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ÜbergangszustandZoomA-Z

Fachgebiet - Reaktionskinetik

Im Verlauf einer chemischen Reaktion ändern sich auf molekularer Ebene Atomabstände, Bindungswinkel und Diederwinkel so lange, bis die reagierenden Moleküle in die Moleküle der Reaktionsprodukte übergegangen sind. Zu Beginn der Reaktion müssen meist Bindungen gelockert oder Bindungswinkel verdreht werden. Dies erfordert Energie, sodass der Reaktionsweg in der Regel zunächst energetisch aufwärts führt. Gegen Ende der Reaktion werden neue Bindungen gefestigt; Atomabstände und Winkel nähern sich ihren neuen Gleichgewichtsabständen und -winkeln. Dabei wird Energie frei, d.h. der Reaktionsweg führt in dieser Phase der Reaktion energetisch abwärts. Zwischen dem an- und dem absteigenden Teil des Reaktionsweges muss es einen Punkt maximaler Energie geben. Dieser Punkt wird Übergangszustand genannt. Man kann ihn sich als Pass im Gebirge vorstellen, der zwei Täler miteinander verbindet. Der Reaktionsweg wäre in diesem Bild eine Straße, die im einen Tal bis zum Pass aufwärts und nach Überschreiten des Passes im gegenüberliegenden Tal wieder abwärts führt.

Mathematisch gesehen ist der Übergangszustand ein Sattelpunkt auf der Potenzialfläche. Wie jeder andere Punkt auf der Potenzialfläche ist er eine chemische Struktur, die durch Atomabstände, Bindungs- und Diederwinkel charakterisiert ist.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Aufklärung von Reaktionsmechanismen - IsotopenmarkierungLevel 220 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit dem Teilgebiet der Isotopenmarkierung des Themengebietes: "Prinzipien und Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen organischer Reaktionen".

Konzept der LeitstrukturLevel 260 min.

PharmaziePharmazeutische ChemieWirkstoffdesign

Die Suche nach neuen Wirkstoffen orientiert sich an den so genannten Leitstrukturen. Dieser Begriff bezeichnet den zwei- und dreidimensionalen Aufbau von Stoffen, die bereits einige der gewünschten Eigenschaften besitzen, aber andere vermissen lassen. Die meisten Leitstrukturen ergaben sich aus pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen und körpereigenen Naturstoffen wie z.B. Neurotransmittern und Hormonen, wobei nur wenige der Vorlagen selbst als Arzneien zum Einsatz kommen. Eine ständig anwachsende Gruppe von Leitstrukturen wurde jedoch auch aus synthetischen Substanzen entwickelt, die klassisch in Tierversuchen auf biologische Wirksamkeit getestet wurden. Heute steht hierzu ein vollautomatisiertes Screening in Zellkulturen sowie molekularen Testsystemen zur Verfügung (High-Troughput-Screening, HTS).

Pericyclische Reaktionen: EinleitungLevel 220 min.

ChemieOrganische ChemiePericyclische Reaktionen

Diese Lerneinheit gibt eine Einführung in das große Gebiet der pericyclischen Reaktionen und deren Systematik.

Aufklärung von Reaktionsmechanismen - Kinetische IsotopeneffekteLevel 345 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit dem Teilgebiet der kinetischen Isotopeneffekte des Themengebietes: "Prinzipien und Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen organischer Reaktionen".

3D-Reaktionsanimationen: ÜbersichtLevel 220 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit präsentiert eine Übersicht der in der Organischen Chemie erstellten interaktiven 3D-Reaktionsmechanismen.

SN/E-Konkurrenz (gesamt)Level 390 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Parameter besprochen, die die SN2 / E2-Konkurrenz und die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen. Am Ende sollte der Leser dazu in der Lage sein, in Abhängigkeit von gegebenen Parametern den vorherrschenden Reaktionsmechanismus einer Reaktion vorherzusagen bzw. die Parameter für eine Reaktion so zu wählen, dass ein gewünschter Mechanismus in den Vordergrund tritt.

SN/E-Konkurrenz - SN2/E2-KonkurrenzLevel 340 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Parameter besprochen, die die SN2 / E2-Konkurrenz beeinflussen. Am Ende sollte der Leser dazu in der Lage sein, in Abhängigkeit von gegebenen Parametern den vorherrschenden Reaktionsmechanismus einer Reaktion vorherzusagen bzw. die Parameter für eine Reaktion so zu wählen, dass ein gewünschter Mechanismus in den Vordergrund tritt.

SN/E-Konkurrenz - SN1/E1-KonkurrenzLevel 330 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Parameter besprochen, die die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen. Am Ende sollte der Leser dazu in der Lage sein, in Abhängigkeit von gegebenen Parametern den vorherrschenden Reaktionsmechanismus einer Reaktion vorherzusagen bzw. die Parameter für eine Reaktion so zu wählen, dass ein gewünschter Mechanismus in den Vordergrund tritt.

SN/E-Konkurrenz - Rolle der TemperaturLevel 320 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden wird besprochen, auf welche Weise die Reaktionstemperatur die SN2 / E2-Konkurrenz und die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen.

Aufklärung von Reaktionsmechanismen (gesamt)Level 3100 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit den Prinzipien und Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen organischer Reaktionen. Die Themengebiete: Identifizierung der Produkte und Zwischenprodukte, Isotopenmarkierungsexperimente, stereochemische Untersuchungen, kinetische Isotopeneffekte, Kreuzungsexperimente und Untersuchungen der Reaktionskinetik.

Aufklärung von Reaktionsmechanismen - Untersuchung der StereochemieLevel 230 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit dem Teilgebiet der Untersuchung der Stereochemie des Themengebietes: "Prinzipien und Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen organischer Reaktionen".

Aufklärung von Reaktionsmechanismen - Einleitung / Edukte und ProdukteLevel 230 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit dem Teilgebiet der Identifizierung der Produkte und Zwischenprodukte des Themengebietes: "Prinzipien und Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen organischer Reaktionen".

Pericyclische Reaktionen: Aromatizität von ÜbergangszuständenLevel 220 min.

ChemieOrganische ChemiePericyclische Reaktionen

Diese Lerneinheit erläuertert die Aromatizität von Übergangszuständen (topologische Methode) nach Ewans, Dewar und Zimmermann.

Hammond-Postulat (Polanyi-Hammond-Postulat)Level 320 min.

ChemieOrganische ChemieReaktionsmechanismen

In dieser Lerneinheit wird das Hammond-Postulat (Polanyi-Hammond-Postulat) ausführlich erläutert. In diesem Zusammenhang wird das Konzept der frühen und späten Übergangszustände vorgestellt und beschrieben, warum mit dessen Hilfe Rückschlüsse auf die Struktur des Übergangszustandes einer Reaktion gezogen werden können. Außerdem werden die theoretischen Grundlagen der Abschätzung von Substituenteneinflüssen auf die Reaktionsgeschwindigkeit erläutert.