Themen Übersicht der OC A Klausur

Dies ist eine Übersicht der Themen und Namensreaktionen, die in der Klausur zur Organischen Chemie A im 3. Semester an der RWTH Aachen vorkommen.

Modellbaukästen helfen sich die Moleküle vorzustellen.
Quelle: siehe unten.

Diese Übersicht bezieht sich auf die Vorlesung und Übung bei Prof. Enders. Einige Abschnitte können bei den einzelnen Professoren eine andere Reihenfolge haben oder ganz fehlen.

 Themen Übersicht

1. Radikalreaktionen:
• Erzeugung von Radikalen: Thermolyse (von z.B. Di-tert-butylperoxid, Dibenzoylperoxid, AIBN),  Photolyse, Radiolyse, Redox-Reaktion, H-Atom-Abstraktion, Halogenatom-Abstraktion, homo und heretolytische Spaltung
• Verschiedene Radikalstrukturen: Planar, Pyramidal, Methyl-, Primär-, Sekundärradikale etc.
• Stabilität von Radikalen: Reaktivität (dadurch Selektivität), Sterische Hinderung, Stabilität durch Hyperkonjugation, Mesomerie
• Reaktionen von Radikalen: Substitution, Addition (Polymerisation), Dimerisierung (Rekombination), Disproportionierung, Kupplung, Umfunktionalisierung, Defunktionalisierung, Radikalübertragung
• Radikalische Substitution: an Kohlenstoff-Einfachbindung und Mehrfachbindungen z.B. Chlorsulfonierung an Alkanen, Start-, Ketten und Abbruchschritt, Regio-Selektivität
• Radikalische Addition: an Einfach- und Mehrfachbindungen, an Aromaten, Halogenwaserstoffe an Olefine,  Markownikow und anti-Markownikow Produkt, Start-, Ketten und Abbruchschritt

2. Nucleophile Substitution SN am gesättigten C-Atom
• Stärke der Nucleophile: beeinflusst durch Basizität, sterische Hinderung, Elektronegativität, benachbarte Heteroatome, Kryptatbildung
• Einfluss von Lösungmittel: protisch, aprotisch, ionisch
• gute und schlechte Abgangsgruppen
• SN2:  Kinetik, Energieprofil, Mechanismus, Rückseitenangriff, Effekte von Substituenten wie sterische Effekte, elektronische Effekte, Nachbargruppenbeteiligung (achimere Unterstützung), Inversion
• SN1:  Kinetik, Energieprofil, Reaktionsmechanismus, Effekte von Substituenten wie Stabilisierung des Carbeniumions, Effekte vom Lösungsmittel auf Stabilität, Racemisierung
• SN2 vs. SN1: Welche wird wann bevorzugt?, Nebenreaktionen, Kornblum-Regel
• SNi-Mechanismus, Retention
• Substitution mit ambidenten Nucleophilen (zwei nucleophile Stellen an einem Molekül)

3. Elektrophile Substitution SE am gesättigten C-Atom 
• bei Metallorganischen und C-aciden Verbindungen (Enolate)
• SE1: Mechanismus, Stereochemie
• SE2: Mechanismus, Stereochemie

4. Nucleophile Addition an das ungesättigte C-Atom 
• Substituenten-Effekte (I- und M-Effekte), Katalysatoren (sauer, basisch), sterische Effekte
• Addition von Cyaniden, von Aminen (primäre, sekundäre Amine) an Carbonylverbindungen

5. Elektrophile Addition an die C-C-Mehrfachbindung 
• Stereokontrolle: anti- und syn-Addition, Markownkow-Regel
• Dien, Dienophil, HOMO, LUMO

6. Elektrophile Substitution am Aromaten 
• Mechanismus, Energie-Diagramm, Hückel-Regel
• Eigenschaften von Substituenten für Zweitsubstitution (ortho-, meta-, para-Stelle), elektronische und sterische Faktoren (I- und M-Effekt)
• SSS: Sonne, Siedehitze, Seitenkette (radikalisch)
• KKK: Kälte, Katalysator, Kern (ionisch)

7. Nucleophile Substitution am Aromaten 
• Additions-Eliminierungs-Mechanismus, Eliminierungs-Additions-Mechanismus
• Abgangsgruppen

8. Eliminierungen 
• beta-Eliminierung über acyclishen (ionische beta-Eliminierung) und zyklischen Übergangszustand
• E2-Reaktion: Konkurrenz zu SN2, Regioselektivität, Saytzeff- und Hofmann-Regel, syn- und anti-Eliminierung (Stereoselektivität), Chemoselektivität
• E1-Reaktion: Konkurrenz zu SN1, Regioselektivität, Saytzeff- und Hofmann-Regel, E1cb-Mechanismus, Chemoselektivität
• Schutzgruppen

9. Umlagerungen 
• Sextettumlagerung an Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff

10. Pericyclische Reaktionen 
• Woodward-Hoffmann-Regeln
• Zyklische Übergangszustände 
• Klassen: Cycloaddition, Elektrocyclische Reaktion, Sigmatrope Reaktion, Cheletrope Reaktion, Gruppenübertragungen

11. Syntheseplanung und Retrosynthese 
• Bruch von Bindungen
• Synthon

Alle Namensreaktionen

Die folgenden Namensreaktionen und Regeln wurden in Skripten und Mitschriften von verschiedenen Professoren erwähnt. Falls welche in der Vorlesung bei Prof. Enders nicht vorkamen, schreibt es mir per Mail, Facebook, oder Kommentar. Für die Mechanismen der Reaktionen schaut am besten in eins der Bücher aus der Literaturliste weiter unten oder bei Wikipedia.

1. Radikalreaktionen: Norrish-Typ-1-Spaltung, Fenton-Reaktion, Kolbe-Elektrolyse, Goldschmidt-Radikal, Wohl-Ziegler-Bromierung, Barton-Reaktion, Barton-McCombie-Reaktion, Pinakol-Kupplung, Cumolhydroperoxid-Verfahren, Hunsdiecker-Reaktion, Kharash-Sosnovsky-Reaktion, Sandmeyer-Reaktion, Autoxidation, Phenolkupplung, Wurtzsche Synthese, Corey-House-Synthese, Ullmann-Reaktion, Acyloin-Kondensation

2. Nukleophile Substitution: Walden-Umkehr, Finkelstein-Reaktion, Gabriel-Synthese, Hinsberg-Reaktion, Williamson-Ethersynthese, Mitsunobu-Inversion, Kolbe-Nitrilsynthese, Kornblum-Regel, Halogenid-Verseifung zu Alkoholen, Amin-Alkylierung

3. Elektrophile Substitution SE am gesättigten C-Atom: Metallierung (Metall-H-Austausch, Metall-Halogen-Austausch), Ummetallierung, Zerewitinow-Reaktion, Alpha-Halogenierung und Nitrosierung von Cabonyl-Verbindungen, Haloform-Reaktion

4. Nucleophile Addition an das ungesättigte C-Atom: Acetalisierung, Corey-Seebach-Reaktion, Cyanhydrin-Reaktion, Strecker-Synthese (Aminosäuresynthese), Mannich-Reaktion, Vollaminal-Bildung, Enaminbildung, Darzens-Glycidester-Kondensation, Reformatski-Reaktion, Grignard-Reaktion, Perkin-Reaktion, Claisen-Dieckmann-Kondensation, Aldolreaktion (Addition und Kondensation), Michael-Addition

5. Elektrophile Addition an die C-C-Mehrfachbindung: Ozonolyse, Halogenierung an Alkene, Hydrohalogenierung, Hydratisierung, Halogenhydrin-Synthese, Hydroborierung, Prileschajew-Reaktion (Epoxierung mit Persäuren), Hydroxylierung, cis-Dihydroxylierung, Cycloadditionen (Diels-Alder-Reaktion z.B.), Hydroxymercurierung, Alkoxymercurierung

6. Elektrophile Substitution am Aromaten: Friedel-Crafts-Alkylierung, Friedel-Crafts-Acylierung, Nitrierung, Halogenierung, Sulfonierung, Sandmeyer-Reaktion, Darstellung der Diazoniumsalze, Schiemann-Reaktion, Gattermann-Synthese, Gattermann-Koch-Synthese, Vielsmeier-Haack-Synthese, Bischler-Napieralski-Reaktion, Pictet-Spengler-Reaktion, Skraup-Synthese, Reimer-Tiemann-Reaktion

7. Nucleophile Substitution am Aromaten:

8. Eliminierungen: Chugaev-Reaktion, Hofmann-Eliminierung, Esterpyrolyse, Cope-Eliminierung

9. Umlagerungen: Curtius-Umlagerung, Wagner-Meerwein-Umlagerung, Pinakol-Umlagerung, Wolff-Umlagerung, Lossen-Umlagerung, Beckmann-Umlagerung, Baeyer-Villiger-Oxidation, Cumolhydroperoxid-Verfahren

10. Pericyclische Reaktionen: Diels-Alder-Reaktion, Claisen-Umlagerung, Cope-Umlagerung

11. Syntheseplanung und Retrosynthese: Robinson-Annelierung (Kombination aus Aldolreaktion und Michael-Addition)

Literatur für die Klausur

Für die Klausur sind zwei Lehrbücher empfohlen. Zum einen ist das das Lehrbuch der Organischen Chemie von Beyer-Walter und zum anderen die Organische Chemie von Vollhardt und Schore. Beide Bücher gibt es auch in der Lehrbuchsammlung zum ausleihen.

Die beiden Bücher sind sehr dick und umfassen alle wichtigen Themen, wobei ich mit dem Beyer-Walter besser zurecht komme als mit dem Vollhardt. Deswegen empfehle ich auch sich den auszuleihen.  

Es gibt auch noch sehr spezielle Bücher für Reaktionsmechanismen, die man sich als Nachschlagewerk beim lernen gut hinlegen kann. Von Brückner gibt es da ein Buch mit einem eindeutigen Namen: Reaktionsmechanismen.

Anmerkungen zu dieser Übersicht

Diese Übersicht wird laufend aktualisiert und kann unvollständig sein. Falls ihr merkt, dass diese Übersicht nicht vollständig oder falsch ist, dann schreibt mir bitte. Einige Themen oder Namensreaktionen könnten fehlen, oder ganze Abschnitte sind zu viel und kamen in der Vorlesung nie vor.

Einfach eine kurze Mail an wolframblau@gmail.com, eine Nachricht bei Facebook oder ein Kommentar unter diesem Post. Danke!

Bild: Geoffrey Fairchild, a girl's best friend, CC 2.0