Vorlesungsverzeichnis (SoSe 2021)

Die Vorlesung (4 Semesterwochenstunden) und die dazugehörigen wöchentlichen Übungen (2 Semesterwochenstunden) richten sich vornehmlich an Bachelorstudierende der Chemie und Biologie sowie Physik, Geowissenschaften, Materialwissenschaften, 2-Fach BA und Studierende des Studiengangs Molekulare Medizin. Die Studierenden der Chemie sollten diese Vorlesung möglichst im 2. Semester hören.

Die wesentlichen Ziele der Vorlesung sind die Vermittlung der Stoffchemie und vor allem eines allgemeineren chemischen Verständnisses. Hierzu ist die Teilnahme an der Vorlesung unerläßlich, da der Erwerb der Fähigkeit zur differenzierten Betrachtung der Vielzahl von chemischen Verbindungen - mittlerweile sind mehr als 18 Millionen Substanzen bekannt - und Transformationen ausschließlich durch Lesen eines Lehrbuches kaum möglich ist. Zur Unterstützung der Wissensvermittlung werden zahlreiche Versuche durchgeführt, wie z. B. eine simulierte Grubenexplosion, die Herstellung von Nylon, das Aufschäumen von Dämmstoffen und viele andere, die Bezug zum täglichen Leben haben. Dieser Praxisbezug wird deutlich machen, eine wie große Rolle die Chemie im täglichen Leben spielt. Was klassifiziert z. B. einen guten Farbstoff, welches ist der in allergeringster Konzentration noch wahrnehmbare Riechstoff, warum sind verschimmelte Nüsse so gefährlich, und wie wirkt das bekannteste Antibiotikum, das Penicillin.

Weitere Schwerpunkte in der Vorlesung sind die retrosynthetische Betrachtungsweise und Entwürfe von Synthesen wichtiger Moleküle sowie mechanistische Betrachtungen der einzelnen Transformationen. Hierdurch können Gemeinsamkeiten aufgedeckt und Struktur-Reaktivitätsbeziehungen entwickelt werden. Damit wird angestrebt, ein Gebäude der Chemie aufzubauen, in dem sich jeder zurechtfindet. Nicht das Auswendiglernen, sondern das Herleiten steht im Vordergrund. Schließlich werden in der Vorlesung die wichtigsten Naturstoffklassen und ihre Bedeutung für Biologie und Medizin vorgestellt.

Im Einzelnen wird die Vorlesung folgende Bereiche abdecken:

1. Bindungstheorie für Kohlenstoff-Verbindungen.

2. Stereochemie acyclischer und cyclischer Substanzen, Konfiguration, Konformation, Diastereomerie, Enantiomerie.

3. Stoffchemie: Kohlenwasserstoffe, Halogenalkane, Alkohole, Ether, Amine, Aromaten, Carbonyl-Verbindungen und ihre Derivate, Carbonsäuren und ihre Derivate. Charakteristische Transformationen all dieser Substanzklassen.

4. Mechanismen chemischer Reaktionen: Nucleophile Substitution, Eliminierung, elektrophile und nucleophile Addition, elektrophile und nucleophile aromatische Substitution, Oxidation und Reduktion, Umlagerungen, pericyclische Reaktionen, HOMO/LUMO-Betrachtungen.

5. Synthetische Organische Chemie: Retrosynthese, Bildung funktioneller Gruppen, enantio- und diastereoselektive Synthese von Naturstoffen.

6. Naturstoffchemie: Kohlehydrate, Fette, Peptide/Proteine, Nukleinsäuren, Terpene, Steroide, Alkaloide, Antibiotika, Flavone. Bedeutung und biologische Wirkung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe.