, Klassifizierung 9638.2 Molekülstruktur 9638.3 Herstellung 9739 Reaktionen der Amine 9839.1 Basizität aliphatischer und aromatischer Amine 9839.2 Diazotierung primärer Amine 9839.3 N-Nitrosierung sekundärer Amine 9939.4 Erschöpfende Alkylierung von Aminen 9939.5 HOFMANN-Eliminierung von Tetraalkylammonium-Hydroxiden 9939.6 Imine aus primären Aminen und Carbonyl-Verbindungen 10039.7 Enamine aus sekundären Aminen und Carbonyl-Verbindungen 10039.8 Reduktive Aminierung von Carbonyl-Verbindungen zu Aminen 10140 Diazo- und Azo-Verbindungen 10240.1 Aryldiazonium-Salze und Azofarbstoffe 10240.2 Azoalkane 10340.3 Diazoalkane 10341 Carbonsäuren 10641.1 Übersicht, Nomenklatur 10641.2 Carboxy-Gruppe, Bindungsdaten und Mesomerie 10641.3 Carbonsäure-Dimere 10741.4 Darstellung 10741.5 Acidität 10942 Carbonsäure-Derivate 11042.1 Carbonsäureester 11042.2 Carbonsäurehalogenide 11142.3 Carbonsäureanhydride 11142.4 Carbonsäureamide und cyclische Imide 11142.5 Hydrazide, Hydroxamsäuren und Azide 11242.6 Umfunktionierung von Carbonsäure-Derivaten 11243 Substituierte Carbonsäuren 11443.1 Nomenklatur 11443.2 Halogencarbonsäuren 11543.3 Hydroxycarbonsäuren 11644 Absolute Konfiguration 11844.1 Stereogene Zentren, Enantiomere, Chiralität 11844.2 Optische Aktivität und spezifische Drehung 11844.3 Spezifizierung der absoluten Konfiguration 11844.4 Stereospezifität der bimolekularen nucleophilen Substitution 12145 Enantiomere ohne C-Atome als Asymmetriezentren 12245.1 Heteroatome als Asymmetriezentren 12245.2 Axiale Chiralität 12245.3 Planare Chiralität und Helicität 12346 Diastereomere 12446.1 Verbindungen mit zwei verschiedenen stereogenen Zentren 12446.2 Verbindungen mit zwei gleichen stereogenen Zentren 12547 Aldehyde 12647.1 Übersicht, Nomenklatur 12647.2 Herstellung 12747.3 Molekülbau, Mesomerie und Reaktivität 12847.4 Aldehyd-spezifische Reaktionen 12848 Ketone 13048.1 Übersicht, Nomenklatur 13048.2 Herstellung 13149 Carbonyl-Reaktionen 13249.1 Reaktionen mit Sauerstoff- und Schwefel-Nucleophilen 13249.2 Reaktionen mit Stickstoff-Nucleophilen 13349.3 Reaktionen mit Kohlenstoff-Nucleophilen 13349.4 Reduktionen 13550 CH-Acidität der Carbonyl-Verbindungen 13650.1 CH-Acidität von Carbonsäureestern und Esterkondensation 13650.2 CH-Acidität von Aldehyden und Ketonen 13651 1,3-Dicarbonyl-Verbindungen 13851.1 CH-Acidiät 13851.2 Typische Reaktionen 13852 Phenole 14252.1 Nomenklatur 14252.2 Mesomerie, Acidität, Vergleich mit Alkoholen 14252.3 Herstellung 14352.4 Typische Reaktionen 14453 Chinone 14653.1 Übersicht und Nomenklaturi 14653.2 Darstellung 14653.3 Reaktionen 14754 Organoschwefel-Verbindungen 15054.1 Übersicht 15054.2 Organoschwefel-Verbindungen mit bivalentem Schwefel 15054.3 Verbindungen mit tetra- und hexavalentem Schwefel 15255 Kohlensäure-Derivate 15455.1 Übersicht 15455.2 Kohlensäure-Halogenide 15455.3 Kohlensäureester 15555.4 Harnstoff 15555.5 Guanidin und Thioharnstoff 15655.6 Dithio- und Trithiokohlensäure-Derivate 15756 Heterocumulene 15856.1 Übersicht 15856.2 Kohlendisulfid 15856.3 Isocyanate, Isothiocyanate 15856.4 Carbodiimide 15957 Umlagerungen 16057.1 Anionotrope 1,2-Verschiebungen 16057.2 Kationotrope 1,2-Verschiebungen über Carbanionen 16257.3 Umlagerungen an benzoiden Ringen 16357.4 Sigmatrope Umlagerungen 16358 Polymere, Polymerisation 16458.1 Monomere, Oligomere, Polymere 16458.2 Vinyl- und Dien-Polymere 16458.3 Polyether 16558.4 Polyester 16558.5 Polyamide 16658.6 Polyurethane und Polyharnstoffe 16759 Synthesen mit Organosilicium-Verbindungen 16859.1 Organosilicium und Organische Verbindungen im Vergleich 16859.2 Halogensilane 16859.3 Präparative Bedeutung der Trimethylsilyl Verbindungen 16859.4 Silicone 16960 Heteroalicyclen 17060.2 Allgemeine Synthesen 17160.3 Reaktionen 17261 Monocyclische Fünfring-Heteroaromaten 17461.1 Übersicht 17461.2 π-Elektronenüberschuss-Heteroaromaten 17461.3 Exemplarische Synthesen 17561.4 Typische Reaktionen 17662 Monocyclische Sechsring-Heteroaromaten 17862.1 Übersicht 17862.2 π-Elektronenmangel-Heteroaromaten 17862.3 Exemplarische Synthesen 17862.4 Typische Reaktionen 18063 Benzo-kondensierte Fünfring-Heteroaromaten 18263.1 Übersicht und Nomenklatur 18263.2 Exemplarische Synthesen 18263.3 Typische Reaktionen 18364 Benzo-kondensierte Sechsring-Heteroaromaten 18664.1 Übersicht 18664.2 Exemplarische Synthesen 18664.3 Typische Reaktionen 18765 Fusionierte Heteroaromaten 19065.1 Heterobicyclen mit Stickstoff als Brückenkopf 19065.2 Purine 19065.3 Pteridine 19266 Lichtabsorption, Farbe, Farbstoffe, Pigmente 19466.1 Lichtabsorption und Farbe 19466.2 Farbstoffe und Pigmente 19566.3 Farbstoff-Typen 19667 Porphyrinoide 19867.1 Porphyrine und Phthalocyanine als Polyaza[18]annulene 19867.2 Porphyrinoide in Blut und Chloroplasten 19868 Aminosäuren 20068.1 Übersicht 20068.2 Herstellung 20168.3 Nachweisreaktion 20169 Peptide, Proteine 20269.1 Aminosäuresequenz der Peptide und Proteine 20269.2 Biologische Funktion 20269.3 Struktur der Proteine 20269.4 Prinzip der Peptid-Synthese 20370 Alkaloide 20670.1 Biologische Herkunft, Bedeutung, Bezeichnung 20670.2 Alkaloid-Wirkstoffe 20671 Kohlenhydrate: Aldosen und Ketosen 20871.1 Aldosen 20871.2 Ketosen 20871.3 Cyclohalbacetale, Cyclohalbketale: Pyranosen und Furanosen 20971.4 Mutarotation 21071.5 Typische Reaktionen 21072 Kohlenhydrate: Oligo- und Polysaccharide 21272.1 Oligosaccharide 21272.2 Polysaccharide 21373 Nucleinsäuren: DNA und RNA 21473.1 Nucleotide, Nucleoside, Nucleobasen 21473.2 Basenpaarung und Doppelhelix der DNA 21574 Lipide 21674.1 Übersicht 21674.2 Fettsäuren, Fette, Seifen 21675 Polyketide 21875.1 Polyketid-Weg 21875.2 Einfache Polyketide 21876 Terpene 22076.1 Übersicht, Isopren-Regel 22076.2 Vorkommen, Bedeutung 22176.3 Ausgewählte Terpene (Aromen, Düfte, Wirkstoffe) 22177 Steroide 22477.1 Übersicht, Ringverknüpfung 22477.2 Cholesterol 22477.3 Gallensäuren 22477.4 Steroidhormone 22578 Selektivität und Spezifität organischer Reaktionen 22678.1 Chemoselektivität 22678.2 Regioselektivität 22678.3 Stereoselektivität 22778.4 Stereospezifität 22879 Prochiralität, Enantioselektivität 23079.1 Prochiralität tetraedrischer C-Atome 23079.2 Prochiralität trigonaler C-Atome 23079.3 Enantioselektivität 23080 Syntheseplanung 23280.1 Retrosynthetische Zerlegungen 23280.2 Retrons und Synthons 23280.3 Ausgewählte Synthesepläne 23481 Aspekte der Molekülstruktur 23681.1 Summenformel 23681.2 Konstitution 23681.3 Konformation 23681.4 Relative Konfiguration 23681.5 Absolute Konfiguration 23782 Massenspektrometrie 23882.1 Massenspektrum 23882.2 Basis-Ion, Molekül-Ion 23882.3 Fragment-Ionen und Konstitution 23983 IR-Spektroskopie 24083.1 IR-Spektrum 24083.2 Molekülschwingungen 24083.3 Identifizierung funktioneller Gruppen 24184 Kernmagnetische Resonanz: Protonen-NMR 24284.1 Kernmagnetische Resonanz 24284.2 Chemische Verschiebung 24284.3 NMR-Spektrum und Integral 24384.4 Signalmultipletts und Kopplungskonstanten 24385 Kernmagnetische Resonanz: Kohlenstoff-13-NMR 24685.1 Kohlenstoff-13 als NMR-Sonde 24685.2 Kohlenstoff-13-Verschiebungen 24685.3 CH-Kopplung und Detektion von CH-Multipletts 24786 Kernmagnetische Resonanz: zweidimensional 24886.1 Homonukleare Korrelationsspektroskopie 24886.2 Heteronukleare Verschiebungskorrelation (CH-Korrelation) 249Bearbeitung der Fragen 250Sachverzeichnis 295Periodensystem der Elemente 314Nachschlagewerke, aktuelle Informationsquellen 316