Organische Chemie 4 - Cheatsheet

Sterische Effekte bei Reaktionsmechanismen

Definition:

Sterische Effekte beeinflussen die Geschwindigkeit und Selektivität chemischer Reaktionen durch räumliche Hinderung der Reaktanten.

Details:

• Resultiert aus der räumlichen Anordnung von Atomen und Molekülen (sterische Hinderung).
• Kann die Bildung von Übergangszuständen und Intermediaten beeinflussen.
• Beispiel: Die Sn2-Reaktion wird durch sterische Hinderung behindert, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit reduziert wird.
• Wichtig bei der Bestimmung der Reaktivität und Produktverteilung.
• Lösbarkeit und Stabilität von Zwischenprodukten können auch sterisch beeinflusst werden.
• Konzeptionell relevant für die Stereochemie.
• Reaktionsgeschwindigkeit und Selektivität oft durch sterische Modifikation der Reaktanden oder Katalysatoren gezielt steuerbar.

Retrosynthetische Analyse

Definition:

Rückführende Methodik in der organischen Chemie zur Planung der Synthese komplexer Moleküle durch schrittweises Zerlegen in einfachere Ausgangsmaterialien.

Details:

• Identifikation von Zielmolekülen und strategischer Abbau in Synthesevorläufer
• Verwendung von Disconnection-Ansatz
• Analyse funktioneller Gruppen und Reaktivität
• Ermittlung synthetischer Äquivalente (reagents)
• Erleichtert die Planung von Syntheserouten und die Auswahl geeigneter Reaktionen

Stereoselektive Synthesemethoden

Definition:

Methoden zur gezielten Herstellung von stereoselektiven Molekülen; wichtig für die Erzeugung von gewünschten Stereoisomeren in der Chemie.

Details:

• Enantioselektivität: Bevorzugte Bildung eines Enantiomers.
• Diastereoselektivität: Bevorzugte Bildung eines Diastereomers.
• Stereospezifität: Jeder Reaktant führt zu einem spezifischen Stereoisomer des Produkts.
• Chirale Katalysatoren und Auxiliare verwenden.
• Asymmetrische Synthese: Chiralität wird von Anfang an oder während der Synthese berücksichtigt.
• Wichtige Reaktionen: Sharpless-Epoxidierung, Asymmetrische Hydrogenierung (Noyori, Wilkinson).

Aminokatalyse und Enaminmechanismen

Definition:

Aminokatalyse nutzt Aminen als Katalysatoren, wichtig bei Enaminmechanismen.

Details:

• Aminokatalyse: Katalyse durch primäre oder sekundäre Amine.
• Enaminbildung: Reaktion von Ketonen/Aldehyden mit sekundären Aminen.
• Enaminmech.: Enamine wirken als Nucleophile → Addition an Elektrophile.
• Schlüsselschritt: Bildung eines Imins durch Reaktion des Amins mit Carbonylgruppe.
• Hydrolyse des Imins: Rückbildung zur Carbonylverbindung.

Nähere Betrachtung von Chiralität in der Organokatalyse

Definition:

Untersuchung der Bedeutung und Anwendung von Chiralität in der Organokatalyse, insbesondere bei enantioselektiven Reaktionen.

Details:

• Chiralität essentiell für enantioselektive Katalyse.
• Organokatalysatoren oft kleinmolekulare Verbindungen.
• Enantioselektivität: Differenzierte Reaktivität von Enantiomeren.
• Beispiele: Proline, BINOL, Cinchona-Alkaloide.
• Schlüsselschritte: Bildung chiraler Übergangszustände.
• Beispielreaktionen: Aldolreaktion, asymmetrische Michael-Addition.
• Aktuelles Forschungsgebiet: Entwicklung neuer chiraler Liganden und Katalysatoren.

Grundlagen der Photochemie: Jablonski-Diagramm und Energiezustände

Definition:

Diagramm zur Darstellung von Lichtabsorption, Fluoreszenz, Phosphoreszenz und intersystem crossing. Energiezustände (Singulett- und Triplett-Zustände) sowie elektronische Übergänge visualisiert.

Details:

• Grundzustand (\textit{S}_0), angeregter Zustand (\textit{S}_n, \textit{T}_n)
• \textit{Jablonski-Diagramm} zeigt Prozesse wie Absorption (\textit{h}u), Emission (Fluoreszenz, Phosphoreszenz), interne Konversion (IC) und Intersystem Crossing (ISC)
• Wichtige Übergänge: \textit{S}_1 \to \textit{S}_0 (Fluoreszenz), \textit{T}_1 \to \textit{S}_0 (Phosphoreszenz)
• Lebensdauer: Fluoreszenz (ns), Phosphoreszenz (ms bis s)

Photoinduzierte Elektronenübertragungsreaktionen

Definition:

Photoinduzierte Elektronenübertragungsreaktionen (PET) sind chemische Prozesse, bei denen ein Elektron durch Lichtabsorption von einem Donor auf einen Akzeptor übertragen wird.

Details:

• Wichtig für lichtgetriebene Reaktionen, z.B. in der Photochemie und organischen Synthese.
• Grundlagen: Ein Molekül im angeregten Zustand kann als Donor oder Akzeptor fungieren.
• Typische Gleichung: \[ D + A^* \rightarrow D^{\bullet +} + A^{\bullet -} \]
• Beispiele: Photosynthese, organische Leuchtdioden (OLEDs).
• Faktor: Effizienz hängt von der Lichtabsorption und den Redox-Eigenschaften der Beteiligten ab.