Nomenklatur

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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Die einfachste Verbindungsklasse in der Organischen Chemie sind die Kohlenwasserstoffe.
Sie bestehen, wie der Name bereits andeutet, aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff.
Um die Wiedergabe der Struktur eines konkreten Kohlenwasserstoffs am Beispiel des n-Pentans zu
demonstrieren, schreiben wir das Elementsymbol „C“ im Zickzack-Format fünfmal nebeneinander
hin …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… und verbinden die C-Atome mit jeweils einem Strich. Dieser Strich stellt in der von Lewis entwickelten
Schreibweise ein Elektronenpaar dar.
Verbindet ein Strich wie im vorliegenden Fall zwei Elementsymbole (hier jeweils zwei „C“), so spricht man von
einem Bindungselektronenpaar (es gibt auch Elektronenpaare, die einem Atom alleine zugeordnet sind und nicht zur
Verknüpfung zweier Atomkerne dienen; dies sind die sog. freien Elektronenpaare).
Befindet sich zwischen zwei Elementsymbolen nur ein einziger Strich (wie hier), dann sprechen wir von einer
Einfachbindung.
Natürlich ist die hier oben angegebene Struktur noch nicht vollständig!! Lassen Sie sie in einer Klausur auf keinen
Fall so stehen! Denn: die Angabe des Elementsymbols für Kohlenstoff erfordert zwingend auch die Angabe der
Elementsymbole der mit dem Kohlenstoff verknüpften Bindungspartner …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… wie in diesem Fall dem Wasserstoff.
Beachten Sie: C ist vierbindig, H ist einbindig!!
Die C-Atome an den Enden der Kette, die mit einem weiteren C-Atom verknüpft sind,
bilden demnach drei weitere Einfachbindungen zu H-Atomen aus. Die übrigen C-Atome
haben noch zwei sog. Valenzen für Einfachbindungen zu H-Atomen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Um Platz und Zeit zu sparen, können Sie die Striche zwischen den C- und den H-Atomen
weglassen, was die oben gezeichnete Struktur ergeben würde …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… die man aber üblicherweise in gestreckter Form zeichnet, wie in der unteren
Struktur wiedergegeben.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Ein Maximum an Zeit und Platz sparen Sie aber, wenn Sie sich frühzeitig die
Skelettschreibweise der Organischen Chemie zur Gewohnheit machen.
In dieser „chemischen Stenographieschrift“ werden zum einen die Elementsymbole für
Kohlenstoff weggelassen und das gesamte Kohlenstoffgerüst als Zick-Zack-Kette
wiedergegeben.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zum anderen werden, wie die abgebildete Skelettstruktur zeigt, sämtliche Bindungen von C-Atomen
hin zu H-Atomen weggelassen und somit auch auf das Elementsymbol „H“ verzichtet.
Achtung!! Dieses „Weglassen“ gilt nur für die H-Atome, die mit einem C-Atom verknüpft sind!
Ist ein H-Atom mit einem O-Atom, einem N-Atom oder einem S-Atom verbunden, so muß es
selbstverständlich auch in der Skelettschreibweise angegeben werden!
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Die Enden einer solchen Zick-Zack-Kette entsprechen CH3-Gruppen, …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… die „Zacken“ zwischen den Enden einer solchen Kette entsprechen CH 2-Gruppen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zweigt von einem der „Zacken“ ein sog. Alkylrest ab (= ein Kohlenwasserstoffrest, im
einfachsten Fall wie hier eine Methylgruppe), dann bleibt für das C-Atom, von dem
die Abzweigung ausgeht, nur noch eine Bindung hin zu einem H-Atom übrig.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zweigen gleich zwei Alkylreste von einem C-Atom der Kette ab, so gehen alle vier
Einfachbindungen hin zu weiteren C-Atomen, und Bindungen hin zu H-Atomen
können von diesem C-Atom ausgehend logischerweise nicht mehr ausgebildet werden.
Vergessen Sie nie: Kohlenstoff ist vierbindig! (Zumindest im ungeladenen Zustand).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
n-Pentan
Nun können wir der Struktur einen Namen geben.
Die einzige vorhandene Kohlenstoffkette hat fünf C-Atome, demnach liegt hier Pentan vor.
Das kursiv geschriebene „n“ steht für „normal“ und bedeutet, daß der Kohlenwasserstoff eine
unverzweigte Kette besitzt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
n-Pentan
Es gibt grundsätzlich mehrere Möglichkeiten, die Struktur des Moleküls auf dem Papier darzustellen.
Alle hier gezeichneten Varianten geben n-Pentan wieder.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Nun gehen wir von einem unverzweigten Kohlenwasserstoff …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… hin zu einem verzweigten Kohlenwasserstoff und erfahren, was wir nunmehr bei
der Nomenklatur zu beachten haben.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zunächst gilt es, die längste Kohlenstoffkette in der Struktur zu ermitteln.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Wie wir sofort erkennen, ist nicht mehr die ursprüngliche Pentan-Kette mit ihren fünf C-Atomen die
längste Kette, sondern die in dieser Abbildung blau markierte Kette, aus sechs C-Atomen bestehend.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Anschließend gilt es, diese längste Kette von ihrem Anfang bis zum Ende durchzunummerieren.
Die Frage ist nur: an welchem der beiden Enden beginnen wir zu zählen?
Wie hier von rechts oben … (?)
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
… oder, wie in der rechten der beiden Strukturen demonstriert, vom anderen Ende her, in dem Fall also von unten?
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Die Nomenklatur sorgt auch hier für eine eindeutige Regelung:
Diejenige Zählrichtung wird gewählt, die der ersten Abzweigung (wir haben im vorliegenden Fall nur eine …) die
niedrigere Ziffer zuordnet – im vorliegenden Fall die links abgebildete Variante mit der Ziffer 3.
Haben (im Fall mehrerer Verzweigungen) die ersten Verzweigungen die gleiche Ziffer, dann wird so lange nach einem
Unterschied in der Bezifferung gesucht, bis ein Prioritätsunterschied bei den Ziffern auftaucht.
Natürlich gibt es auch Fälle symmetrisch verzweigter Moleküle, bei denen die Zählrichtung der Kette irrelevant 20
ist.
Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
... hexan
Der Stammname des hier abgebildeten Kohlenwasserstoffs ist demnach:
… hexan
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Ethylhexan
Die abzweigende Gruppe am C-3 ist ein Alkylrest mit zwei C-Atomen, also eine Ethylgruppe.
Die Bezeichnung „Ethyl“ wird dem Stammnamen „hexan“ vorangestellt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
3-Ethylhexan
Die Ziffer des C-Atoms der Abzweigung wird dem Namen vorangestellt, getrennt durch einen Bindestrich.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Betrachten wir nun einen Kohlenwasserstoff mit mehreren Verzweigungen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Die längste Kette im Molekül hat nunmehr sieben C-Atome. Der Stammname ist demnach „ … heptan“.
Da die Abzweigung mit der kleinsten Ziffer am C-3 erfolgt, wird in diesem Fall von oben rechts nach unten gezählt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Diethylheptan
In diesem Fall zweigen an den C-Atomen Nr. 3 und Nr. 4 jeweils gleiche Reste ab (hier: Ethylgruppen).
Die Anzahl gleicher (abzweigender) Atome oder Alkylreste wird mit den Präfixen „Di“, „Tri“, Tetra“, …
wiedergegeben (hier: Di), gefolgt von der Bezeichnung für die abzweigende Gruppe (hier: ethyl) und
abschließend dem Stammnamen (hier: heptan).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
3,4-Diethylheptan
Abschließend werden die entsprechenden Ziffern der Abzweigung(en) dem Namen vorangestellt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
3,4-Diethylheptan
Abschließend werden die entsprechenden Ziffern der Abzweigung(en) dem Namen vorangestellt.
Sie werden durch einen Bindestrich vom Namen getrennt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
3,4-Diethylheptan
Abschließend werden die entsprechenden Ziffern der Abzweigung(en) dem Namen vorangestellt.
Sie werden durch einen Bindestrich vom Namen getrennt.
Zweigen wie im hier vorliegenden Fall mehrere gleiche Gruppen von der Kette (oder dem Ring) ab, so werden die
entsprechenden Ziffern durch ein oder mehrere Kommata getrennt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
3,4-Diethylheptan
Abschließend werden die entsprechenden Ziffern der Abzweigung(en) dem Namen vorangestellt.
Sie werden durch einen Bindestrich vom Namen getrennt.
Zweigen wie im hier vorliegenden Fall mehrere gleiche Gruppen von der Kette (oder dem Ring) ab, so werden die
entsprechenden Ziffern durch ein oder mehrere Kommata getrennt.
Zu beachten ist, daß das Komma bzw. die Kommata bei der Namensnennung nicht ausgesprochen werden.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Cyclohexan
Im Fall von ringförmigen Alkanen wird dem Stammnamen – in diesem Fall „ … hexan“ – das Präfix
„Cyclo“ vorangestellt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Cyclohexan
Zu beachten ist, daß auch bei den Alkanen mit einem Ringsystem die C-Atome ihre sp3-Hybridisierung
beibehalten, d.h. hier liegt nach wie vor ein Tetraederwinkel vor.
Bei Drei-, Vier- und Fünfringen weicht der Wert bedingt durch die diversen Spannungen (Details: siehe Skript
bzw. Lehrbücher) vom Idealwert ab.
Im Sechsring hingegen liegt in der energieärmsten Konformation, der sog. Sesselkonformation (siehe Abbildung
rechts) ein spannungsfreies Molekül mit 109,5°-Winkeln vor.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zeichnen einer Sesselkonformation
Wir beginnen mit zwei parallelen, etwas zueinander versetzt gezeichneten Linien, …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zeichnen einer Sesselkonformation
… setzen oben links und unten rechts jeweils einen Punkt …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Zeichnen einer Sesselkonformation
… und verbinden die Enden der Linien mit dem jeweiligen Punkt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
2-Penten
Die erste sog. funktionelle Gruppe, die wir kennenlernen, ist die C=C-Doppelbindung.
Während die gesättigten Kohlenwasserstoffe (Alkane) die Endung –an tragen, werden Kohlenwasserstoffe mit
einer C=C-Doppelbindung durch die Endung –en gekennzeichnet.
Während bei Ethen und Propen die Lage der Doppelbindung vorgegeben ist, muß bei höheren Alkenen ab
dem Buten die Position der Doppelbindung durch Voranstellen der kleineren der beiden Ziffern der
betreffenden C-Atome angegeben werden; die oben abgebildete Verbindung ist demnach 2-Penten …
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
2-Penten
1-Penten
… welches sich durch die Lage der Doppelbindung zwischen den C-Atomen Nr. 2 und Nr. 3 vom dazu isomeren
1-Penten (mit der Doppelbindung zwischen den C-Atomen Nr. 1 und Nr. 2) unterscheidet.
Die C-Atome der C=C-Doppelbindung sind übrigens sp2-hybridisiert, so daß hier ein Bindungswinkel in der
Größenordnung von 120° vorliegt und die beiden C=C-Atome zusammen mit den drei mit ihnen direkt
verknüpften Atomen in einer Ebene liegen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
2-Penten
2-Penten
Es existiert aber noch ein weiteres Isomeres zum 2-Penten, das rechts abgebildet ist.
Diese Isomerie beruht auf dem Umstand, daß unter normalen Reaktionsbedingungen keine freie Drehung um
eine C=C-Doppelbindung möglich ist.
Man nennt diese Form der Isomerie E/Z-Isomerie.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
E-2-Penten
Details zum Thema E/Z-Isomerie sind dem Skript oder einem Lehrbuch der Organischen Chemie oder wikipedia
zu entnehmen.
In Kurzfassung: jedes der beiden C=C-Atome ist mit zwei weiteren Atomen durch jeweils eine Einfachbindung
verknüpft (im vorliegenden Fall je 1 x mit C [Ordnungszahl C = 6] und je 1 x mit H [Ordnungszahl H = 1]).
Sind, wie in diesem Fall, beide mit den C=C-Atomen verbundenen (in der Abbildung mit Pfeilen markierten)
Nachbaratome mit der höheren Ordnungzahl (hier also jeweils der Ziffer 6) auf entgegengesetzten Seiten der
C=C-Doppelbindung, so liegt das E-Isomere vor („E“ entspricht dem 1. Buchstaben des Worts „entgegen“).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
E-2-Penten
Z-2-Penten
Sind jedoch, wie in der rechten Abbildung, beide mit den C=C-Atomen verbundenen Nachbaratome mit der höheren
Ordnungzahl (hier die C-Atome mit der OZ 6) zusammen auf der gleichen Seite der C=C-Doppelbindung, so liegt das
Z-Isomere vor („Z“ entspricht dem 1. Buchstaben des Worts „zusammen“).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
1,3-Pentadien
Hat das Molekül mehr als nur eine C=C-Doppelbindung, so wird zwischen dem Wortstamm (hier: „pent“) und der
Endung –en zum einen der Buchstabe „a“ eingefügt und zum anderen eine der bereits bekannten aus dem Griechischen
abgeleiteten Silben, welche der Anzahl der C=C-Doppelbindungen im Molekül entspricht: di-, tri-, tetra-, usw.
Natürlich dürfen auch hier die vorangestellten kleinstmöglichen Ziffern nicht fehlen, die die Positionen der C=C-Doppelbindungen angeben [im vorliegenden Beispiel die Ziffern 1 und 3, wiederum durch ein (nicht ausgesprochenes) Komma
voneinander getrennt und vom Namen der Verbindung durch einen Bindestrich getrennt].
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
E-1,3-Pentadien
Im hier vorgestellten Beispiel liegt sogar eine Differenzierung gemäß der E/Z-Isomerie vor, und zwar bei der
C=C-Doppelbindung zwischen C-3 und C-4 (nota bene: wir müssen hier von rechts nach links zählen, damit im
Namen die „1“ als kleinste Ziffer auftaucht).
Im Fall der C=C-Doppelbindung zwischen C-1 und C-2 kann keine E/Z-Isomerie auftreten, da vom C-1 mit den
beiden H-Atomen zwei identische Substituenten abzweigen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
2-Pentin
Kommen wir nun zur Nomenklatur der C≡C-Dreifachbindung mit einer sp-Hybridisierung ( 180° - Winkel).
An dem Stammnamen (hier: „pent“) wird die Endung –in angehängt und ihm wie üblich die kleinere der beiden
entsprechenden Ziffern (hier die „2“ anstatt der „3“) vorangestellt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Cyclohexen
Analog zu den offenkettigen Systemen gibt es natürlich auch Ringsysteme mit C=C-Doppelbindungen und der
entsprechenden sp2-Hybridisierung ( 120° - Winkel) der C-Atome.
Hat der Kohlenwasserstoff-Sechsring eine C=C-Doppelbindung, so wird er als Cyclohexen bezeichnet.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Cyclohexen
Cyclohexen
(Seitenansicht)
Die Stereochemie des Cyclohexens wird recht anschaulich aufgezeigt, wenn man das Molekül von der Seite
betrachtet, mit der C=C-Doppelbindung nach vorne (siehe Abbildung rechts).
Die direkt mit den beiden C-Atomen der Doppelbindung verknüpften C-Atome sind wie alle C-Atome mit vier
Einfachbindungen sp3-hybridisiert, aber sie liegen dennoch in der gleichen Ebene mit den beiden C=C-Atomen,
wie die Pfeile in der Seitenansicht zeigen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Cyclohexen
Cyclohexen
(Seitenansicht)
Die beiden übrigen C-Atome (durch Pfeile markiert) ragen aber, bedingt durch den Tetraederwinkel, nach oben
bzw. nach unten aus dieser Ebene heraus.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
1,3-Cyclohexadien
Für die Nomenklatur von Ringsystemen, die mehr als eine C=C-Doppelbindung aufweisen, gelten die analogen
Regeln wie für die offenkettigen Polyene:
Dem Stammnamen (hier: „cyclohex“) wird zunächst ein „a“ hinzugefügt und dann die Silbe aus dem
Griechischen, die der Anzahl der C=C-Doppelbindungen entspricht (hier: „di“), gefolgt von der Endung –en.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
1,3-Cyclohexadien
1,4-Cyclohexadien
Im Fall des Cyclohexadiens gibt es zwei Isomere, das 1,3-Cyclohexadien mit zwei konjugierten C=C-Doppelbindungen
und das 1,4-Cyclohexadien mit zwei isolierten C=C-Doppelbindungen.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
1,3-Cyclohexadien
1,4-Cyclohexadien
Im Fall des Cyclohexadiens gibt es zwei Isomere, das 1,3-Cyclohexadien mit zwei konjugierten C=C-Doppelbindungen
und das 1,4-Cyclohexadien mit zwei isolierten C=C-Doppelbindungen.
(Konjugiert bedeutet, daß eine ununterbrochene Abfolge von sp2-hybridisierten C-Atomen – in diesem Fall vier Stück;
siehe Pfeile – vorliegt, deren nicht in die Hybridisierung einbezogene p-Orbitale aufgrund ihrer parallelen Ausrichtung
miteinander überlappen können. Dies sorgt für eine Stabilisierung des Systems).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
1,3-Cyclohexadien
1,4-Cyclohexadien
Im Fall des Cyclohexadiens gibt es zwei Isomere, das 1,3-Cyclohexadien mit zwei konjugierten C=C-Doppelbindungen
und das 1,4-Cyclohexadien mit zwei isolierten C=C-Doppelbindungen.
(Konjugiert bedeutet, daß eine ununterbrochene Abfolge von sp2-hybridisierten C-Atomen – in diesem Fall vier Stück –
vorliegt, deren nicht in die Hybridisierung einbezogene p-Orbitale aufgrund ihrer parallelen Ausrichtung miteinander
überlappen können. Dies sorgt für eine Stabilisierung des Systems.
Isoliert bedeutet, daß die beiden Paare von sp2-hybridisierten C-Atomen [siehe Pfeile] durch mindestens ein sp3hybridisiertes C-Atom unterbrochen werden, daß also keine durchgehende Kette von Atomen vorliegt, deren p-Orbitale
miteinander überlappen können).
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Eine durchgehende Konjugation an zumindest scheinbaren Doppelbindungssystemen über den gesamten Ring
hinweg haben wir im hier abgebildeten Fall vorliegen.
Wenn
1) die p-Orbitale sämtlicher Atome eines Ringsystems überlappen und somit vollständige Konjugation über
den Ring hinweg herrscht (man spricht auch von einer Delokalisierung des π-Elektronensystems),
2) der Ring wie hier eine ebene Geometrie besitzt (alle C-Atome sind sp2-hybridisiert; die Bindungswinkel
betragen 120°) und
3) die Anzahl der π-Elektronen entweder zwei oder – wie hier – sechs oder zehn (allgemein: 4n + 2, mit n =
0,1,2, …) ist,
dann spricht man von einem aromatischen Ringsystem. Diese „4n + 2“-Regel wird nach dem Wissenschaftler,
der sie aufstellte, auch die „Hückel“-Regel genannt.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Benzol (Benzen)
Die Abbildung zeigt den „klassischen“ Aromaten, nämlich das Benzol. Es darf im Deutschen, abgeleitet vom
engl. „benzene“ , mittlerweile auch als Benzen bezeichnet werden. Die letztere Bezeichnung hat den Vorteil,
daß man sich nicht zu der irrigen Ansicht verleiten läßt, daß das Molekül eine OH-Gruppe besitzt.
Die Endung –ol ist, wie wir auf der übernächsten Folie sehen werden, nämlich für Alkohole reserviert, deren
funktionelle Gruppe die OH-Gruppe ist.
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Nomenklatur
Kohlenwasserstoffe
Benzol (Benzen)
Aber auch von der Endung –en des Namens Benzen dürfen wir uns nicht in die Irre führen lassen!
Hier liegt kein Alken vor!
Die Aromaten sind eine eigenständige Verbindungsklasse mit ganz eigenen Eigenschaften, die auf der Stabilität
des Ringsystems mit seinen ringförmig delokalisierten π –Elektronen beruhen.
Wir merken uns:
ein Aromat ist ein sehr stabiles System und hat daher andere chemische Eigenschaften als ein Alken!
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Nomenklatur
Alkohole
2-Pentanol
Nun verlassen wir die Kohlenwasserstoffe, die aus nur zwei Elementen bestehen, nämlich C und H.
Wir fügen zwischen eine der C-H-Bindungen ein O-Atom ein und betreten nun die Welt der Alkohole.
Zur Nomenklatur: An den Namen des Stamm-Kohlenwasserstoffs (hier: Pentan) wird die Endung –ol
angehängt.
Die Ziffer des C-Atoms, welches die OH-Gruppe trägt (hier die „2“), wird, durch einen Bindestrich getrennt,
dem Namen vorangestellt.
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Nomenklatur
Alkohole
2-Pentanol
Denken Sie beim Zeichnen von Strukturformeln daran:
Sauerstoff ist – zumindest in der ungeladenen Form – zweibindig. (Ein dreifach gebundenes O-Atom würde eine
positive Ladung tragen).
Das Elektronenpaar, welches in der OH-Gruppe das O-Atom mit dem H-Atom verbindet, muß nicht unbedingt mit
in die Struktur eingezeichnet werden (siehe Abbildung rechts).
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
R-2-Pentanol
Das Beispiel des 2-Pentanol bietet uns einen Exkurs in einen Aspekt der Nomenklatur an, den wir bei den sog.
chiralen Verbindungen zu beachten haben (zur Chiralität bzw. Optischen Aktivität: siehe Skript / Lehrbuch /
wikipedia).
Es gibt nämlich zwei isomere 2-Pentanole, weil das Molekül ein sog. Stereozentrum besitzt (das asymmetrisch
substituierte C-Atom Nr. 2 hat vier verschiedene Liganden).
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
R-2-Pentanol
Wir dürfen in der abgekürzten Skelettschreibweise nicht übersehen, daß von diesem C-Atom Nr. 2 (siehe Pfeil)
neben den beiden Alkylgruppen (einer Methylgruppe und einer n-Propylgruppe) sowie der OH-Gruppe (zum
Betrachter hin mit einem durchgehenden Keil nach vorne gezeichnet) noch eine Bindung hin zu einem H-Atom
abgeht (hier vom Betrachter weg mit einem gestrichelten Keil nach hinten gezeichnet).
Wir haben demnach vier verschiedene Substituenten am betreffenden C-Atom und somit ein chirales Molekül.
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
S-2-Pentanol
R-2-Pentanol
Das entsprechende Isomere mit spiegelbildlicher Anordnung der vier Substituenten sehen wir links abgebildet.
Dieser Unterschied in den beiden Stereoisomeren muß sich natürlich auch im Namen der jeweiligen Verbindung
wiederfinden.
Die Chemiker Cahn, Ingold und Prelog haben hierfür das R/S-System entwickelt, das analog zum E/Z-System
der C=C-Doppelbindungen auf den Ordnungszahlen der Substituenten beruht, d.h. auf deren Anzahl an
Protonen im Kern (bzw. Elektronen in der Hülle).
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Analog zur E/Z-Nomenklatur betrachten wir als erstes die Ordnungszahlen der mit dem Stereozentrum direkt
verknüpften Atome (siehe Kreise in der rechten Abbildung).
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
In diesem Fall beginnen wir mit der niedrigsten Ordnungszahl.
Dies ist in der Regel die Ordnungszahl 1 für ein H-Atom, welches im hier gezeigten Beispiel vom Betrachter weg
nach hinten zeigt (durch einen gestrichelten Keil wiedergegeben).
Diesem Atom mit der niedrigsten Ordnungszahl wird in der Reihenolge der Prioritäten die Position (bzw. Ziffer) ④
zugeordnet.
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Problemlos zuzuordnen ist auch die höchste Priorität mit der Nummer ① für das Atom mit der höchsten
Ordnungszahl, in diesem Fall dem O-Atom mit der Ordnungszahl 8 (nota bene: ein Sauerstoffatom hat 8
Protonen im Kern, daher die Ordnungszahl 8).
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Interessant wird nun die Zuordnung der Prioritäten Nummer ② und ③, da in beiden Fällen das gleiche Atom
(Kohlenstoff) mit der Ordnungszahl 6 vorliegt.
Welches der beiden C-Atome hat die höhere Priorität?
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Um diese Frage zu klären, müssen wir untersuchen, welche weiteren Atome mit diesen beiden C-Atomen direkt
verbunden sind und diese Atome nach ihren Ordnungszahlen geordnet hinschreiben, beginnend mit der höchsten
Ordnungszahl und dann in absteigender Reihenfolge.
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
H,H,H
C,H,H
Das mit dem linken Pfeil markierte C-Atom ist Teil einer Methylgruppe und hat daher drei H-Atome als weitere
direkte Bindungspartner. Wir schreiben daher dreimal das Elementsymbol H auf: H,H,H.
Das mit dem rechten Pfeil markierte C-Atom ist Teil einer CH2R-Gruppe*) und hat daher ein C-Atom und zwei HAtome als weitere direkte Bindungspartner. Wir schreiben daher die folgende Reihe an Elementsymbolen auf: C,H,H.
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*) [R steht für den weiteren Alkylrest]
Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
H,H,H
C,H,H
Nun werden die jeweils ersten Positionen in diesen Reihen der Elementsymbole miteinander verglichen. Sollte
dieser direkte Vergleich keine Entscheidung bringen, weil die Elemente die gleichen sind, werden die zweiten
Positionen miteinander verglichen usw.
Im vorliegenden Fall bringt allerdings bereits der Vergleich der jeweils ersten Positionen die Entscheidung:
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Die OZ von C (= 6) ist größer als die OZ von H (= 1).
Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Das C-Atom, welches Teil der höher substituierten Alkylgruppe ist (hier: der n-Propylgruppe), hat demnach die
höhere Priorität.
Ihm wird die Ziffer ② zugeordnet.
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
Das C-Atom der CH3-Gruppe hat die Priorität Nummer ③.
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Nomenklatur
Exkurs: R/S-Nomenklatur
2-Pentanol
R-2-Pentanol
Bei der Festlegung des Drehsinns in der Abfolge ①  ②  ③ (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) ist
wichtig, daß das Molekül so in der Papierebene liegt, daß die Position Nr. ④ vom Betrachter weg nach hinten zeigt!!
Ist unter dieser Bedingung die Zählrichtung der Abfolge ①  ②  ③ im Uhrzeigersinn, wie im hier gewählten
Beispiel, so weist das Stereozentrum die R-Konfiguration auf (im umgekehrten Fall würde das S-Isomere vorliegen).
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Nomenklatur
Alkohole
2-Pentanol
2,3-Pentandiol
Sogenannte mehrwertige Alkohole haben zwei oder mehr OH-Gruppen im Molekül – an verschiedenen C-Atomen,
wohlgemerkt (zwei OH-Gruppen am gleichen C-Atom sind zum einen i.d.R. instabil, zum anderen würde dann eine
ganz andere Verbindungsklasse vorliegen, nämlich die Aldehyd-Hydrate bzw. Keton-Hydrate).
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Nomenklatur
Alkohole
2-Pentanol
2,3-Pentandiol
Zur Nomenklatur mehrwertiger Alkohole:
Zwischen dem Namen des Stamm-Kohlenwasserstoffs (hier: Pentan) und der Endung –ol wird die der Anzahl der
OH-Gruppen entsprechende Silbe (hier: di) eingesetzt.
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Die Ziffern der betreffenden C-Atome, welche die OH-Gruppen tragen, werden wie üblich vorangestellt.
Nomenklatur
Phenole
Phenol
Wir kehren zurück in die Welt der Aromaten.
Diejenigen Aromaten, welche direkt am aromatischen Ring eine oder mehrere OH-Gruppen tragen, gehören zur
Verbindungsklasse der Phenole.
Deren Stammverbindung mit dem aromatischen Sechsring und einer OH-Gruppe wird Phenol genannt.
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Nomenklatur
Phenole
Phenol
Hydrochinon
Als Baustein der reduzierten Form der K-Vitamine (Bedeutung für die Blutgerinnung) spielt Hydrochinon eine
wichtige Rolle.
Hydrochinon gehört zu den Phenolen mit zwei OH-Gruppen am aromatischen Ring, und zwar an den Positionen
Nr. 1 und Nr. 4.
Auch diesen Trivialnamen sollte man sich daher merken.
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Nomenklatur
Ether
Diethylether
Ausgehend von den Kohlenwasserstoffen gelangen wir zu einer ganz neuen Verbindungsklasse, wenn wir das
neu hinzukommende O-Atom nicht (wie bei den Alkoholen) in eine C-H-Bindung einfügen, sondern zwischen
zwei C-Atome.
Diese Verbindungsklasse sind die Ether.
Achtung (dies wird immer wieder falsch gemacht!!): ein Ether liegt aber nur dann vor, wenn die beiden
direkt mit dem O-Atom verknüpften C-Atome (in der Abbildung jeweils mit einem Pfeil markiert) ansonsten
nur mit C- oder mit H-Atomen verbunden sind (also nicht (!) mit einem weiteren O, mit einem N oder S, etc.)!!!
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Nomenklatur
Ether
Diethylether
Diethylether
Im Diethylether verbindet die „Sauerstoffbrücke“ zwei gleiche Alkylreste (hier: Ethylgruppen). In der
Nomenklatur schreibt man bei diesen sog. Symmetrischen Ethern die Silbe „Di-“ vor den Namen der
entsprechenden Alkylgruppe (hier: ethyl), gefolgt vom Namen der Verbindungsklasse (-ether).
Die Anordnung der Zick-Zack-Kette ist ähnlich wie bei den Kohlenwasserstoffen irrelevant.
Wichtig ist, daß die Zacken (welche die CH2-Gruppen repräsentieren) als solche erkennbar sind.
Die Darstellung in der linken Abbildung hat allerdings etwas mehr Ästhetik.
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Nomenklatur
Ether
Diethylether
Natürlich gibt es auch Ether, die eine Ringstruktur ausbilden.
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Nomenklatur
Ether
Diethylether
Tetrahydrofuran
Ein wichtiger ringförmiger Ether, der u.a. als Baustein in den Molekülen der Aflatoxine vorkommt, ist das
Tetrahydrofuran.
76
Nomenklatur
Ether
Diethylether
Tetrahydrofuran
Das Tetrahydrofuran leitet sich von einem Aromaten namens Furan ab
(siehe Abbildung rechts).
Wie man sieht, können Aromaten auch andere Atome außer C im Ring
haben (hier: ein Sauerstoffatom).
Damit der Aromat insgesamt auf sechs „bewegliche“ Elektronen im Ring
kommt (vgl. Folie Nr. 51), muß eines der beiden freien Elektronenpaare
am O-Atom (siehe Pfeil) mit in das π-Elektronensystem einbezogen
werden.
Furan
77
Nomenklatur
Ether
tert-Butylmethylether
Zu den Asymmetrischen Ethern gehört tert-Butylmethylether.
Da die Alkylreste in diesem Fall unterschiedlich sind, muß auf die Vorsilbe „Di-“ in diesem Fall natürlich
verzichtet werden.
Vor den Namen der Verbindungsklasse (-ether) werden die Namen der beiden Alkylreste geschrieben (hier: tertButyl bzw. methyl). Man geht dabei in der Regel nach dem Alphabet vor („B“ für Butyl vor „M“ für methyl).
78
Nomenklatur
Amine
2-Aminobutan (= sec-Butylamin)
Wir kommen nun zu einem weiteren wichtigen Element der organischen Chemie, dem Stickstoff.
Auch hier gilt für das Zeichnen von Strukturformeln unbedingt zu beachten: Stickstoff ist – zumindest in der
ungeladenen Form – dreibindig. (Ein vierbindiges N-Atom würde eine positive Ladung tragen).
Wird im Ammoniak NH3 eines der H-Atome durch einen Alkylrest R ersetzt, dann liegt ein primäres Amin wie z.B.
das 2-Aminobutan vor (lassen Sie sich durch den alternativ zulässigen Namen sec-Butylamin nicht verwirren: Das
Präfix sec (für sekundär) bezieht sich nur auf die Butylgruppe (die NH2-Gruppe sitzt am C-2 und nicht am C-1,
daher sec und nicht prim). Das Amin selbst ist aber ein primäres Amin (mit nur einer Alkylgruppe am N-Atom).
79
Nomenklatur
Amine
2-Aminobutan (= sec-Butylamin)
Zur Nomenklatur:
Wie wir am hier wiedergegebenen Beispiel sehen, sind bei der Namensgebung primärer Amine zwei Varianten möglich.
Wir können vom Stammnamen des Kohlenwasserstoffs ausgehen (hier: butan) und den Ausdruck „Amino-“ voranstellen,
zusammen mit der Ziffer des C-Atoms, das die NH2-Gruppe trägt (hier: „2“).
Die Alternative wird bei sekundären und tertiären Aminen angewandt und ist natürlich auch bei primären Aminen möglich:
dem Namen für die Verbindungsklasse (-amin) wird der Name des Alkylrests (hier: sec-Butyl) vorangestellt.
Nomenklatur
Amine
Methyl-n-propylamin
Sekundäre Amine haben zwei Alkylreste am N-Atom.
Dem Namen der Verbindungsklasse (-amin) werden die Namen der beiden Alkylreste vorangestellt (hier: Methyl
bzw. n-propyl).
Sind beide Alkylreste gleich, so wird die Silbe „Di-“ und danach der Name der Alkylgruppe (z.B. ethyl) der
Endung „-amin“ vorangestellt ( also z.B. Diethylamin).
81
Nomenklatur
Amine
Ethyl-dimethylamin
Analoge Regeln gelten für tertiäre Amine, die drei Alkylgruppen tragen (d.h. alle drei H-Atome des Ammoniaks
wurden hier durch Reste R ersetzt).
Die Namen der Alkylreste werden der Endung –amin vorangestellt, wobei den Bezeichnungen gleicher Reste
(wie hier im Beispiel „methyl“ für die beiden Methylgruppen) die Vorsilben „di“ bzw. „tri“ zugeordnet werden.
82
Nomenklatur
Amine
2,3-Diaminobutan
Natürlich gibt es analog zu den mehrwertigen Alkoholen auch Amine mit mehreren Aminogruppen.
In diesem Fall wird der Bezeichnung „amino“ das entsprechende Präfix (di-, tri-, etc.) vorangestellt, zusammen
mit den Ziffern der C-Atome, welche die Aminogruppen tragen.
83
Die Endung entspricht dem Namen des zugrundeliegenden Kohlenwasserstoffs (hier: -butan).
Nomenklatur
Amine
Anilin (= Aminobenzol)
Und wieder kehren wir zurück zur Verbindungsklasse der Aromaten.
Am aromatischen Sechsring ist eines der H-Atome durch eine NH2-Gruppe ersetzt.
In diesem Fall liegt ein primäres aromatisches Amin vor, dessen Namen Sie sich alleine schon wegen seiner
historischen Bedeutung für die Chemie der Farben merken sollten: Anilin.
(nota bene: BASF = Badische Anilin- und Sodafabrik)
84
Nomenklatur
Halogenalkane
2-Chlorpropan (= iso-Propylchlorid)
Nachdem wir mit Stickstoff ein Element der V. Hauptgruppe und mit Sauerstoff ein Element der VI. Hauptgruppe des
Periodensystems als Bestandteil organischer Verbindungen behandelt haben, gelangen wir nun zur VII. Hauptgruppe,
den Halogenen.
Diese sind einbindig.
85
Nomenklatur
Halogenalkane
2-Chlorpropan (= iso-Propylchlorid)
Zur Nomenklatur: Auch hier sind ähnlich wie bei den primären Aminen zwei Varianten möglich:
Wir können vom Stammnamen des Kohlenwasserstoffs ausgehen (hier: propan) und den Namen des Halogens (hier:
„Chlor-“) voranstellen, zusammen mit der Ziffer des C-Atoms, welches das Halogenatom trägt (hier: „2“).
Die Alternative orientiert sich an der Nomenklatur der Anorganischen Chemie: Verwendet wird die Endung, die dem
Halogenid entspricht (hier: -chlorid) und der der Name des Kohlenwasserstoffrests (hier: iso-Propyl) vorangestellt wird.
86
Nomenklatur
Halogenaromaten
Chlorbenzol
Selbstverständlich gibt es auch halogenhaltige Aromaten.
Hier ist eines der H-Atome am Ring des Benzols durch ein Chloratom ersetzt.
Der Name der Verbindung setzt sich aus dem Namen des Halogens (hier: Chlor), gefolgt vom Namen des
unsubstituierten Aromaten (hier: -benzol) zusammen.
87
Nomenklatur
Halogenaromaten
Benzylchlorid
Gelegentlich taucht in Prüfungsfragen der Name „Benzylchlorid“ auf.
Achtung!! Benzylchlorid ist kein Chlorbenzol (genausowenig wie Essigsäurechlorid gleich Chloressigsäure ist,
aber dazu später mehr …)!
Der Benzylrest hat über den aromatischen Sechsring hinaus noch ein weiteres C-Atom.
88
Nomenklatur
Halogenaromaten
Benzylchlorid (= α-Chlortoluol)
Die hier abgebildete Verbindung ist demnach Benzylchlorid.
Sie kann alternativ als α-Chlortoluol bezeichnet werden (Toluol ist der Trivialname für Methylbenzol; das „ α“
besagt, daß das Cl-Atom nicht mit einem der Ring-C-Atome verknüpft ist, sondern mit dem C-Atom außerhalb
89
des Ringes).
Nomenklatur
Mercaptane (= Thiole)
Ethanthiol (= Thioethanol = Ethylmercaptan)
Zurück zur VI. Hauptgruppe: auch das Element Schwefel spielt eine wichtige Rolle in der Organischen Chemie
und vor allem in der Biochemie.
Wird in Alkoholen das O-Atom durch ein S-Atom ersetzt, so wird zwischen dem Namen des StammKohlenwasserstoffs (hier: Ethan) und der Endung –ol die Silbe „thi“ eingefügt.
Alternativ kann dem Namen des Alkohols (hier: Ethanol) das Präfix „Thio-“ vorangestellt oder dem
Stammnamen des Kohlenwasserstoffrests (hier: Ethyl-) die Endung „-mercaptan“ angefügt werden.
90
Nomenklatur
Thioether
Diethylsulfid (= Diethylthioether)
Wird bei einem Ether das O-Atom gegen ein S-Atom ausgetauscht, so wird in der Nomenklatur die Endung
„ether“ durch „sulfid“ ersetzt (oder, als Alternative dazu, durch „thioether“).
91
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
2-Pentanon
Nun treffen wir auf Verbindungen mit einer Doppelbindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff.
Sind die mit Pfeilen markierten Nachbar-C-Atome der C=O-Gruppe nur mit C oder mit H verbunden, wie in der
obigen Abbildung, so liegt eine Carbonylverbindung vor.
Es gibt zwei Arten von Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone.
Der Unterschied ist: beim Aldehyd geht die Doppelbindung zum O-Atom immer von einem endständigen C-Atom der
Kette aus (welches dann logischerweise noch eine Einfachbindung zu einem H ausbildet), beim Keton von einem
92 der
übrigen C-Atome der Kette.
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
2-Pentanon
Beginnen wir mit der Nomenklatur der Ketone:
Wir gehen vom Namen des Stamm-Kohlenwasserstoffs aus (hier: Pentan), fügen die Endung –on an und stellen die
Ziffer des C-Atoms voran, von dem die Doppelbindung zum O-Atom ausgeht (hier: „2“).
93
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
2-Pentanon (= Methyl-n-propylketon)
Eine zulässige Alternative wäre es, analog zu den Ethern (siehe Folien Nr. 74 und 78) der Endung „-keton“ die
Namen der Alkylreste, die vom Carbonyl-C-Atom abzweigen, voranzustellen (hier: Methyl bzw. n-propyl).
Im Fall zweier gleicher Alkylreste würde dann die Silbe „Di“ dem Namen des Alkylrests vorangestellt (also z.B.
Diethylketon anstatt 3-Pentanon).
94
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Kommen wir nun zu den Aldehyden:
Fangen wir mit dem Zeichnen der Strukturformel an.
Wie wir wissen, verzichtet die Skelettschreibweise u.a. auf das Einzeichnen der H-Atome, die mit einem C-Atom
verknüpft sind. Insofern wäre die oben dargestellte Struktur für einen Aldehyd vollständig.
95
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Oft macht man bei den Aldehyden aber die Ausnahme, daß man das eine H-Atom der Aldehydgruppe mit
einzeichnet.
96
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Pentanal
Dies hier wäre die entsprechende Struktur für das Pentanal, einen Aldehyd, der sich vom Kohlenwasserstoff
Pentan ableitet.
Wie wir sehen, wird bei den Aldehyden (analog wie bei den Ketonen mit der Endung –on ) dem Namen des
Stamm-Kohlenwasserstoffs (hier: Pentan) die Endung –al angefügt.
97
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
2-Pentanon
Relativ oft werden in Prüfungen Carbonylverbindungen wie die Ketone mit anderen Verbindungsklassen
verwechselt, die ebenfalls eine C=O-Doppelbindung aufweisen (aber darüberhinaus noch weitere Heteroatome!)
und denen wir auf späteren Folien noch begegnen werden.
98
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
2-Pentanon
Allg. Formel
R = CH3, C2H5, etc.
Hilfreich ist zur Vorbeugung von Verwechslungen, sich die allgemeinen Strukturformeln einzuprägen.
Im Fall von Ketonen entspricht dies der rechten Abbildung.
Von der C=O-Gruppe gehen zwei Alkylreste R ab, die gleich oder unterschiedlich sein können und deren direkt
mit dem Carbonyl-C-Atom verknüpfte C-Atome außer C und H keine weiteren Elemente (wie z.B. O, N, S, …)
aufweisen.
99
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Pentanal
Allg. Formel
Analog sieht es mit der allgemeinen Formel für Aldehyde aus.
Das Carbonyl-C-Atom ist mit mindestens einem H-Atom und darüber hinaus mit einem Alkylrest verbunden.
Auch hier ist das erste C-Atom des Alkylrests, also das direkt mit dem Carbonyl-C-Atom verknüpfte, nur mit C
und/oder H und mit keinem Heteroatom wie O, N, S, … verbunden. Andernfalls liegt eine völlig andere
Verbindungsklasse vor! (… die wir in Kürze kennenlernen werden).
100
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Pentanal
Allg. Formel
Methanal
(= Formaldehyd)
Wie wir in der Abbildung ganz rechts sehen, gibt es bei den Aldehyden auch den Spezialfall, daß das CarbonylC-Atom mit zwei H-Atomen verknüpft ist.
Dieser Aldehyd trägt den offiziellen Namen Methanal bzw. den Trivialnamen Formaldehyd („Form-“ vom
101
lateinischen „formica“ = Ameise).
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Methanal
Allg. Formel
(= Formaldehyd) Aldehyd
Allg. Formel
Keton
Hier nochmals alle drei (davon zwei allgemeine) Strukturformeln im Überblick.
102
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Carboxylverbindungen
Methanal
Allg. Formel
(= Formaldehyd) Aldehyd
Allg. Formel
Keton
Achtung: Wir tauschen jetzt das eine H-Atom der Aldehydgruppe (bzw. einen der Alkylreste im Fall des Ketons)
gegen ein Heteroatom (O, N, S, Cl, …) aus.
Die allgemeine Abkürzung für ein Heteroatom ist der Buchstabe „X“.
Die somit abgewandelte allgemeine Strukturformel sehen wir in der Abbildung rechts.
Wir befinden uns jetzt nicht mehr bei den Carbonylverbindungen, sondern bei den Carboxylverbindungen!
103
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Carboxylverbindungen
Methanal
Allg. Formel
(= Formaldehyd) Aldehyd
Allg. Formel
Keton
X = N, O, S,
F, Cl, Br, …
Dies ist die Welt der Carbonsäuren bzw. ihrer Derivate, die wir nun näher betrachten.
104
Nomenklatur
Carbonylverbindungen
Carboxylverbindungen
Methanal
Allg. Formel
(= Formaldehyd) Aldehyd
Allg. Formel
Keton
X = N, O, S,
F, Cl, Br, …
Auch hier gibt es den Spezialfall, daß der Alkylrest durch ein H-Atom ersetzt wird (siehe Abbildung rechts).
In diesem Fall liegt die Methansäure (= Ameisensäure) bzw. eines ihrer Derivate vor.
105
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäure
(= Essigsäure)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
Betrachten wir zunächst die Fälle, in den das Heteroatom ein Sauerstoffatom ist.
Ist dieses (zweibindige) Sauerstoffatom weiterhin mit einem H-Atom verbunden (d. h. ist es Teil einer OHGruppe), dann liegt eine Carbonsäure vor – im hier abgebildeten Beispiel die Essigsäure.
Die offizielle Nomenklatur für die Carbonsäuren sieht vor, daß dem Namen des zugrundeliegenden
Kohlenwasserstoffs mit der gleichen Anzahl an C-Atomen (hier: zwei C-Atome, also Ethan) die Endung –säure
angehängt wird.
106
Der Trivialname der Ethansäure ist Essigsäure.
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäure
(= Essigsäure)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
Ein häufig gemachter Fehler in Prüfungen ist, daß die Kombination von C=O- und OH-Gruppe nicht als
Carbonsäuregruppe erkannt wird, sondern die Verbindung z.B. als „Hydroxyketon“ bezeichnet wird.
Dies ist absolut falsch! Hier liegt kein Keton vor!!
107
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäureester
(= Essigsäureester)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
z.B. Essigsäureethylester (R = C2H5)
Ist das O-Atom hingegen mit einem Alkylrest R verbunden, dann liegt ein Ester vor.
Zur Nomenklatur: an den Namen der zugrundeliegenden Carbonsäure (hier: Essigsäure) wird der Name des
108
Alkylrests angehängt (hier: ethyl, wenn R = C2H5) und daran wiederum die Endung –ester.
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäureester
(= Essigsäureester)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
z.B. Essigsäureethylester (R = C2H5)
Auch hier tritt häufig der Fehler auf, daß die Kombination von C=O- und OR-Gruppe nicht als Estergruppe
erkannt wird.
Stattdessen werden falsche Kombinationen wie „Ketoether“ oder „Etherketon“ angegeben.
Ester gehören zu den wichtigsten Verbindungsklassen der belebten Natur (Fette, Insektenlockstoffe, etc.) und
109
müssen unbedingt als solche identifiziert werden können!
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäureanhydrid
(= Essigsäureanhydrid
= Acetanhydrid)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
Zu den sehr reaktiven Carbonsäurederivaten zählen die Anhydride.
Sie erkennt man daran, daß beide C-Atome, die mit dem „Brücken-Sauerstoff“ direkt verbunden sind, jeweils
eine C=O-Doppelbindung tragen.
110
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäureanhydrid
(= Essigsäureanhydrid
= Acetanhydrid)
X = O  Säuren
Ester
Anhydride
Auch in diesem Fall darf nicht der Fehler gemacht werden, von einem „Diketonether“ o.ä. zu sprechen!
Die Verbindung ist und bleibt ein Carbonsäureanhydrid!
Zur Nomenklatur: Dem Namen der zugrunde liegenden Carbonsäure (hier: Essigsäure) wird die Endung
–anhydrid hinzugefügt.
111
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
X = N  Amide
Essigsäureamid
(= Acetamid)
Wir tauschen nun das Heteroatom aus: O gegen N.
Zu den wichtigsten Carbonsäurederivaten zählen die (primären) Amide.
Man beachte im Namen der Verbindungsklasse „Amid“ den gegenüber den Aminen (Folien Nr. 79 ff.)
geänderten Konsonanten: das „n“ wird gegen ein „d“ ersetzt!!
Diese beiden Verbindungsklassen dürfen nicht verwechselt werden!
112
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Essigsäureamid
(= Acetamid)
Essigsäure (= Ethansäure)
Im hier gezeigten Beispiel liegt das Amid der Essigsäure vor.
In der Nomenklatur wird an den Namen der Carbonsäure (hier: Essigsäure) die Endung –amid angehängt.
113
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
X = N  Amide
Es gibt auch bei den Amiden (wie bei den Aminen) primäre, sekundäre und tertiäre Amide.
Hier wird die allgemeine Formel für ein sekundäres Amid gezeigt (mit einem H-Atom und einem Alkylrest R
am N-Atom) …
114
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
X = N  Amide
… und hier für ein tertiäres Amid (mit keinem H-Atom mehr am N-Atom, dafür aber zwei Alkylresten).
115
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ein kurzer Test zwischendrin mit der Frage:
Ist hier ein Amid abgebildet??!
116
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Achtung !
Keton !
(genauer: Aminoketon)
Kein Amid !
1-Amino-2-propanon
(= 1-Aminoaceton)
Antwort: Nein!!
Alle diejenigen, welche die obige Struktur als die eines Amids betrachten, haben die hier mit dem Pfeil
markierte CH2-Gruppe zwischen dem Carbonyl-C-Atom und dem N-Atom übersehen!!
117
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Achtung !
Keton !
(genauer: Aminoketon)
Kein Amid !
1-Amino-2-propanon
(= 1-Aminoaceton)
Wir haben hier also zwei getrennte funktionelle Gruppen vorliegen, die nicht zu einer Carboxylfunktion
kombinierbar sind.
Der Grundkörper ist hier das Keton (grundsätzlich gilt die Priorität Carbonsäurederivat > Carbonylgruppe >
übrige funktionelle Gruppen), also genauer: Propanon.
Mit der NH2-Gruppe am C-1 wird die Verbindung zu 1-Amino-2-propanon; die „2“ kann hier übrigens
weggelassen werden: 1-Aminopropanon ist eindeutig und daher ausreichend.
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
X = S  Thioester
Ethansäurethioester
(= Essigsäurethioester)
z.B. Acetyl-Coenzym A
(R = Coenzym A)
Zurück zu den Carbonsäurederivaten:
Ersetzen wir in den Estern den einfach gebundenen Sauerstoff durch Schwefel, so wird daraus ein Thioester.
Der wichtigste Thioester für die biologische Chemie ist das Acetyl-Coenzym A.
Zur Nomenklatur: Vor die Endung „ester“ wird die Silbe „thio“ eingefügt.
119
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
X = Hal  Halogenide
Ethansäurechlorid
(= Essigsäurechlorid
= Acetylchlorid)
Hochreaktive Carbonsäurederivate erhält man, wenn man die OH-Gruppe der Carbonsäuren durch ein
Halogenatom (in der Regel Chlor) ersetzt.
Im Fall der Substitution der OH-Gruppe der Carbonsäure durch ein Chloratom entsteht ein Carbonsäurechlorid.
Zur Nomenklatur: Die Endung „chlorid“ wird dem Namen der Carbonsäure hinzugefügt.
120
Nomenklatur
Carboxylverbindungen
Ethansäurechlorid
(= Essigsäurechlorid
= Acetylchlorid)
Chlorethansäure
(= Chloressigsäure)
Achtung:
Die Carbonsäurechloride (Abbildung links) dürfen keinesfalls mit den Chlorcarbonsäuren (Abbildung rechts)
verwechselt werden!!
Das erstere ist ein hochreaktives Carbonsäurederivat, das zweite eine substituierte Carbonsäure (und kein Derivat, da die
COOH-Gruppe ja noch unverändert besteht)!!
Nomenklatur
Derivate der Kohlensäure
X = N, O, Cl
Ist das C-Atom der C=O-Gruppe gleich mit zwei Heteroatomen direkt verbunden, dann liegt ein Derivat der
(instabilen) Kohlensäure H2CO3 vor.
122
Nomenklatur
Derivate der Kohlensäure
X = O  Kohlensäure (instabil)
Kohlensäureester
Die Kohlensäure selbst ist, wie bereits gesagt, instabil und hat die in der obigen Abbildung wiedergegebene Struktur.
123
Nomenklatur
Derivate der Kohlensäure
X = O  Kohlensäure (instabil)
Kohlensäureester
Kohlensäurediester hingegen sind stabil.
Die Reste R können beliebige Alkylreste sein.
Wenn beide Reste R z.B. C2H5 sind, dann liegt der Kohlensäurediethylester vor (in Anlehnung an die
Nomenklatur der Anorganischen Chemie auch Diethylcarbonat genannt).
124
Nomenklatur
Derivate der Kohlensäure
X = N  Harnstoff
Extrem wichtig ist das Kohlensäurediamid.
Es ist unter dem Namen Harnstoff bekannt und mit Abstand das wichtigste Stickstoff-Düngemittel!
Daher muß das Erkennen und Zeichnen seiner Struktur unbedingt beherrscht werden!
125
Nomenklatur
Derivate der Kohlensäure
X = Cl  Phosgen
Kohlensäuredichlorid ist hochgiftig und hat den Trivialnamen Phosgen.
126
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Benzol
Die folgenden Folien zeigen die Strukturen (inklusive Trivialnamen) von 9 wichtigen Aromaten mit Benzol als
Grundkörper sowie 6 Heteroaromaten (d. h. neben C liegen noch N, O oder S als Ringatome vor), die Sie sich einprägen
sollten.
127
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Toluol
Toluol ist Ausgangsmaterial für die Herstellung des Sprengstoffs 2,4,6-Trinitrotoluol („TNT“) und ist ebenso
wie Benzol zu einem geringen Anteil im Benzin enthalten.
128
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Benzylalkohol
Beim oxidativen Abbau von Toluol entsteht zunächst Benzylalkohol (= Phenylmethanol).
Achtung: Benzylalkohol darf nicht mit Phenol verwechselt werden!
129
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Benzaldehyd
Benzaldehyd ist Bestandteil des Bittermandelöls und eine wichtige Komponente des Weinaromas.
Er duftet nach Marzipan.
130
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Benzaldehyd
Ob in der Schreibweise der Aldehydgruppe die C=O-Doppelbindung nach schräg unten (wie in der vorhergehenden Folie)
oder wie hier nach oben gezeichnet wird, ist völlig egal. Es besteht ja freie Drehbarkeit um die C-C-Einfachbindung
zwischen dem Ring-C-Atom und dem Carbonyl-C-Atom.
Wichtig ist, daß die Atome und Bindungen korrekt wiedergegeben werden.
131
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Benzoesäure
Der Name Benzoesäure wird mit betontem „e“ „Benzo-e-säure“ ausgesprochen.
Der Name leitet sich vom Benzoeharz ab, das in zwei Arten der tropischen Baumgattung Styrax im
südostasiatischen Raum vorkommt.
Benzoesäure ist zu einem ganz geringen Anteil in Früchten wie z.B. Himbeeren und Blaubeeren (= Heidelbeeren)
enthalten.
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Anilin
Die Entwicklung der Anilinsynthese aus Nitrobenzol (siehe Folie Nr. 136) hat die Welt der Farbstoffe, vor allem
der Textilfarbstoffe, im 19. Jahrhundert revolutioniert, da nunmehr auf relativ preisgünstige Art Färbemittel zur
Verfügung standen.
Anilin ist der Ausgangsstoff für die Synthese der sog. Azofarbstoffe (fr.: azote = Stickstoff).
133
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Phenol
(vgl. Folien Nr. 71 ff.)
134
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Hydrochinon
Hydrochinon ist ein Baustein der Vitamine der K-Reihe.
Es ist ein Reduktionsmittel und wird in einer Redoxreaktion zu p-Benzochinon oxidiert (das „p“ vor dem
Namen Benzochinon wird „para“ ausgesprochen).
135
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Aromaten
Nitrobenzol
Nitrobenzol ist die Ausgangsverbindung zur industriellen Herstellung von Anilin.
Der Wasserstofflieferant ist hierbei die Kombination aus Eisen(schrott) und Salzsäure.
Das unedle Metall gibt seine Elektronen an die Protonen der Salzsäure ab, dabei entsteht Wasserstoff.
136
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Pyridin
Pyridin ist ein Baustein des Naturstoffs Nicotin sowie der Grundkörper der Nicotinsäure.
Die Nicotinsäure wiederum ist Bestandteil des Nicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotids .
Als NAD+ ist dieses ein wichtiges Oxidationsmittel in der biologischen Chemie und als NADH ein ebenso
wichtiges Reduktionsmittel (siehe Skript Kapitel XXII).
137
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Pyrimidin
Pyrimidin ist der Baustein der Nucleobasen Cytosin, Thymin und Uracil (siehe Skript Kapitel XXIII).
138
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Purin
Purin ist der Baustein der Nucleobasen Adenin und Guanin (siehe Skript Kapitel XXIII).
139
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Furan
(Bestandteil des Röstaromas von Kaffee)
Vgl. Folien Nr. 51 und 77:
Furan ist deswegen aromatisch, weil alle drei Kriterien für die Aromatizität erfüllt sind:
1) Die Verbindung ist planar.
2) Das Ringsystem hat sechs π–Elektronen.
3) Alle sechs π–Elektronen sind über das Ringsystem hinweg ununterbrochen delokalisiert (dies ist möglich, weil die
betreffenden senkrecht zur Ringebene stehenden p-Orbitale der vier C-Atome und des einen O-Atoms ähnlich wie die
Halterungsstangen für das schützende Netz um ein großes Trampolin parallel zueinander stehen und somit überlappen
können).
140
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Pyrrol
Pyrrol ist ein Baustein im Chlorophyll-Molekül.
141
Nomenklatur
Trivialnamen wichtiger Heteroaromaten
Thiophen
Thiophen ist wie Benzol im Steinkohlenteer enthalten.
142

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