In dieser Arbeit wurden Oxime und Oximether überwiegend aus einem aromatischen ungesättigten Keton des Chalkons hergestellt. Chalkone und ihre Oximderivate weisen laut Fandakli wichtige biologische Aktivitäten auf. Ebenfalls wird gesagt, dass viele Chalcon-Oximverbindungen eine geringe Toxizität aufweisen, wodurch die Nutzung in der Medizin und Agrarwirtschaft ermöglicht wird.
Neben der Synthese der Oxime und Oximether, die weiter als Ausgangsstoffe zur Herstellung von biologisch aktiven Verbindungen verwendet werden können, wird in dieser Arbeit ein weiteres Augenmerk auf die 1H-NMR-spektroskopische Methode gelegt.
Die Gruppe der Oxime und der Oximether sind weit verbreitet und finden in verschiedenen Anwendungsbereichen ihren nutzen. Ein wichtiger Grund hierfür ist die leichte Zugänglichkeit der Oxime sowie Oximether, da zur Gewinnung jedes beliebige Keton oder Aldehyd verwendet werden kann. In der organischen Chemie werden sie zudem oft als Ausgangsstoffe genutzt, da sie leicht zu Aminen reduziert, zu Nitrilen dehydratisiert oder zu Nitriloxiden oxidiert werden können. Oxime und Oximether werden auch in verschiedenen industriellen Bereichen, wie in der Argarchemie und medizinischen Chemie, eingesetzt. In der Medizin finden bestimmte Oxime, eine große Anwendung z. B. das Arzneimittel Cefotaxim aus der Gruppe der ß-Lactam-Antibiotika, dass in der Medizin als Antibiotikum eingesetzt wird und zu den Cephalosporinen gehört. Cephaslosporine und Cephalosphorinderivate weisen eine starke antibakterielle Wirkung auf, weswegen sie zur Behandlung von Infektionen wie z. B. bei Atem- und Harnwegs Infekten verschrieben werden. Dabei weist das eingesetzte Z-Isomer vom Cefotaxim bei vielen gramnegativen Erregern eine bis zu 100-fach.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Oxime und Oximether
1.2 Methodik der NMR-Spektroskopie
1.2.1 Entwicklung zu Tischgeräten
1.2.2 Physikalische Grundlagen der NMR-Spektroskopie
1.2.3 Signalaufspaltung und die chemische Verschiebung
2. Problemstellung
2.1 Zielverbindungen
2.2 Reaktionsmechanismus der Oxim- und Oximether-Bildung
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Dihydroxilierung von Dicyclopentadien
3.2 Herstellung von Anisalacetophenon
3.3 Synthetische Herstellung verschiedener Oxime und Oximether
3.3.1 Oximether des alpha-Hydroxyacetophenons
3.3.2 Chalkonoxim und Chalkon-oxim-O-methylether
3.3.2.1 Chalkonoxim
3.3.2.2 Chalkon-oxim-O-methylether
3.3.3 alpha-Halogenchalkon-oximether
3.3.4 Oximether des 1,3-Diphenyl-2,3-epoxypropanons
3.3.5 O,O-Dimethyl-doximether des trans-1,4-diphenylbut-2-en-1,4-dion
3.3.6 Oxim und Oximether des Dibenzalacetons
3.3.7 Oxim und Oximether des Vanillydenacetons
4. Zusammenfassung und Ausblick
5. Experimenteller Teil
5.1 Geräte und Materialien
5.2 Chemikalien
5.3 Synthesevorschriften und analytische Daten
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Synthese und der NMR-spektroskopischen Charakterisierung verschiedener Oxim- und Oximether-Verbindungen. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Untersuchung von Isomerenverhältnissen sowie der Validierung der Leistungsfähigkeit von kompakten 43 MHz NMR-Tischgeräten im Vergleich zu externen hochauflösenden Messungen.
- Synthese von Oximen und Oximethern ausgehend von aromatischen ungesättigten Ketonen.
- Strukturaufklärung mittels 1H-NMR- und 13C-NMR-Spektroskopie.
- Untersuchung der E/Z-Isomerie bei verschiedenen Derivaten.
- Vergleich der Leistungsfähigkeit von 43 MHz NMR-Tischspektrometern mit Standardgeräten.
- Optimierung der Synthesebedingungen zur Erzielung reiner Produkte.
Auszug aus dem Buch
1.1 Oxime und Oximether
Die Gruppe der Oxime und der Oximether sind weit verbreitet und finden in verschiedenen Anwendungsbereichen ihren Nutzen. Ein wichtiger Grund hierfür ist die leichte Zugänglichkeit der Oxime sowie Oximether, da zur Gewinnung jedes beliebige Keton oder Aldehyd verwendet werden kann. In der organischen Chemie werden sie zudem oft als Ausgangsstoffe genutzt, da sie leicht zu Aminen reduziert, zu Nitrilen dehydratisiert oder zu Nitriloxiden oxidiert werden können [1].
Oxime und Oximether werden auch in verschiedenen industriellen Bereichen, wie in der Argarchemie und medizinischen Chemie, eingesetzt [2]. In der Medizin finden bestimmte Oxime, eine große Anwendung z. B. das Arzneimittel Cefotaxim (Abb. 1) aus der Gruppe der beta-Lactam-Antibiotika, dass in der Medizin als Antibiotikum eingesetzt wird und zu den Cephalosporinen gehört. Cephalosporine und Cephalosporinderivate weisen eine starke antibakterielle Wirkung auf, weswegen sie zur Behandlung von Infektionen wie z. B. bei Atem- und Harnwegs Infekten verschrieben werden [3].
Dabei weist das eingesetzte Z-Isomer vom Cefotaxim bei „vielen gramnegativen Erregern eine bis zu 100fach“ [3] besser Wirkung, als das E-Isomer auf. Es folgen nun einige gezielte Beispiele für die Anwendung von Oximen bzw. Oximethern in unterschiedlichen Bereichen. Das Antiparasitikum Moxidectin (Abb. 2), ist ein makrocyclisches Lacton aus der Gruppe der Mebemycine. Dieser Arzneistoff wird als Mittel gegen Würmer und Milben in der Tiermedizin eingesetzt [4].
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Stoffgruppen der Oxime und Oximether sowie Grundlagen der NMR-Spektroskopie und deren Entwicklung.
2. Problemstellung: Beschreibung der Zielverbindungen und der zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen bei der Synthese von Oximen und Oximethern.
3. Ergebnisse und Diskussion: Detaillierte Darstellung der durchgeführten Synthesen, Reinigungsversuche und die umfassende Auswertung der NMR-Spektren.
4. Zusammenfassung und Ausblick: Kritische Reflexion der Ergebnisse bezüglich Syntheseausbeuten und der analytischen Charakterisierung mittels Tischgeräten.
5. Experimenteller Teil: Auflistung der verwendeten Geräte, Chemikalien sowie die detaillierten Synthesevorschriften und analytischen Daten.
Schlüsselwörter
Oxime, Oximether, NMR-Spektroskopie, Strukturaufklärung, Chalkonoxim, Isomerisierung, E/Z-Isomerie, Tischspektrometer, Synthese, organische Chemie, 1H-NMR, 13C-NMR, Dicyclopentadien, Anisalacetophenon, Kopplungskonstante.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Synthese von Oximen und Oximethern sowie deren struktureller Untersuchung mithilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR).
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die zentralen Themen sind die chemische Synthese von verschiedenen Derivaten ausgehend von Ketonen und die Herausforderung der Charakterisierung dieser Verbindungen mittels NMR-Tischgeräten.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel ist die Synthese, Isolierung und NMR-spektroskopische Charakterisierung der Zielverbindungen sowie der Vergleich der Ergebnisse mit Literaturwerten und externen Messungen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden primär verwendet?
Neben gängigen Trennmethoden wie der Umkristallisation und Säulenchromatographie steht die NMR-Spektroskopie (1H und 13C) im Zentrum der analytischen Arbeit.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Synthese verschiedener Produktklassen (z. B. Chalkon-Derivate, Epoxypropanone) und die anschließende Diskussion der erhaltenen Spektren zur Bestimmung der Isomerenkonfiguration.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Oxim-Synthese, Isomerie, NMR-Tischgeräte und Strukturaufklärung beschreiben.
Wie unterscheidet sich die Arbeit von herkömmlichen Syntheseberichten?
Ein besonderer Fokus liegt auf der Bewertung, ob ein 43 MHz NMR-Tischgerät ausreicht, um komplexe Isomerengemische zweifelsfrei zu identifizieren.
Welche Schwierigkeiten traten bei der Charakterisierung auf?
Häufig traten E/Z-Isomerengemische auf, deren Signale sich überlappten, was eine eindeutige Zuordnung bei der geringen Auflösung der Tischgeräte erschwerte.
- Arbeit zitieren
- Nargiza Cakir (Autor:in), 2019, Synthese und NMR-spektroskopische Charakterisierung von Oxim- und Oximether-Verbindungen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1163174
