OC-7  Struktur, Eigenschaften und Reaktivität organischer Moleküle       

Weitere Informationen zur Vorlesung: 

Am 11.4.2023 beginnt die VL in HS C um 12:15 Uhr als Präsenzveranstaltung.

Begleitendes VL-Material wird Ihnen in Form von pdf-Dateien auf dieser Seite zur Verfügung gestellt. Die Unterlagen werden wöchentlich aktualisiert. Weitere Informationen erhalten Sie regelmäßig über Ilias. Bitte melden Sie sich über Marvin zur Vorlesung an, dann sind Sie auch automatisch in Ilias angemeldet. Studenten der Pharmazie, die dieses Modul im Rahmen des MSc-Studiengangs Medizinische Chemie absolvieren, können sich dazu per email bitte direkt an mich wenden.

Die wöchentliche Syntheseübung am Do 1400 – 1530 in HS C ist ebenso eine Präsenzveranstaltung. Diese wird im Wechsel mit Prof. Koert (OC-6) erfolgen. Am 20.04.2023 findet die erste Syntheseübung statt. Bitte melden Sie sich dafür im Modul OC-Syntheseübungen-VL/MPR an und nehmen Sie an allen ca. 12 Terminen teil. Dies wird auch den Teilnehmern des OC-MPR empfohlen. Ebenso lege ich allen Studenten, die OC-Module im Master belegen den Besuch des OC-Kolloquiums (ca. 5 Termine im SS) nahe. 

Lehrinhalte: Synthese molekularer Funktion an ausgewählten Beispielen. Planung und systematische Optimierung von Molekülstrukturen. Strategien mit Anwendungen in der Medizinischen Chemie stehen im Vordergrund sowie die Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen durch organische Synthesetechnik und moderne spektroskopischen Methoden der Strukturaufklärung. 

Lernziel/Qualifikationsziel: Verständnis der Zusammenhänge von Form & Funktion organischer Moleküle. Kompetenz im Entwerfen und in der Synthese von Molekülen mit systematisch optimierten Eigenschaften z. B. für molekulare Erkennungsprozesse. NMR-spektroskopische Charakterisierung von Struktur, Dynamik und Wechselwirkungen. Interpretation von Austauschprozessen sowie die Auswertung Geometrie-abhängiger NMR-Parameter, Quantifizierung von NOE und Kopplungsdaten, Grundlagen der Moleküldynamiksimulation.

Abschlussgespräch: Für OC-7 ist ein 30minütiges Abschlussgespräch vorgesehen. Bitte melden Sie sich rechtzeitig in Marvin an und vereinbaren Sie bei Frau Schellenberg einen Prüfungstermin frühestens für die 2. Juli-Woche 2023. Bitte schließen Sie das Modul vor dem VL-Beginn im WS 23/24 ab, solange Ihr VL-Wissen noch frisch ist. Schlagen Sie zu Beginn der Prüfung ein VL-Themengebiet, ein Molekül oder eine Syntheseübung vor, womit Ihnen der Einstieg in die Prüfung erleichtert wird. Maximal eine Din A4-Seite handschriftlicher Aufzeichnungen dürfen mitgebracht und verwendet werden. Die Kombination mit einem anderen OC-Modul ist möglich. Bringen Sie dazu Ihre Vorlesungsmitschrift dieser Veranstaltung mit.

Nutzen Sie die Mitschrift dieser Präsenzveranstaltung sowie das begleitende Material auf dieser Seite als thematische Grundlage zur Vorbereitung der Abschlussprüfung. Die Syntheseübungen dieses SS gaben Ihnen Gelegenheit sich auf den Stil der Diskussion von Reaktionsmechanismen einzustellen. Die VL setzt Themen, die den Reaktionsverlauf oder die Zielverbindungen mit weiterführenden wissenschaftlichen Fragen z. B. aus dem Bereich der Medizinischen Chemie verknüpfen.

Prüfungsmöglichkeiten werden in den folgenden Zeiträumen angeboten:

10.07. - 04.08.2023

28.08. - 01.09.2023

09.10. - 13.10.2023 

Themenübersicht 

Ein großes Arsenal von Synthesemethoden ermöglicht die scheinbar grenzenlose Variation von Molekülgerüsten. Für diesen Zweck loben die Chemie-Journale immer noch einfachere Syntheseprotokolle zu immer noch komplexeren Molekülstrukturen, um nur zwei Zielrichtungen der Forschung zu nennen. Die über Katalysatoren und Inhibitoren vernetzten Reaktionskaskaden der zellulären Chemie geben Anregungen für die organische Synthese. Sei es für noch bessere Chemo-, Regio- und/oder Stereoselektivität, für der Optimierung der inhibitorischen Wirkung von Medikamenten oder für die Synthese anderer funktionaler Zielmoleküle. Das Methodenspektrum der organischen Synthese ist weiter entwickelt als die Techniken anderer atomarer Wissenschaften, die sich unter dem Begriff der Nicht- bzw. An-Organik gerne dem Studium von Festkörpern widmen. Jeder technische Fortschritt auf molekularer Ebene fußt auf einem breiten analytischen Methodenspektrum, welches dazu dient, die Verknüpfung und die Konfiguration neuer Molekülgerüste zu beweisen.

Auf nachvollziehbaren Vorschlägen für Reaktionsmechanismen basierende Synthesemethoden bilden einen wichtigen Bestandteil unserer Vorlesungen der OC. Ein Reaktionspfad kann so breit und ausgetreten sein, dass er auf nahezu jedes neue Molekülbeispiel übertragbar ist, wie es beispielsweise für den Einsatz von Schutzgruppen erwartet wird. Der Pfad wird allerdings sehr schmal, wenn es um kleine Energieunterschiede im ÜZ für die Erklärung von Diastereoselektivitäten geht. Da kontrastiert die Kompaktheit des wannenförmigen ÜZ einer Diels-Alder-Reaktion mit dem als sesselförmig angenommenen ÜZ im Zimmermann-Traxler-Modell der Addition an Carbonyle. In der Praxis gibt es fast immer zwei Produkte (Haupt- und Neben-), weshalb die Diskussion von Reaktivitäten am besten über zwei gegenüberliegende Standpunkte gelingt. Diese Herangehensweise üben wir an den merged mechanisms im ersten Themenblock Reaktive Zwischenstufen. Danach hinterfragen wir Aromatizität in verschiedenen Ringsystemen. Neben Synthesemethoden für gering funktionalisierte C-Gerüste lernen wir die spektroskopische Charakterisierung einfacher Ringinversionen kennen. Die Synthese und Isomerisierung in Hochsubstituierte Doppelbindungen führt uns zu Molekulare Maschinen, die Lichtenergie in gerichtete Bewegung umsetzen können. Auch wenn mit Transition-State-Analoga und Naturstoffsynthesen bereits Brücken in die Medizinische Chemie geschlagen wurden, so steht die Stoffklasse der Aminosäuren im Mittelpunkt der folgenden drei Kapitel. An Zyklische Aminosäuren wiederholen wir die NMR-Methoden zur Konformationsanalyse kleiner Ringe. Wir üben die gelenkte CH-Aktivierung zu Funktionalisierung von Aminosäuren und wir charakterisieren makrocyclische Ringe im Zusammenhang von Methoden zur Synthese von Hydroxyaminosäuren. Molekulare Erkennung ist als Begriff sowohl beim drug design als auch in Supramolekulare Chemie und Adaptive Chemie von zentraler Bedeutung. Die sogenannte Fließbandsynthese zum schrittweisen Aufbau substituierter C-Ketten bildet den Höhepunkt im Konformationsdesign, basierend auf einer variabel einsetzbaren Synthesemethode für kettenförmige C-Gerüste. Das Kapitel DOSY NMR schließt die Themengebiete ab mit einer in der Medizinischen Chemie etablierten Analysemethode, die wir hier für Analyse aktivierter Katalysatoren der Olefin-Polymerisation nutzen wollen. Das Molecular Modeling ist im Rahmen dieser VL nur die computerbasierte Version eines einfachen Steckmodells. Darüber hinaus ist es auch die Grundlage für molekulares docking, welches die molekulare Erkennung in Protein-Ligand-Komplexen nachzuvollziehen, was aber nicht mehr Thema dieser VL ist.