Aromaten, Fette und Tenside

12.05.2010Seminar zu chem2010

Stephan Bernt

Aromaten

Kriterien für Aromatizität:

� cyclisch� planar� vollständig konjugiertes π-Elektronensystem� Hückel-Regel: 4n+2 π-Elektronen

Prototyp des Aromaten: Benzol

σ-Bindungen mit hybridi-sierten sp2-Orbitalen

6 pz-Orbitale delokalisierteElektronenwolke

(Ringstrom)

Aromaten

• besondere aromatische Stabilität• besondere Reaktionen• besondere spektroskopische Eigenschaften (Ringstromeffekt)

E [kJ/mol)

Hydrierungswärmen

-120 -230 -330 -206

∆E =124 kJ /mol

124 kJ/mol = Resonanzenergie

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

π-Komplex

σ-Komplex

Schematischer Reaktionsablauf mit einem Elektrophil E+

ipso

ortho (o)

meta (m)

para (p)

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

Nitrierung

0 °C

� Nitrobenzol desaktiviert gegenüber weiterer SEAr

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

Sulfonierung (rauchende H2SO4 ���� SO3)

SO3

S

H

...

O

O

O

� Benzolsulfonsäure desaktiviert gegenüber weiterer SEAr

Halogenierung

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

δ+

• Andere übliche Katalysatoren(Lewis Säuren):AlCl3, FeCl3, BF3

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

Friedel-Crafts-Alkylierung

FeBr3Br

CH3-CH2

-FeBr4

Problem: Wagner-Meerwein-Umlagerung

���� FC-Acylierung

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

Friedel-Crafts-Acylierung

Clemmensen-Reduktion

Acetophenon

Kein Zwischenschritt über Carbokation wiebei der Alkylierung � keine Umlagerung

H2O

AromatenElektrophile Aromatensubstitution SEAr

Bakelit (duroplastischer Kunststoff)

…

AromatenKKK- und SSS-Regel

Br2

Br2, FeBr3 Br2, h

Br

KKK: Kälte, Katalysator, KernsubstitutionSSS: Sonnenlicht, Siedehitze, Seitenkettensubstitution

Ionisch, KKK Radikalisch, SSS

AromatenZweitsubstitution

Ipso (i)

ortho (o)

meta (m)

para (p)

X

Regiochemie abhängig vom Erststubstituenten X!

AromatenZweitsubstitution

ortho:

meta:

para:

Positive Ladung

in Nachbarschaftzum Erstsubsti-

tuenten

Stabilisierung durch+I/+M-Effekte

AromatenZweitsubstitution

AromatenZweitsubstitution

AromatenZweitsubstitution

AromatenZweitsubstitution

AromatenZweitsubstitution

AromatenZweitsubstitution

Fette und Öle

Triester des Glycerins

� häufig ungesättigt

� Doppelbindungen (DB) durch eine –CH2 Gruppe getrennt

� DB cis-konfiguriert

� je mehr cis-DB, desto flüssiger

� Hydrierung: Fetthärtung

� Fettsäurereste immer geradzahlig

� hydrophob

� kein definierter Schmelzpunkt

R R'

Fette und Öle

0%0%0%0%0%Arachidon-5,8,11,

14

20

0%50%0%0%0%Linolen-9,12,1518

57%17%2%9%10%Linol-9,1218

27%22%6%78%37%Öl-918

8%4%3%2%10%Stearin--18

8%5%9%10%22%Palmitin--16

0%0%16%1%8%Myristin--14

0%0%48%0%4%Laurin--12

0%0%16%0%9%Butter-

Capron-

Capryl-

Caprin-

-

-

-

-

4

6

8

10

SonnenblumenölLeinölKokosfettOlivenölButterName /-säureDB an C-C-Atome

Fette und Öle

Phosphoglyceridehydrophil

hydrophob

Fette und Öle

Fettverderb:

• DB werden zerstört

• Esterbindungen werden gebrochen

� ranzig und oft giftig

Verseifung:

• Spaltung der Esterbindung

� Na-Salze: Kernseifen, K-Salze: Schmierseifen

Tenside

• Oberflächen- und grenzflächenaktive Hilfsstoffe, die die Oberflächen-

spannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen

zwei Phasen herabsetzen und die gleichzeitig hydrophile und lipophile

Eigenschaften besitzen (Amphiphile).

� Solubilisatoren bzw. Lösungsvermittler, Emulgatoren, Hilfsstoffe

zur Verbesserung der Benetzung, Stabilisatoren für Dispersionen

Emulgatoren: helfen Emulsionen herzustellen

Stabilisatoren: hält Emulsion homogen

Emulgatoranlagerung an der Grenzfläche

• Dispergier- und Emulgiervermögen

� Waschwirkung

Tenside

G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl, Dispersionen und Emulsionen.

Tenside

Tenside

Kritische Micellenbildungskonzentration (CMC)

• Die Konzentration beim Übergang von einer molekular dispersen Lösung

zu einem kolloidalen System von Tensid-Micellen

� Abhängig von Tensid, Lösungsmittel, Temperatur

Dörfler, H.D., Grenzflächen- und Kolloidchemie.

Tenside

Waschmittel

Inhaltsstoffe:

� Tenside: waschaktiver Hauptbestandteil

� Enthärter: Ionentauscher (z.B. Zeolithe � Zeolith A)

� Bleichmittel: Entfernen farbige, nicht auswaschbare Verschmutzungen,

(z.B. Natriumperborat)

� Enzyme: Zur Entfernung von eiweiß-, stärke- und fetthaltigen Ver-

schmutzungen (Eiweiß�Proteasen, Stärke�Amylasen, Fette�Lipasen)