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EIN organische Reaktion ist ein chemische Reaktion bei welchem organische Verbindungen beteiligt. Diese Reaktionen können in 2 Klassen eingeteilt werden: basische Reaktionen (oder Grundmechanismen die weiter in Subtypen unterteilt werden können) und spezifische Reaktionen. Zu den Grundreaktionen gehören Additionsreaktionen, Eliminationsreaktionen, Substitutionsreaktionen, Umleitungen, Kondensationsreaktionen, perizyklische Reaktionen und organische Redoxreaktionen gezählt.^[1] Sie bilden die Grundlage für die unzähligen spezifischen Reaktionen, die die organische Chemie und jede dieser spezifischen Reaktionen kann somit als eine besondere Verkettung oder Kombination von basischen Reaktionen angesehen werden. Alle organischen Reaktionen werden in der organische Synthese zur Herstellung neuer organischer Verbindungen verwendet.

Geschichte

Zu den ältesten organischen Reaktionen gehört die Verbrennung aus organischem Material (Holz, Heu, ...), es Gerben von Leder und der Verseifung von Fette werden gezählt; seit Jahrhunderten bekannte Prozesse. Die moderne organische Chemie und organische Synthese begann jedoch erst in den 19. Jahrhundert: im 1828 gelang dem deutschen Chemiker Friedrich Wohler in zu Harnstoff durch Erhitzen zubereiten Ammoniumcyanat:^[2]

${displaystyle mathrm {NH_{4}OCN {xrightarrow { 60^{circ }C}} H_{2}NCONH_{2}} }$

Dies markierte einen Wendepunkt in der Chemie: Das bisher geltende Prinzip der Notwendigkeit einer dem Leben innewohnenden mysteriösen Kraft (der Fisch vitalis) wurde nach und nach abgelehnt und mehreren Chemikern gelang es im 19. Jahrhundert, andere organische Verbindungen zu synthetisieren. so war Adolph Wilhelm Hermann Kolbe einer der ersten Wissenschaftler, der an die Umwandlung von anorganischen in organische Verbindungen glaubte. Damit lehnte er die philosophische Lehre vom Vitalismus. Kolbe schaffte es zu slaagde Essigsäure synthetisieren aus Schwefelkohlenstoff als anorganisch Vorläufer und später, 1860, Salicylsäure^[3] durch eine Reihe von Reaktionsschritten (heute bekannt als Kolbe-Schmitt-Reaktion).

Im Laufe der Geschichte mehrere Nobelpreise verliehen an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die bedeutende Beiträge zur organischen Chemie geleistet haben und die Reaktivität der organischen Verbindungen. Erwähnenswert sind:

• Grignard-Reaktion (1912)
• Diels-Erle-Reaktion (1950)
• Wittig-Reaktion (1979)
• Olefinmetathese (2005)
• Heck-Reaktion (2010)

Einstufung

Die organische Chemie hat eine ausgeprägte Tradition, spezifische Reaktionen nach ihren Erfindern oder Entdeckern zu benennen. Man spricht in diesem Zusammenhang von organischen Namensreaktionen, von denen es etwa 1000 gibt. Eine der ältesten Namensantworten ist die Claisen-Weiterleitung, eine perizyklische Reaktion aus dem Jahr 1912. Einige Reaktionen haben mehrere Namen, weil mehrere Wissenschaftler unabhängig oder auf andere Weise dazu beigetragen haben. Beispiele sind die Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion und der Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion.

Andere spezifische Reaktionen werden nach dem gebildeten Reaktionsprodukt benannt (wie z Pinakol-Kupplung oder der Hantzsch-Pyridin-Synthese) oder die chemische Umwandlung (wie z Aldolreaktion und der eine Reaktion). Bei einigen Reaktionen wird das für die Transformation benötigte spezifische Reagenz angegeben. Dies ist insbesondere bei organischen Redoxreaktionen der Fall, bei denen bestimmte Oxidationsmittel (wie Osmium(VIII)-oxid) oder Reduzierstücke (wie Lithiumaluminiumhydrid) verwendet werden.

Organische Reaktionen nach Mechanismus

Die Zahl der organischen Reaktionen und Mechanismen ist nahezu unbegrenzt. Bei all diesen organischen Reaktionen lassen sich jedoch einige sehr allgemeine Muster erkennen: Sie werden als Grundmechanismen bezeichnet. Eine eindeutige Zuordnung ist nicht immer möglich: So kann beispielsweise eine Substitutionsreaktion über eine Addition und anschließende Eliminierung erfolgen (die nukleophile aromatische Substitution ist ein Beispiel). Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über diese wichtigsten Grundreaktionen und ihre Unterarten.

Darüber hinaus können Kondensationsreaktionen (und ihr Gegenstück, die Hydrolyse) zählen zu den Grundmechanismen.

Andere Formate

Neben den grundlegenden Mechanismen gibt es weitere Klassifikationen, die jedoch spezifisch für bestimmte Stoffgruppen sind. Also im heterozyklisch Chemie die Reaktionen klassifiziert nach der Art der gebildeten heterocyclischen Verbindung unter Berücksichtigung der Ringgröße und des Typs Heteroatom.

Auch organische Reaktionen werden oft nach der Veränderung des Kohlenstoffgerüsts klassifiziert:

• Alkoxylierung
• Alkylierung (zum Beispiel die Friedel-Crafts-Alkylierung)
• Aminierung (zum Beispiel die Chichibabin-Reaktion)
• Anellation (zum Beispiel die Povarow-Reaktion)
• Homologation (zum Beispiel die Arndt-Eistert-Reaktion)
• Einfügen (zum Beispiel die Nierenstein-Reaktion)
• Polymerisation (Unterteilt in Additionspolymerisation und Polykondensation)
• Ringerweiterung (zum Beispiel die Beckmann-Weiterleitung)
• Ringkontraktion (zum Beispiel die Favorski-Umleitung)
• Ringöffnung (zum Beispiel die Hydrolyse von a Lacton oder der Ozonolyse von a Cycloalken)
• Ringverschluss (zum Beispiel die Dieckmann-Kondensation)

Darüber hinaus können organische Reaktionen nach der Art der gebildeten Bindung mit Kohlenstoff und dem beteiligten chemischen Element typisiert werden. In der organischen Chemie werden neben den sehr verbreiteten Atomen (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff-) ebenfalls Schwefel, Phosphor, Silizium (Zum Beispiel a Silylierung), bohren (zum Beispiel die Hydroborierung-Oxidation) und der Halogene vor dem. Außerdem unzählige metallorganische Verbindungen, in der eine Bindung zwischen Kohlenstoff und a Metall auftritt, bekannt.

EIN Mehrkomponentenreaktion ist eine im Allgemeinen organische Reaktion, bei der drei oder mehr Reagenzien reagieren gleichzeitig oder schrittweise miteinander, um ein Produkt zu bilden, das fast alle Atome der Vorläufer enthält.^[4] Beispiele für Mehrkomponentenreaktionen sind die Biginelli-Reaktion, das Passerini-Reaktion und der Ugi-Reaktion.

Selektivität

sehen Selektivität (Chemie) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Stereoselektivität

Viele organische Reaktionen führen zur Bildung von Isomere. Ein wichtiges Ziel der Organischen Chemie ist es, Methoden zu finden, mit denen ein hohes Maß an Selektivität erworben wird. Dieses Konzept bezieht sich auf die Möglichkeit, kontrollierend zu agieren, wenn eine Reaktion zu mehreren Produkten führen kann und damit eine Präferenz für ein bestimmtes Produkt herbeizuführen. Im Zusammenhang mit der Isomerie spricht man von Stereoselektivität (und damit verbunden Stereospezifität), Enantioselektivität und Diastereoselektivität.

Das stereochemische Ergebnis pericyclischer Reaktionen lässt sich erklären und bestimmen mit dem Woodward-Hoffmann-Regeln.

Ergänzungen und Eliminierungen

Für Additionsreaktionen ist die Regel von Markownikow und für Eliminationsreaktionen die Herrschaft von Zaytsev. Eliminierungen, die stattfinden am überbrückte Verbindungen auch einhalten Bredtsche Regel.

Chemoselektivität

Aufgrund des Vorhandenseins mehrerer ähnlicher funktionelle Gruppen (Zum Beispiel a Carbonylgruppe von a Aldehyd, Keton und Ester) in einem gegebenen Molekül ist es für ein gegebenes Reagens möglich, alle diese funktionellen Gruppen gleichzeitig zu modifizieren. Dies ist oft unerwünscht und daher werden Reagentien gesucht, die selektiv mit einer bestimmten funktionellen Gruppe reagieren: dies nennt Chemoselektivität erwähnt. Bei den 3 Carbonylgruppen gilt: Lithiumaluminiumhydrid alle 3 gleichzeitig angreifen, denn diese Reduzierstück kaum chemoselektiv. Natriumborhydrid kann gewählt werden, wenn nur Aldehyd und Keton reduziert werden sollen und eine noch höhere Chemoselektivität durch Verwendung von Natriumcyanoborhydrid, die nur den Aldehyd reduziert.

Schutzgruppen

sehen Schutzgruppe für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Auch die (Chemo-)Selektivität organischer Reaktionen kann durch den Einsatz von Schutzgruppen erhöht werden. Dies sind vorübergehende Ergänzungen zu a Molekül während eines organische Synthese, die als Original angewendet werden funktionelle Gruppe den Reaktionsbedingungen eines der nachfolgenden Reaktionsschritte nicht standhalten kann. Somit kann die funktionelle Gruppe vorübergehend inaktiviert werden. Wenn in einem bestimmten Molekül sowohl eine Keton- als auch eine Esterfunktionalität vorhanden ist, kann der Ester chemoselektiv reduziert werden um acetalisieren mit 1,2-Ethandiol. So kann Lithiumaluminiumhydrid verwendet werden, da das gebildete Acetal ist unempfindlich gegen Reduktion:

Siehe auch

• Liste organischer Namensreaktionen
• Organische Synthese

Literatur

• (und) R.O.C. Norman & J. M. Coxon (1993) – Prinzipien der organischen Synthese, 3. Auflage, CRC Press LLC – ISBN 0748761624
• (und) P. Wyatt & S. Warren (2007) – Organische Synthese: Strategie und Kontrolle, Wiley-VCH Verlag – ISBN 9780471929635
• (und) J. Clayden, N. Greeves & S. Warren (2012) – Organische Chemie, 2. Auflage, Oxford University Press - ISBN 9780199270293

Externer Link

• (und) Portal für Organische Chemie