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)
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