Grundlagen der Chemie für Mediziner systematisch: auch für Studierende anderer biologisch orientierter Wissenschaften
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| Beteiligte Personen: | , , |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Bremen [u.a.]
UNI-MED-Verl.
2002
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Klinische Lehrbuchreihe
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| Beschreibung: | Frühere Ausgaben ersch. im Barth Verlag u.d.T: Hennig, Horst: Grundlagen der Chemie für Mediziner |
| Umfang: | X, 357 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3895991554 |
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|---|---|
| adam_text | VI Inhaltsverzeichnis
2.3. Wasser 64
2.3.1. Physikalisch-chemische Besonderheiten des Wassers 64
2.3.2. Aufbau des Wassermoleküls 66
2.3.3. Wasser als Lösungsmittel 66
2.3.4. Elektrolytische Dissoziation 67
2.3.5. Zustandsdiagramm wäßriger Lösungen 69
2.3.6. Diffusion 70
2.3.7. Osmose 70
2.3.8. Grundlagen der Kolloidchemie 72
2.3.9. Wasserstoff und Proton 74
2.3.9.1. Säure-Base-Theorien 75
2.3.9.2. Säure-Base-Begriff nach Bransted 76
2.3.9.3. Säure-Base-Begriff nach Lewis 77
2.3.9.4. Beziehungen zwischen Struktur und Säure-bzw. Basenstärke 78
2.4. Chemische Gleichgewichte und Massenwirkungsgesetz 80
2.4.1. Das Massenwirkungsgesetz 81
2.4.1.1. Möglichkeiten zur Beeinflussung von Gleichgewichtseinstellungen 83
2.4.1.2. Anwendung des MWG auf die Dissoziation von Wasser 84
2.4.1.2.1. Möglichkeiten zur Bestimmung von pH-Werten 87
2.4.1.3. Anwendung des MWG auf wäßrige Elektrolytlösungen 88
2.4.1.3.1. Neutralisation und Hydrolyse (Protolyse) 88
2.4.1.3.2. Pufferung 93
2.4.1.3.3. Löslichkeitsprodukt 94
2.4.1.3.4. Nernstscher Verteilungssatz 95
2.4.1.3.5. Ostwaldsches Verdünnungsgesetz 96
2.4.1.3.6. Adsorption 97
2.5. Oxidation und Reduktion 99
2.5.1. Quantitative Erfassung von Redox-Vorgängen 102
2.5.1.1. Nemstsche Gleichung 106
3. Eigenschaften und Reaktivität ausgewählter Elemente des
Periodensystems 109
3.1. Halogene 109
3.1.1. Eigenschaften der Halogene 109
3.1.1.1. Fluor 109
3.1.1.2. Chlor 110
3.1.1.3. Brom 110
3.1.1.4. lod 111
3.1.2. Halogenwasserstoffe und Halogenide 111
3.1.3. Halogen-Sauerstoff-Verbindungen 113
3.1.4. Pseudohalogene 114
3.1.5. Besonderheiten der HCI-Bildung - photochemische Reaktionen 115
3.2. Chalkogene 116
3.2.1. Sauerstoffmodifikationen und -Verbindungen 116
3.2.1.1. Ozon 116
3.2.1.2. Wasserstoffperoxid 117
3.2.2. Schwefel und seine Verbindungen 118
3.2.2.1. Verbindungen des Schwefels 118
3.2.2.1.1. Schwefelwasserstoff 118
3.2.2.1.2. Schwefel-Sauerstoff-Verbindungen 119
3.3. Elemente derfünften Hauptgruppe 120
3.3.1. Verbindungen des Stickstoffs 121
3.3.1.1. Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen 121
Inhaltsverzeichnis VM_
3.3.1.2. Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen 122
3.3.2. Phosphor und seine Verbindungen 124
3.3.2.1. Phosphorverbindungen 125
3.3.2.1.1. Phosphor-Wasserstoff-Verbindungen 125
3.3.2.1.2. Phosphor-Sauerstoff-Verbindungen 125
3.3.3. Arsen, Antimon und Bismut 126
3.4. Elemente der vierten Hauptgruppe 128
3.4.1. Kohlenstoff und seine Verbindungen 128
3.4.2. Silicium 131
3.4.3. Germanium, Zinn und Blei 132
3.5. Elemente der dritten, zweiten und ersten Hauptgruppe 132
3.5.1. Elemente der dritten Hauptgruppe 133
3.5.2. Elemente der zweiten Hauptgruppe 134
3.5.3. Elemente der ersten Hauptgruppe 135
3.6. Übergangselemente (d-Elemente) 136
3.6.1. Chemisches und physikalisches Verhalten der d-Elemente aufgrund ihrer
Stellung im PSE 137
3.6.2. Biologische interessante Übergangsmetalle und ihre Eigenschaften 137
3.6.3. Beispiele biologisch wirksamer Komplexverbindungen 145
3.6.3.1. Porphyrin-Metallchelate 145
3.6.3.2. Beispiele für die medizinische Anwendung von Chelatbildnern 148
4. Grundlagen der Organischen Chemie 152
4.1. Zur Struktur organischer Verbindungen 153
4.2. Bindungsverhältnisse am C-Atom 154
4.2.1. Das C-Atom im Grundzustand und im angeregten Zustand 154
4.2.2. Hybridisierung der Atomorbitale desC-Atoms 155
4.2.2.1. sp3-Hybridisierung 155
4.2.2.2. sp2-Hybridisierung 155
4.2.2.3. sp-Hybridisierung 156
4.2.3. Modelle für Bindungen des C-Atoms 156
4.2.3.1. C-C-und C-H-Bindungen als unpolare Atombindungen 157
4.2.3.1.1 o-Bindung und einfache a-Bindungssysteme 157
4.2.3.1.2. n-Bindung und Mehrfachbindungen 158
4.2.3.1.3. Bindungssysteme mit mehreren Jt-Bindungen 160
4.2.3.2. Polare Atombindungen 163
4.2.3.3. Substituenteneffekte 164
4.2.3.3.1. Induktiver Effekt 164
4.2.3.3.2. Mesomerer Effekt 165
4.3. Isomerie organischer Verbindungen 167
4.3.1. Konstitutionsisomerie 168
4.3.2. Stereoisomerie 169
4.3.2.1. Enantiomerie (Spiegelbildisomerie, optische Isomerie) und Chiralität 170
4.3.2.2. Diastereomerie 181
4.3.2.2.1. CT-Diastereomerie bei aliphatischen Molekülen mit mehreren Chiralitätszentren 182
4.3.2.2.2. CT-Diastereomerie bei Cyclohexan-Derivaten 185
4.3.2.2.3. jt-Diastereomerie 192
4.4. Wichtige Reaktionsarten organischer Verbindungen 195
4.4.1. Einteilung nach der Bindungsumgruppierung 196
4.4.1.1. Homolyse und Heterolyse 196
4.4.1.2. Reaktive Teilchen: Nucleophile und Elektrophile 197
Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
1. Grundbegriffe der Allgemeinen Chemie 1
1.1. Aufbau der Atome und Periodensystem der Elemente 1
1.1.1. Massen von Atomen und Molekülen 1
1.1.2. Massenverhältnisse bei chemischen Reaktionen 3
1.1.3. Energieverhältnisse bei chemischen Reaktionen 5
1.1.4. Volumenverhältnisse bei chemischen Reaktionen 6
1.1.4.1. Allgemeine Zustandsgieichung idealer Gase 6
1.1.5. Grundlagen der modernen Atomtheorie - Bausteine des Atoms 10
1.1.5.1. Bohrsches Atommodell 13
1.1.5.2. Anwendung des Bohrschen Atommodells auf Atomspektren 15
1.1.5.2.1. Äußere Spektren (Atomspektren) 15
1.1.5.2.2. Innere Spektren (Röntgenspektren) 16
1.1.5.2.3. Grundlagen der Atomspektroskopie als analytische Nachweis- und Bestimmungsmethode 17
1.1.5.3. Wellenmechanisches Atommodell 18
1.1.5.4. Bedeutung und Anwendung weiterer Quantenzahlen - Pauli-Verbot - Aufbauprinzip 20
1.1.5.5. Die Anordnung der Elemente im Periodensystem 23
1.1.5.6. Gesetzmäßigkeiten der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Elemente
aufgrund ihrer Stellung im Periodensystem 26
1.2. Die chemische Bindung 26
1.2.1. lonenbindung 26
1.2.2. Atombindung (Kovalenz) 31
1.2.3. Koordinative Bindung 35
1.2.4. Wasserstoffbrückenbindung 37
1.2.5. Van-der-Waalssche Wechselwirkungen 38
1.2.6. Hydrophobe Wechselwirkungen 38
1.3. Energetik chemischer Reaktionen - chemische Thermodynamik 39
1.3.1. Erster Hauptsatz der Thermodynamik 40
1.3.1.1. Thermochemie 41
1.3.2. Anwendung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf chemische Reaktionen 42
1.3.2.1. Freie Enthalpie 45
1.4. Kinetik chemischer Reaktionen 46
1.4.1. Katalyse 48
1.4.2. Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit 50
1.4.2.1. Reaktionen erster Ordnung 51
1.4.2.2. Reaktionen zweiter Ordnung 52
2. Wasser und Luft in ihrer funktioneilen chemischen Bedeutung
für das Leben 60
2.1. Bedeutung der Reinhaltung von Luft und Wasser 60
2.2. Luft 61
2.2.1. Chemische Zusammensetzung der Luft 61
2.2.2. Abhängigkeit des Zustandes der Luft von Druck und Temperatur 61
2.2.3. Sauerstoff 62
2.2.4. Stickstoff 63
2.2.5. Edelgase 64
VIII _____ Inhaltsverzeichnis
4.4.2. Einteilung nach dem Bruttoumsatz 198
4.4.2.1. Addition 199
4.4.2.1.1. Elektrophile Addition 199
4.4.2.1.2. Nucleophile Addition 200
4.4.2.1.3. Cycloaddition 201
4.4.2.2. Eliminierung 202
4.4.2.2.1. ß-Eliminierung nach E1 -Mechanismus 203
4.4.2.2.2. ß-Eliminierung nach E2-Mechanismus 203
4.4.2.3. Substitution 204
4.4.2.3.1. Radikalische Substitution 204
4.4.2.3.2. Elektrophile aromatische Substitution 205
4.4.2.3.3. Nucleophile Substitution nach SN1- und SN2-Mechanismus 207
4.4.2.4. Isomerisierungen (Umlagerungen) 209
4.4.2.4.1. Tautomerie 210
4.4.3. Selektivitätsformen bei Parallelreaktionen 211 j
4.4.3.1. Chemoselektivität 212
4.4.3.2. Regioselektivität 212
4.4.3.3. Stereoselektivität 213 :
4.4.3.3.1. Diastereoselektivität 213
4.4.3.3.2. Enantioselektivität 213
4.5. Trennung, Reinigung und Charakterisierung organischer Verbindungen 215
4.5.1. Verfahren zur Trennung und Reinigung 215
4.5.2. Physikalische Charakterisierung organischer Verbindungen 217
5. Funktionelle Stoffklassen organischer Verbindungen 219
5.1. Kohlenwasserstoffe 220
5.1.1. Gesättigte Kohlenwasserstoffe 220
5.1.1.1. Alkane 220
5.1.1.2. Cycloalkane 223
5.1.2. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe 225
5.1.2.1. Alkene 225
5.1.2.2. Diene und Polyene 228
5.1.2.3. Alkine 232
5.1.3. Aromatische Kohlenwasserstoffe (Arene) 233
5.1.3.1. Benzol und Alkylbenzole 234
5.1.3.2. Kondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe 236
5.2. Heterocyclen 237
5.2.1. Fünfgliedrige Heterocyclen 237
5.2.2. Sechsgliedrige Heterocyclen 240
5.2.3. Mehrkernige Heterocyclen 243
5.2.4. Heterocyclen als Bestandteile niedermolekularer bioaktiver Naturstoffe 244
5.2.4.1. Vitamine 244
5.2.4.2. Alkaloide 246
5.2.4.3. Antibiotika 249
5.2.4.4. Mykotoxine 250
5.3. Stoffklassen mit Heteroatomen in funktionellen Gruppen 251
5.3.1. Alkohole 252
5.3.2. Phenole 256
5.3.3. Ether 258
5.3.4. Thiole (Mercaptane) 259
5.3.5. Thioether 260
5.3.6. Amine 261
5.3.7. Carbonylverbindungen 266
5.3.7.1. Die Carbonylgruppe: Struktur und Reaktionsverhalten 266
Inhaltsverzeichnis IX_
5.3.7.2. Aldehyde und Ketone 267
5.3.7.3. Chinone 271
5.3.7.4. a-Hydroxyaldehyde, a-Hydroxyketone und Diketone 273
5.3.8. Carbonsäuren 274
5.3.8.1. Monocarbonsäuren 274
5.3.8.2. Dicarbonsäuren 277
5.3.9. Carbonsäurederivate 279
5.3.9.1. Carbonsäurechloride 279
5.3.9.2. Carbonsäureanhydride 281
5.3.9.3. Carbonsäureester 281
5.3.9.4. Carbonsäurethioester 284
5.3.9.5. Carbonsäureamide 284
5.3.10. Substituierte Carbonsäuren 286
5.3.10.1. Halogencarbonsäuren 286
5.3.10.2. Hydroxycarbonsäuren 287
5.3.10.3. Ketocarbonsäuren 288
5.3.11. Sulfonsäuren und Sulfonsäurederivate 289
5.3.12. Organische Derivate anorganischer Säuren 291
5.3.12.1. Kohlensäurederivate 291
5.3.12.2. Salpetersäurederivate 291
5.3.12.3. Phosphorsäurederivate 292
6. Ausgewählte Naturstoffe 294
6.1. Kohlenhydrate 294
6.1.1. Monosaccharide 294
6.1.1.1. Klassifizierung: Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen 294
6.1.1.2. Oxo-Cyclo-Tautomerie und Cyclohalbacetal-Strukturelement 297
6.1.1.3. Varianten der Formeldarstellung für Pentosen und Hexosen 299
6.1.1.4. Eigenschaften und Reaktionen von Monosacchariden 302
6.1.1.5. Glykoside und andere natürliche Monosaccharid-Derivate 303
6.1.2. Disaccharide 306
6.1.2.1. Reduzierende Disaccharide: Maltose, Cellobiose, Lactose 306
6.1.2.2. Nichtreduzierende Disaccharide: Saccharose, Trehalose 308
6.1.3. Oligosaccharide 310
6.1.3.1. Prinzipien der Verknüpfung von mehr als zwei Monosacchariden 310
6.1.3.2. Raffinose - ein Trisaccharid 310
6.1.4. Polysaccharide 311
6.1.4.1. Stärke, Glykogen, Cellulose: Struktur und Eigenschaften 311
6.1.4.2. Weitere natürliche Polysaccharide 312
6.2. Lipide 313
6.2.1. Fette und Öle 313
6.2.2. Wachse 315
6.2.3. Komplexe Lipide 315
6.2.3.1. Phospholipide 315
6.2.3.2. Glykolipide 316
6.2.3.3. Biologische Membranen 317
6.2.4. Carotinoide 318
6.2.5. Steroide 319
6.2.5.1. Cholesterin und Gallensäuren 320
6.2.5.2. Steroidhormone 321
6.2.5.3. Digitalisglykoside 322
6.2.5.4. Eicosanoide: Prostaglandine, Thromboxane, Prostacycline, Leukotriene 323
6.3. Aminosäuren, Peptide und Proteine 325
6.3.1. Aminosäuren 325
6.3.1.1. Struktur natürlicher Aminosäuren 325
X Inhaltsverzeichnis
6.3.1.2. Eigenschaften von Aminosäuren 326
6.3.1.3. Reaktionen von Aminosäuren 327
6.3.2. Peptide 330
6.3.2.1. Peptidbindung und Dipeptid 330
6.3.2.2. Oligo-und Polypeptide 333
6.3.2.3. Primärstruktur von Peptidketten: Isomerie, Entstehung, Spaltung 333
6.3.3. Proteine 335
6.3.3.1. Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Polypeptiden und Proteinen als Ergebnis
strukturstabilisierender Effekte auf die Peptidkette 335
6.3.3.2. Klassifizierung von Proteinen 336
6.3.3.3. Chemische Eigenschaften von Proteinen 337
6.3.3.4. Auftrennung und qualitative Analyse von Proteinen 338
6.3.3.5. Serumproteine 338
6.3.3.6. Bedeutung von Glykoproteinen für immunologische Vorgänge 338
6.4. Nucleinsäuren 339
6.4.1. Nucleobasen 340
6.4.2. Nucleoside 340
6.4.3. Nucleotide 341
6.4.4. Nucleinsäuren als Polynucleotide: Basis des genetischen Codes 341
Stichwortverzeichnis 344
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| author | Hennig, Horst 1937- Sicker, Dieter 1954- Franz, Juliane |
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