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Benennung (Nomenklatur)von Alkanenzusammengestellt von W. Habelitz-Tkotzin Anlehnung anGalvani 3, Oldenbourg-Verlag, S. 34 35
Historische Entwicklung ursprünglich:Trivialnamen für viele Stoffe,z. B. Wasser, Harnstoff, Ammoniak, Methan seit 1892: Systematische (Genfer) Nomenklatur heute gültige Nomenklatursysteme:– CA „chemical abstracts“(seit 1907, American chemical society)– IUPAC Abi!(seit 1919, International Union of Pure and Applied Chemistry)
Benennung unverzweigter Alkane Endsilbe „-an“1-4 C-Atome: TrivialnamenMethan, Ethan, Propan, Butan Ab 5 C-Atome: Ableitung von lat. /griech. Zahlwörtern1 Hen / Un10 Deca2 Do20 (Ei)Cosa3 Tri30 Triaconta4 Tetra40 Tetraconta5 Penta50 Pentaconta6 Hexa60 Hexaconta7 Hepta70 Heptaconta8 Octa80 Octaconta9 Nona90 NonacontaBsp.: C11H24UndecanC20H42EicosanC32H66Do-tria-contan
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 11. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen „-an“ durch „-yl“ ersetzen3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer Positionsnummer der Seitenkettevoranstellen BindestrichCH3CH34CH2CHCH33212- Methyl -butan
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 21. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen „-an“ durch „-yl“ ersetzen3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer Positionsnummer der Seitenkettevoranstellen BindestrichCH3CH31CH22CH33- Methyl -hexanCH2CH2CH3456
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 31. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette mit meisten Seitenketten2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen alphabetische Reihenfolge3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer insgesamt möglichst niedrige Positionsnummern4. Vollständige BenennungMethylEthylCH3 CH2CH3 C21CH3 Positionsnummern der Seitenkette durch Kommagetrennt Bindestrich gleiche Alkylreste zusammenfassen: di, tri, tetra Seitenketten alphabetisch sortiert Name des Stammalkans3- Ethyl -2,2,4- tri methyl pentanCH3CH4CH3CH3MethylMethylCH35
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 41. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette mit meisten Seitenketten2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen alphabetische Reihenfolge3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer insgesamt möglichst niedrige Positionsnummern4. Vollständige BenennungEthylMethylCH3CH31CH2 Positionsnummern der Seitenkette durch Kommagetrennt Bindestrich gleiche Alkylreste zusammenfassen: di, tri, tetra Seitenketten alphabetisch sortiert Name des StammalkansCH23CH2CH3CH4CH25CH26CH374- Ethyl -2- methyl heptan
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 51. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette mit meisten Seitenketten2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen alphabetische Reihenfolge3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer insgesamt möglichst niedrige Positionsnummern4. Vollständige Benennung Positionsnummern der Seitenkette durch Kommagetrennt Bindestrich gleiche Alkylreste zusammenfassen: di, tri, tetra Seitenketten alphabetisch sortiert Name des StammalkansMethylMethyl MethylCH3CH38CH27CH6CH25CH3CH3CH4CH3CH22CH313,4,6- Tri methyl octan
Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 61. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette mit meisten Seitenketten2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen alphabetische Reihenfolge3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer insgesamt möglichst niedrige Positionsnummern alphabetische vorrangige Alkylgruppe erhält niedrigere Nummer4. Vollständige Benennung Positionsnummern der Seitenkette durch Kommagetrennt Bindestrich gleiche Alkylreste zusammenfassen: di, tri, tetra Seitenketten alphabetisch sortiert Name des StammalkansEthyl 3CH22CH313- Ethyl -6- methyl octan
Benennung verzweigter Alkane – Beispiele 7* - 9MethylCH3CH31CH2 C32CH3Ethyl* Bsp. abweichend vom BuchCH2CH3CH4CH254- Ethyl -3,3-di methyl hexanCH36MethylCH2CH3 CH2 CH435CH3CH2CH3CH3CH38CH7CH26CH25CH313- Ethyl -2- methyl pentanCH2CH3CH3CH4CH23CH2CH3 4- Ethyl -2,7-di methyloctan1
Benennung verzweigter Seitenketten – Beispiel 10CH3CH3CH3CH31CH2CH23C1CH4CH32CH25CH26CH374- (1,1-Dimethylethyl) -2- methyl heptanNummerierung der Seitenkette an C-Atom, das an der Hauptkette gebunden ist, beginnenName der verzweigten Seitenkette in Klammer setzenPositionsnummer der Verzweigungen mit Bindestrich vor der Klammer angebenZahlwort der Seitenkette bestimmt alphabetische Einordnung
Grundwissen:Mechanismus der radikalischen Substitution SRbei der Halogenierung von Alkanen1. Schritt:Homolyse von Chlor-Molekülen durch Einwirkung von UV-LichtPhotolyse2 Cl H 242,4 n2. Schritt:Ha)HCH Cl HHHHMethyl-RadikalHHb)HHCl (g) H 8,4 kJ/mol C C Cl2HHMethyl-Radikal ethanCl H -112,9 kJ/molChlor-RadikalDann 2a, 2b, 2a, 2b, usw. .Weitere Schritte der Kettenreaktion z. B. mit schon halogenierten Produkten führen zur Bildungvon Dichlormethan (Methylenchlorid), Trichlormethan (Chloroform), Tetrachlormethan und laufenanalog ab. bis schließlich3.Schritt: Abbruchreaktionen (Radikalrekombinationen)2 Cl HHHC H C H H -355,3 kJ/molClCHCl HMonochlormethanH2 H H - 242,4 kJ/molCl2HHHCCH H -377 kJ/molH HEthanReaktionstyp: photochemische Radikalkettensubstitution“Beweise” für diese Art von Mechanismus (SR):- es treten niedermolekularen Nebenprodukte (z. B. HCl) auf Keine Addition sondernSubstitution- es ist Licht notwendig photochemische Reaktion- es treten höheren Alkane/Alkanderivate auf Radikalmechanismus
Grundwissen: Mechanismusder elektrophilen Addition (AE)bei der Halogenierung von Alkenenz. B. Reaktion von Brom mit Ethen1. Schritt: elektrophiler AngriffHeterolyseClangsamδ BrC Br2Cδ Br Cschnell BrBr CCBromidIonZwischenstufe(σ-Komplex)cyclisches Bromonium-IonÜbergangszustand(π-Komplex)2. Schritt: nukleophiler (Rückseiten-)Angriff CBrBromid-Ionoder Br schnellCC BrBrZwischenstufeBromonium-IonC1,2-DibromethanBei Schritt 2 können in einer Konkurrenzreaktion auch Wasser-Moleküle (Hydroxid-Ionen)oder andere Nucleophile (z. B. Cl– -Ionen, die dem Lösemittel zugegeben wurden) denRückseiten-Angriff durchführenz. B. Bildung von 1-Brom-2-hydroxy-ethan als Nebenproduktδ H δδ OHWasserMolekül C BrCZwischenstufeBromonium-IonschnellCHO Br „H “C1-Brom-2-hydroxy-ethan„Beweise“ für diese Art von Mechanismus Reaktion benötigt kein Licht (läuft im Dunkeln), keine Wärme keineRadikalbildung Reaktion läuft in polaren Lösemitteln rascher ab Hinweis auf Ionenbildung, dievon polaren Lösemitteln solvatisiert / hydratisiert werden In Gegenwart weiterer Nucleophile (z.B. Chlorid- / Nitrat-Ionen) entstehengemischte Additionsprodukte (z.B. 2-Brom-1-chlor-ethan) bestätigt Schritt 2 Interhalogenverbindungen wie z.B. Bromchlorid werden auf Grund der polarenAtombindung schneller addiert Hinweis auf vorausgehende Heterolyse
IUPAC-Nomenklaturregeln zur Benennung von organischen Molekülen(vereinfachte Version)1. Der Name des Moleküls wird folgendermaßen aufgebaut:PräfixWelcheSubstituenten?StammWie vieleC-Atome?SuffixWelche Familie?vgl. Prioritätenliste2. Identifizieren Sie die verschiedenen Substituenten und funktionellen Gruppen, die im Molekülvorhanden sind.3. Beurteilen Sie die Prioritäten der gefundenen Substituenten und funktionellen Gruppen nach derPrioritätenliste.4. Suchen Sie die längste Kohlenwasserstoffkette mit der funktionellen Gruppe der höchstenPriorität.Die Anzahl der Kohlenstoffatome ergibt den Stammnamen (leitet sich von den Alkanen ab; beiRingen: cyclo.; es gilt Ring vor Kette!) und diese funktionelle Gruppe wird als Suffixangehängt.Die anderen Substituenten werden als Präfixe voran gestellt. Mehrere identische Substituentenwerden durch die Zahlwörter (di, tri, tetra, .) angegeben.Die Suffixe e)-en-CH CH(Alkene)-in-C C(Alkine)-anAlkane, Cycloalkane (ohne Mehrfachbindungen)usw.Unterschiedliche Funktionalitäten werden im Namen entsprechen dieser Reihenfolgegelistet:an - en - in - ol - on - al on, ol und al werden immer mit an oder en oder in verbunden an wird nicht geschrieben, wenn en oder in benutzt wird. ol wird nicht gemeinsam mit al oder on verwendet. Stattdessen wird die OH-Gruppe alsHydroxy-Substituent aufgeführt.5. Nummerieren Sie diese längste Kette nun so, dass die funktionelle Gruppe der höchsten Prioritätdie niedrigste Positionsziffer erhält. Die Positionsziffern werden vor den Stamm geschrieben,die Positionsziffer 1 gibt man in der Regel nicht an.Ist die funktionelle Gruppe in der Mitte oder gibt es keine höchstprioritäre funktionelle Gruppe (z.B.bei Polyhalogenalkanen), dann nummerieren Sie so, dass die Summe derPositionsziffern aller anderen Substituenten möglichst klein ist.6. Beachten Sie bei der Benennung mehrerer funktioneller Gruppen die Reihenfolge der Priorität.Nur die höchste Priorität steht am Ende und ist der Namensgeber der Substanzklasse.Unmittelbar davor steht der Stammname (zugrundeliegender Kohlenwasserstoff). Alle weiterenSubstituenten werden mit Angabe der Positionsziffer als Präfixe in alphabetischer Reihenfolgevorangefügt. Zahlwörter (z.B. di-, tri- oder tetra-) werden hierbei für die Sortierreihenfolge nichtberücksichtigt.7. Ist der Substituent selbst substituiert, wird für ihn ein Name analog Regel 1-6 gebildet, der auf ylendet (nicht auf an). Allerdings beginnt die Nummerierung im Substituenten mit dem Atom,das an den Stamm gebunden ist. Substituierte Substituenten werden als Ganzeseingeklammert, wenn sie selber eine Positionsnummer relativ zum Stamm haben, z.B. 5-(2Methylpropyl)-nonan.8. Die Konfiguration von Doppelbindungen wird nach dem E/Z-Formalismus bestimmt.Die Inspektion der Substituenten auf jeder Doppelbindungshälfte nach CIP (Cahn-Ingold-Prelog)ergibt die Prioritäten (Achtung: Priorität abweichend nach Ordnungszahlen!). DieKonfiguration der Substituenten höherer Priorität erlaubt die E/Z-Bezeichnung. Die Lage (wennnötig) und Doppelbindungskonfiguration werden vor dem systematischen Namen inKlammern gesetzt.9. Bindestriche werden nur zwischen Zahlen und Text eingefügt, sowie zwischen einergeschlossenen Klammer und weiterem Text.Quelle: a/uebung-bio1/nomenklatur-regeln-ws08.pdfGW Nomenklatur funktionelle Gruppen Prioritätenlisteerstellt von W. Habelitz-Tkotz u. Dr. W. Rink
Benennung und Priorität ausgewählter (funktioneller) Gruppen(-carbonsäure, dann istein C-Atom weniger imStammnamen zuberücksichtigen)OCCarbonsäureesterO oneAlkoholeOC-oat-carboxylatalternativ: -esterOxo- /OCarbonylgruppeAbnehmende Priorität der funktionellen GruppeBei der Benennung von Molekülen mit mehreren funktionellen Gruppen wird diefunktionelle Gruppe mit der höchsten Priorität als Suffix (Nachsilbe) verwendet, dieübrigen funktionellen Gruppen werden als Präfixe mit Angabe der Positionsnummervorangestellt. Die funktionelle Gruppe mit der höchsten Priorität erhält eine möglichstniedrige Positionsnummer.Achtung, Abweichung bei E-Z-Benennung! Die Priorität an der Doppelbindungrichtet sich nach der Ordnungszahl der Atome. I Br Cl S F O N C HVerbindungsklasse charakteristischeVorsilbe (Präfix)Nachsilbe �ure- alFormyl –CHO als SeitenketteCHOxo-O-onCCHydroxygruppeHydroxy--olO lkyloxy--etherO CAlkeneDoppelbindung---enAlkineC CDreifachbindung---inCCHalogenideXAlkaneX F, Cl, Br, h wieAlkyl-Seitenketten-anCGW Nomenklatur funktionelle Gruppen Prioritätenlisteerstellt von W. Habelitz-Tkotz u. Dr. W. Rink
GW: Mechanismus der säurekatalysierte Ester-Kondensation
GW: Mechanismus der basischen Esterhydrolyse (Verseifung)Nucleophiler Angriff des Hydroxid-Ions:Ester-MolekülHydroxid-IonAbspaltung des Alkoholat-Ions:Protonenübertragungzwischen Carbonsäure nAchtung!!! Protonenübertragung istkeine Gleichgewichtsreaktion, daCarbonsäure-Molekül stärkere Säureals Alkohol-Molekül ist und deshalbdas Alkoholat-Ion protoniert.Carboxylat-IonAlkohol-Molekül
9 Nona 90 Nonaconta Bsp.: C 11 H24 Undecan C20 H42 Eicosan C32 H66 Do-tria-contan. Benennung verzweigter Alkane – Beispiel 1 1. Hauptkette festlegen hinterer Teil des Namens längste Kette CH 3 CH 2 CH CH 3 CH 3-butan 2. Seitenketten (Alkylgruppen) benennen „-an“ durch „-yl“ ersetzen Methyl 3. Durchnummerieren der Hauptkette Seitenkette mit niedrigster Nummer 4 3 2 1 2 .
